工業(yè)污水處理工藝工業(yè)污水處理工藝
污水處理是一個(gè)系統(tǒng)性工程,水體中污染物的去除通常是多種機(jī)理共同作用的結(jié)果。
污水處理工藝分三級(jí)
一級(jí)處理:通過機(jī)械處理,如格柵、沉淀或氣浮,去除污水中所含的石塊、砂石和脂肪、油脂等。
二級(jí)處理:生物處理,污水中的污染物在微生物的作用下被降解和轉(zhuǎn)化為污泥。
三級(jí)處理:污水的深度處理,它包括營(yíng)養(yǎng)物的去除和通過加氯、紫外輻射或臭氧技術(shù)對(duì)污水進(jìn)行消毒。
可能根據(jù)處理的目標(biāo)和水質(zhì)的不同,有的污水處理過程并不是包含上述所有過程。
01一級(jí)處理(機(jī)械處理)
機(jī)械(一級(jí))處理工段包括格柵、沉砂池、初沉池等構(gòu)筑物,以去除粗大顆粒和懸浮物為目的,處理的原理在于通過物理法實(shí)現(xiàn)固液分離,將污染物從污水中分離,這是普遍采用的污水處理方式。
豎流式沉砂池設(shè)計(jì)圖
機(jī)械(一級(jí))處理是所有污水處理工藝流程*工程(盡管有時(shí)有些工藝流程省去初沉池),城市污水一級(jí)處理BOD5和SS的典型去除率分別為25%和50%。
在生物除磷脫氮型污水處理廠,一般不推薦曝氣沉砂池,以避免快速降解有機(jī)物的去除;
在原污水水質(zhì)特性不利于除磷脫氮的情況下,初沉的設(shè)置與否以及設(shè)置方式需要根據(jù)水質(zhì)特性的后續(xù)工藝加以仔細(xì)分析和考慮,以保證和改善除磷除脫氮等后續(xù)工藝的進(jìn)水水質(zhì)。
02二級(jí)處理(生化處理)
污水生化處理屬于二級(jí)處理,以去除不可沉懸浮物和溶解性可生物降解有機(jī)物為主要目的,其工藝構(gòu)成多種多樣,可分成生物膜法和活性污泥法(AB法、A/O法、A2/O法、SBR法、氧化溝法)穩(wěn)定塘法、土地處理法等多種處理方法。
典型的活性污泥法工藝流程
目前大多數(shù)城市污水處理廠都采用活性污泥法,小城市一般采用的是CRI法(人工快滲系統(tǒng)),另外在工業(yè)廢水方面還有一些其它的方法。生物處理的原理是通過生物作用,尤其是微生物的作用,完成有機(jī)物的分解和生物體的合成,將有機(jī)污染物轉(zhuǎn)變成無害的氣體產(chǎn)物(CO2)、液體產(chǎn)物(水)以及富含有機(jī)物的固體產(chǎn)物(微生物群體或稱生物污泥);多余的生物污泥在沉淀池中經(jīng)沉淀池固液分離,從凈化后的污水中除去。
影響微生物活性的因素
在污水生化處理過程中,影響微生物活性的因素可分為基質(zhì)類和環(huán)境類兩大類。
(1)基質(zhì)類影響:
包括營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),如以碳元素為主的有機(jī)化合物即碳源物質(zhì)、氮源、磷源等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、以及鐵、鋅、錳等微量元素;另外,還包括一些有毒有害化學(xué)物質(zhì)如酚類、苯類等化合物、也包括一些重金屬離子如銅、鎘、鉛離子等。
(2)環(huán)境類影響:
▲溫度
溫度對(duì)微生物的影響是很廣泛的,盡管在高溫環(huán)境(50℃~70℃)和低溫環(huán)境(-5~0℃)中也活躍著某些類的細(xì)菌,但污水處理中絕大部分微生物適宜生長(zhǎng)的溫度范圍是20-30℃。在適宜的溫度范圍內(nèi),微生物的活動(dòng)旺盛,其活性隨溫度的增高而增強(qiáng),處理效果也越好。超出此范圍,微生物的活性變差,生物反應(yīng)過程就會(huì)受影響。一般的,控制反應(yīng)進(jìn)程的高和低限值分別為35℃和10℃。
▲pH值
活性污泥系統(tǒng)微生物的PH值范圍是6.5-8.5,酸性或堿性過強(qiáng)的環(huán)境均不利于微生物的生存和生長(zhǎng),嚴(yán)重時(shí)會(huì)使污泥絮體遭到破壞,菌膠團(tuán)解體,處理效果急劇惡化。
▲溶解氧
對(duì)好氧生物反應(yīng)來說,保持混合液中一定濃度的溶解氧至關(guān)重要。當(dāng)環(huán)境中的溶解氧高于0.3mg/l時(shí),兼性菌和好氧菌都進(jìn)行好氧呼吸;當(dāng)溶解氧低于0.2-0.3mg/l接近于零時(shí),兼性菌則轉(zhuǎn)入?yún)捬鹾粑^大部分好氧菌基本停止呼吸,而有部分好氧菌(多數(shù)為絲狀菌)還可能生長(zhǎng)良好,在系統(tǒng)中占據(jù)優(yōu)勢(shì)后常導(dǎo)致污泥膨脹。一般的,曝氣池出口處的溶解氧以保持2mg/L左右為宜,過高則增加能耗,經(jīng)濟(jì)上不合算。
在所有影響因素中,基質(zhì)類因素和pH值決定于進(jìn)水水質(zhì),對(duì)這些因素的控制,主要靠日常的監(jiān)測(cè)和有關(guān)條例、法規(guī)的嚴(yán)格執(zhí)行。對(duì)一般城市污水而言,這些因素大都不會(huì)構(gòu)成太大的影響,各參數(shù)基本能維持在適當(dāng)范圍內(nèi)。溫度的變化與氣候有關(guān),對(duì)于萬噸級(jí)的城市污水處理廠,特別是采用活性污泥工藝時(shí),對(duì)溫度的控制難以實(shí)施,在經(jīng)濟(jì)上和工程上都不是十分可行的。因此,一般是通過設(shè)計(jì)參數(shù)的適當(dāng)選取來滿足不同溫度變化的處理要求,以達(dá)到處理目標(biāo)。
因此,工藝控制的主要目標(biāo)就落在活性污泥本身以及可通過調(diào)控手段來改變的環(huán)境因素上,控制的主要任務(wù)就是采取合適的措施,克服外界因素對(duì)活性污泥系統(tǒng)的影響,使其能持續(xù)穩(wěn)定地發(fā)揮作用。
實(shí)現(xiàn)對(duì)生物反應(yīng)系統(tǒng)的過程控制關(guān)鍵在于控制對(duì)象或控制參數(shù)的選取,而這又與處理工藝或處理目標(biāo)密切相關(guān)。
前已述及溶解氧是生物反應(yīng)類型和過程中一個(gè)非常重要的指示參數(shù),它能直觀且比較迅速地反映出整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況,運(yùn)行管理方便,儀器、儀表的安裝及維護(hù)也較簡(jiǎn)單,這也是近十年我國(guó)新建的污水處理廠基本都實(shí)現(xiàn)了溶解氧現(xiàn)場(chǎng)和在線監(jiān)測(cè)的原因。
03三級(jí)處理(深度處理)
三級(jí)處理是對(duì)水的深度處理,是繼二級(jí)處理以后的廢水處理過程,是污水高處理措施。現(xiàn)在的我國(guó)的污水處理廠投入實(shí)際應(yīng)用的并不多。它將經(jīng)過二級(jí)處理的水進(jìn)行脫氮、脫磷處理,用活性炭吸附法或反滲透法等去除水中的剩余污染物,并用臭氧或氯消毒殺滅細(xì)菌和病毒,然后將處理水送入中水道,作為沖洗廁所、噴灑街道、澆灌綠化帶、工業(yè)用水、防火等水源。
由此可見,污水處理工藝的作用僅僅是通過生物降解轉(zhuǎn)化作用和固液分離,在使污水得到凈化的同時(shí)將污染物富集到污泥中,包括一級(jí)處理工段產(chǎn)生的初沉污泥、二級(jí)處理工段產(chǎn)生的剩余活性污泥以及三級(jí)處理產(chǎn)生的化學(xué)污泥。
由于這些污泥含有大量的有機(jī)物和病原體,而且極易發(fā)臭,很容易造成二次污染,消除污染的任務(wù)尚未完成。
污泥必須經(jīng)過一定的減容、減量和穩(wěn)定化無害化處理井妥善處置。污泥處理處置的成功與否對(duì)污水廠有重要的影響,必須重視。如果污泥不進(jìn)行處理,污泥將不得不隨處理后的出水排放,污水廠的凈化效果也就會(huì)被抵消掉。所以在實(shí)際的應(yīng)用過程中,污水處理過程中的污泥處理也是相當(dāng)關(guān)鍵的。