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污水處理工藝簡介

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污水處理工藝簡介
第一節(jié) 污水處理基本方法和工藝流程
第二節(jié) 污水的一級處理
第三節(jié) 污水的二級處理（生物處理）
第四節(jié) 污水的三級處理
第五節(jié) 污水處理方法的選擇與評價

第一節(jié) 污水處理基本方法和工藝流程
一、 污水處理基本方法
按處理方法的性質(zhì)分：
物理方法：格柵過濾、沉淀法、浮選法、離心分離、膜分離法等
化學(xué)方法：混凝、化學(xué)沉淀、中和、萃取、氧化還原、電解等
生物方法：好氧、厭氧法
按不同的處理程度和處理任務(wù)可分為：
一級處理：機械處理
二級處理：主體工藝為生化處理
三級處理：控制富營養(yǎng)化和重新回用
原水
格柵
沉砂池
生物
處理
設(shè)備
初沉池
二沉池
消
毒
排放或三級處理
一級處理（物理處理）
二級處理（生物處理）
污
泥
濃
縮
池
污
泥
消
化
池
污
泥
脫
水
污泥利用
沼氣
       污泥處理
城市二級污水處理廠典型工藝流程
二、污水處理工藝流程
原水
回收有用物質(zhì)
毒物處理
一般處理
再用或排放
工業(yè)污水處理一般流程
第二節(jié)      污水的一級處理
一、格柵
二、沉砂池
三、調(diào)節(jié)池
四、沉淀池
五、氣浮
一、格柵

平面           粗格柵（50~100mm）

曲面
中格柵（10~40mm）
細格柵（3~10mm）
人工清除格柵
機械清除格柵

履帶式機械格柵 
二、沉砂池
1.作用
    從污水中分離密度較大的無機顆粒，保護水泵和管道免受磨損，縮小污泥處理構(gòu)筑物容積，提高污泥有機組分的含率，提高污泥作為肥料的價值。
2.沉砂池類型及原理
平流式（重力式）沉砂池

曝氣式沉砂池

旋流式沉砂池

平流式（重力式）沉砂池
曝氣沉砂池
曝氣沉砂池
曝氣沉砂池
旋流沉砂池
三、調(diào)節(jié)池
 為了保證后續(xù)處理構(gòu)筑物或設(shè)備的正常運行，需對污水的水量和水質(zhì)進行調(diào)節(jié)。
酸性污水和堿性污水在調(diào)節(jié)池內(nèi)進行混合，可達到中和的目的。
 短期排出的高溫污水也可用調(diào)節(jié)的辦法來平衡水溫。

四、沉淀池
常見的幾種沉淀池類型
平流式沉淀池
豎流式沉淀池
輻流式沉淀池
斜板（管）式沉淀池
平流式沉淀池
輻流式沉淀池（中心進水）
輻流式沉淀池（周邊進水）
斜板沉淀池
幾種沉淀池的比較
平流式池：構(gòu)造簡單，沉淀效果較好，但占地面積較大，排泥存在的問題較多，目前大、中、小型污水處理廠均有采用；
豎流式池：占地面積小，排泥較方便，且便于管理，然而池深過大，施工困難，造價高，因此一般僅適用于中小型污水處理廠使用；
輻流式池：最適宜于大型水處理廠采用，有定型的排泥機械，運行效果較好，但要求較高的施工質(zhì)量和管理水平；
五、氣浮
氣浮法又稱為浮選法，它是在污水中通入空氣，產(chǎn)生微小氣泡作為載體，使污水中的乳化油、微小懸浮物等污染物黏附在氣泡上。利用氣泡的浮升作用上浮到水面，通過收集水面上的泡沫或浮渣達到分離雜質(zhì)、凈化污水的目的。
親水性物質(zhì)與氣泡的粘附情況
親水性物質(zhì)
1.極性基
（圓頭端、親水性）
2.非極性基
（尾端、疏水性）
第三節(jié)  污水的生物處理
一、污水的生物處理概述
    污水的生物處理就是利用微生物的氧化分解及轉(zhuǎn)化功能，以污水的有機物(少數(shù)以無機物)作為微生物的營養(yǎng)物質(zhì)，采取一定的人工措施，創(chuàng)造一種可控制的環(huán)境，通過微生物的代謝作用，使污水中的污染物質(zhì)被降解、轉(zhuǎn)化，污水得以凈化。

好氧生物處理
厭（兼）氧生物處理
二、污水生物處理分類
好氧生物處理的原理
在充分供氧的條件下，利用好氧微生物的生命活動過程，將有機污染物氧化分解成較穩(wěn)定的無機物的處理方法，在工程上稱為污水的好氧生物處理。
有機物的好氧分解圖示 
在污水好氧處理過程中，必須不間斷地供給溶解氧。因為氧是有機物的最后氫受體，正是由于這種氫的轉(zhuǎn)移，才使能量釋放出來，成為細菌生命活動和合成新細胞物質(zhì)的能源。

要保證污水處理的效果，首先必須有足夠數(shù)量的微生物，同時，還必須有足夠數(shù)量的營養(yǎng)物質(zhì)。
好氧生物處理
傳統(tǒng)活性污泥法
氧化溝
序批式活性污泥法
生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤
流化床
活性污泥法
生物膜法
活性污泥的特征與微生物
①特征
a、形態(tài)：在顯微鏡下呈不規(guī)則橢圓狀，在水中呈“絮狀”。
b、顏色：正常呈黃褐色，但會隨進水顏色、曝氣程度而變（如發(fā)黑為曝氣不足，發(fā)黃為曝氣過度）。
c、理化性質(zhì)：ρ=1.002～1.006，含水率99%，直徑大小0.02～0.2mm，表面積20～100cm2/ml，pH值約6.7，有較強的緩沖能力。其固相組分主要為有機物，約占75～85%。
d、生物特性：具有一定的沉降性能和生物活性。（理解：自我繁殖、生物吸附與生物氧化）。
e、組成：由微生物群體Ma，微生物殘體Me，難降解有機物Mi，無機物Mii四部分組成。
②微生物組成及其作用
組成：包括細菌、真菌、原生動物、后生動物。
細菌：以異養(yǎng)型原核生物(細菌)為主，數(shù)量107～108個/mL，自養(yǎng)菌數(shù)量略低。其優(yōu)勢菌種：產(chǎn)堿桿菌屬等，它是降解污染物質(zhì)的主體，具有分解有機物的能力。
真菌：由細小的腐生或寄生菌組成，具分解碳水化合物，脂肪、蛋白質(zhì)的功能，但絲狀菌大量增殖會引發(fā)污泥膨脹。
原生動物：肉足蟲，鞭毛蟲和纖毛蟲3類、捕食游離細菌。其出現(xiàn)的順序反映了處理水質(zhì)的好壞（這里的好壞是指有機物的去除），最初是肉足蟲，繼之鞭毛蟲和游泳型纖毛蟲；當處理水質(zhì)良好時出現(xiàn)固著型纖毛蟲，如鐘蟲、等枝蟲、獨縮蟲、聚縮蟲、蓋纖蟲等。 
后生動物(主要指輪蟲、線蟲、甲殼蟲如水騷類），捕食菌膠團和原生動物，是水質(zhì)穩(wěn)定的標志。
活性污泥法工藝流程
初次沉淀池
曝氣池
空氣
進水
回流污泥
剩余污泥
污泥
出水
二次沉淀池
氧化溝（OD）
    1.概念：
    氧化溝是一種改良的活性污泥法，其曝氣池呈封閉的溝渠形，污水和活性污泥混合液在其中循環(huán)流動，因此被稱為“氧化溝”，又稱‘‘環(huán)形曝氣池”。
      采用立式表曝機的卡魯塞爾氧化溝
                                          (英國ASH Vale 污水處理廠)
氧化溝的工藝特點
簡化了預(yù)處理    氧化溝HRT較長，有機物可得到較徹底的去除，排出的污泥已經(jīng)高度穩(wěn)定，不需初沉池和厭氧消化
具有推流式的流態(tài)特征       DO濃度在沿池長方向形成好氧、缺氧和厭氧條件，合理設(shè)計可用來脫氮除磷。
OTV-Gruger的三溝式氧化溝(Faabborg污水處理廠)
		
Orbal型氧化溝
SBR
    SBR法(Sequencing Batch Reator)，是連續(xù)活性污泥法的一種改型，它的反應(yīng)機制以及污染物質(zhì)的去除機制和傳統(tǒng)活性污泥法基本相同，僅運行操作不一樣。

SBR的操作模式由進水、反應(yīng)、沉淀、出水和待機等5個基本過程組成。
1、經(jīng)典SBR反應(yīng)器原理
2、SBR反應(yīng)器
3.經(jīng)典SBR反應(yīng)器的優(yōu)點
4.同時，經(jīng)典的SBR反應(yīng)器也存在一定的問題
比如：
1)對于單一SBR反應(yīng)器的應(yīng)用需要較大的調(diào)節(jié)池；
2)對于多個SBR反應(yīng)器進水和排水的閥門自動切換頻繁；
3)無法解決大型污水處理項目連續(xù)進水、連續(xù)出水的處理要求。
4)設(shè)備的閑置率較高
5)污水提升水頭損失較大。
  正是以上這一系列問題的存在導(dǎo)致了對于SBR反應(yīng)器的不斷改進和開發(fā)。
5. CASS(CAST)工藝

循環(huán)式活性污泥法工藝
6.其他SBR演變工藝
ICEAS工藝 
   Intermittent Cycle Extended Aeration System間歇式循環(huán)延時曝氣工藝
A-O工藝
A/O工藝將前段厭氧段和后段好氧段串聯(lián)在一起，A段DO不大于0.2mg/L，O段DO=2～4mg/L。在厭氧段，一方面，異養(yǎng)菌將污水中的淀粉、纖維、碳水化合物等懸浮污染物和可溶性有機物水解為有機酸，使大分子有機物分解為小分子有機物，不溶性的有機物轉(zhuǎn)化成可溶性有機物，當這些經(jīng)厭氧水解的產(chǎn)物進入好氧池進行好氧處理時，可提高污水的可生化性及氧的效率；另一方面，從好氧池回流回的污泥中的聚磷菌在該段釋放磷，以達到除磷目的。
A2O工藝
A2/O處理工藝是Anaerobic－Anoxic－Oxic的英文縮寫，它是厭氧－缺氧－好氧生物脫氮除磷工藝的簡稱
?
A2/O工藝于70年代由美國專家在厭氧—好氧除磷工藝（A/O）的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的，該工藝具有脫氮除磷的功能，是一種深度二級處理工藝。 ?
該工藝在厭氧—好氧除磷工藝（A/O）中加一缺氧池，將好氧池流出的一部分混合液回流到缺氧池前端，以達到硝化脫氮的目的

生物膜法
   好氧生物膜法是根據(jù)土壤自凈的原理發(fā)展起來的。從好氧微生物對有機物降解過程的基本原理上分析，生物膜法和活性污泥法是相同的，兩者主要不同在于活性污泥法是靠曝氣池中懸浮流動著的活性污泥來分解有機物的，而生物膜法則是主要依靠固著于載體表面的微生物膜來凈化有機物。
     曝氣生物濾池
生物曝氣濾池(BAF)的構(gòu)造
曝氣生物濾池主體可分為布水系統(tǒng)、布氣系統(tǒng)、承托層、生物填   料層、反沖洗等五個部分。
MBR工藝
MBR又稱膜生物反應(yīng)器（Membrane Bio-Reactor），是一種由膜分離單元與生物處理單元相結(jié)合的新型水處理技術(shù)。采用的膜結(jié)構(gòu)主要是中空纖維膜。
膜--生物反應(yīng)器主要由膜分離組件及生物反應(yīng)器兩部分組成
流化床
流化床反應(yīng)器是一種利用氣體或液體通過顆粒狀固體層而使固體顆粒處于懸浮運動狀態(tài)，并進行氣固相反應(yīng)過程或液固相反應(yīng)過程的反應(yīng)器。在用于氣固系統(tǒng)時，又稱沸騰床反應(yīng)器。
流化床
污水的厭氧生物處理
概述
厭氧生物處理機理
厭氧處理反應(yīng)器技術(shù)
                     
一、概述
厭氧生物處理是指利用厭氧微生物的代謝過程，在無氧條件下把污水中的有機污染物轉(zhuǎn)化為無機物和少量細胞物質(zhì)的污水處理方法。
與好氧生物處理技術(shù)相比，它具有以下突出優(yōu)點：
能耗低(約為好氧的10％～15％）
可回收生物能源（沼氣）
產(chǎn)生的剩余污泥量少（相當于好氧的1/10~1/6）
可承受的有機負荷高，占地少

但厭氧生物處理也有自身的缺點，主要是：
厭氧處理后出水COD、BOD值較高，難以達標（需好氧處理作為后處理）
厭氧水力停留時間一般較長，厭氧的啟動時間一般也較長
受溫度等影響大，有惡臭
二、厭氧生物處理的機理
厭氧生物降解過程可分為四個階段：
1.水解階段
2.酸化階段(也叫發(fā)酵階段)
3.產(chǎn)乙酸階段
4.產(chǎn)甲烷階段

水解階段
水解細菌將不溶性有機物轉(zhuǎn)變成可溶性有機物,將高分子溶性有機物轉(zhuǎn)變成小分子有機物(通過細菌胞外酶作用)
纖維素被纖維素酶水解成纖維二糖和葡萄糖
淀粉被淀粉酶水解成麥芽糖和葡萄糖
蛋白質(zhì)被蛋白酶水解成短酞和氨基酸
脂肪被脂肪酶水解成丙二醇和脂肪酸

酸化階段
水解階段產(chǎn)生的小分子水解產(chǎn)物在酸化菌的細胞內(nèi)轉(zhuǎn)化為更簡單的化合物并分泌到細胞外,這一階段的主要產(chǎn)物有VFA\醇類\乳酸\CO2\NH3\H2S等。與此同時，酸化菌也利用部分物質(zhì)合成新的細胞物質(zhì)。
                                              
產(chǎn)乙酸階段
在此階段，酸化階段的產(chǎn)物被進一步轉(zhuǎn)化為乙酸、H2、碳酸等以及新的細胞物質(zhì)。
產(chǎn)甲烷階段
在此階段，乙酸、H2、碳酸、甲酸和甲醇等被轉(zhuǎn)化為CH4、CO2和新的細胞物質(zhì)。
整個厭氧降解的速率取決于以上四個階段中速度最慢的那個階段，因為產(chǎn)甲烷菌的生長緩慢,所以產(chǎn)甲烷的反應(yīng)較慢,所以一般產(chǎn)甲烷階段是整個厭氧降解過程的速率限制性階段.
小結(jié)(厭氧生物處理反應(yīng)機理圖)
原酸化階段和產(chǎn)乙酸階段可合并為一個階段

幾種厭氧生物濾池
UASB工藝
上流式厭氧污泥床反應(yīng)器是一種處理污水的厭氧生物方法，又叫升流式厭氧污泥床，英文縮寫UASB（Up-flow Anaerobic Sludge Bed/Blanket）。由荷蘭Lettinga教授于1977年發(fā)明。
 污水自下而上通過UASB。反應(yīng)器底部有一個高濃度、高活性的污泥床，污水中的大部分有機污染物在此間經(jīng)過厭氧發(fā)酵降解為甲烷和二氧化碳。因水流和氣泡的攪動，污泥床之上有一個污泥懸浮層。 　　
UASB工藝
反應(yīng)器上部有設(shè)有三相分離器，用以分離消化氣、消化液和污泥顆粒。消化氣自反應(yīng)器頂部導(dǎo)出；污泥顆粒自動滑落沉降至反應(yīng)器底部的污泥床；消化液從澄清區(qū)出水。
 UASB 負荷能力很大，適用于高濃度有機廢水的處理。運行良好的UASB有很高的有機污染物去除率，不需要攪拌，能適應(yīng)較大幅度的負荷沖擊、溫度和pH變化。
UASB反應(yīng)器工作原理
厭氧膨脹床和流化床工藝流程
進水
污水自然生物處理
污水自然生物處理的回顧與前瞻

污水的自然生物處理已有300多年的歷史，但隨著經(jīng)濟和社會的發(fā)展，生活污水和工業(yè)廢水的水質(zhì)水量發(fā)生了很大的變化，“經(jīng)典式”生態(tài)系統(tǒng)的自然凈化能力承受不了越來越沉重的污染負荷。為了解決日益嚴重的水環(huán)境污染問題，出現(xiàn)了以普通活性污泥法、生物膜法等高效的人工凈化技術(shù)。但進入20世紀70年代，嚴重的世界能源危機，迫使人們又轉(zhuǎn)向研究節(jié)省能源、資源和投資的處理方法。污水的自然生物處理作為“替代技術(shù)”之一受到重視。
一、穩(wěn)定塘（生物塘）
1、概述
   穩(wěn)定塘：又叫生物穩(wěn)定塘（biological  stabilization  pond），俗稱氧化塘（oxidation  pond）。
1)工作原理：依靠自然生態(tài)系統(tǒng)的凈化作用使污水凈化。
2)供氧方式：通過大氣和藻類的光合作用供氧，或人工曝氣（曝氣塘）。
3)分類：按DO濃度高低分好氧穩(wěn)定塘,兼性塘,厭氧塘,曝氣塘。
    按處理程度分一級、二級和深度處理塘。
    按出水方式又可分連續(xù)出水塘、控制性水塘、貯存塘。
4)適宜條件：要求有廢河道、沼澤地、峽谷、荒地且地質(zhì)條件良好的地形；要考慮氣溫、光照和風(fēng)力。
5)優(yōu)缺點：工程簡單，建設(shè)投資少，能耗少，成本低廉，利于農(nóng)業(yè)灌溉，能實現(xiàn)污水資源化。但占地面積大，凈化效果受季節(jié)（含光照、氣溫）影響，易造成地下水污染，周邊環(huán)境條件較差。
生物塘的種類及特征
名稱	好氧生物塘	兼氧生物塘	厭氧生物塘	曝氣生物塘
水深（米）	0.2~0.4	1~2.5	2.5~4	2.5~4.5
停留時間(日)	2~6	7~30	30~50	2~10
BOD負荷（g/m3d）	10~20	2~10	2~100	
BOD去除率	80~95	35~75	50~70	50~80
光合反應(yīng)	有	有		
藻類濃度（毫克/升）	>100	10~50		
齊齊哈爾南郊污水處理廠880公頃氧化塘 
北京通州區(qū)污水深水曝氣塘
兼性塘

二、污水的土地處理系統(tǒng) 
1.概念：在人工控制條件下,將污水投配在土地上，通過土壤－微生物－植物的生態(tài)系統(tǒng)，進行物理、化學(xué)、物理化學(xué)和生物化學(xué)的凈化過程，使污水得到凈化的一種污水處理工藝。
2.工作原理：利用土壤—微生物—植物生態(tài)系統(tǒng),進行物理、化學(xué)、物化和生化作用過程，使污水得到凈化。其中土壤膠體和土壤微生物是土壤能夠容納、緩沖和分解微生物的關(guān)鍵。
3.凈化作用機理
物理過濾：土壤顆粒孔隙的截留。
物理吸附：黏土等硅酸鹽類物質(zhì)具有離子交換和吸附作用。
物理化學(xué)吸附：重金屬離子與土壤膠體、腐植酸等的鰲合作用.
化學(xué)反應(yīng)和化學(xué)沉淀：與土壤中的某些組分形成難溶性化合物或因pH改變而沉淀、揮發(fā)。如與土壤中的鐵、鋁、鈣、磷、碳酸鹽等發(fā)生反應(yīng)，氨氮在堿性條件下?lián)]發(fā)等。
微生物代謝：通過各種微生物的相互依存、協(xié)同作用，降解各種有機物和氮磷等污染物質(zhì)。
植物代謝：植物的吸收、降解和蒸騰作用。 
4、組成：預(yù)處理設(shè)備，調(diào)節(jié)與貯存設(shè)備，污水輸送、配水控制系統(tǒng)，土地凈化地、凈化水的收集、利用系統(tǒng)。
5、工藝
a、慢速滲濾處理系統(tǒng)：利用草場、林地、荒地以及農(nóng)田、蔗地等（土壤微生物與植物），不考慮處理水的流出。 
b、快速滲濾處理系統(tǒng)：在專門的處理地上間歇處理(利用土壤微生物進行交替厭氧與好氧)，下設(shè)專門回收處理水系統(tǒng)。
c、地表漫流處理系統(tǒng)：利用緩坡草地緩慢流動（要求土地滲透性差），并以地表徑流匯集、排放和利用處理水。

三、濕地處理系統(tǒng)：利用沼澤土壤的物理化學(xué)作用和微生物的生物化學(xué)作用、以及耐水植物（蘆葦、香蒲、燈心草等）的協(xié)同凈化作用使污水得到凈化的一種土地處理工藝。
a、分類：天然濕地，人工濕地和人工潛流濕地系統(tǒng)(見附圖)。
b、生態(tài)系統(tǒng)：耐水植物（蘆葦、香蒲等）、土壤（粘土礦物）及其微生物聯(lián)合作用。
c、供氧：植物光合作用在植物根際周圍形成“含氧區(qū)”，為好氧微生物供氧。
d、凈化機理：物理沉降，根際截留，化學(xué)沉淀，土壤及其微生物、植物的吸附吸收與生物代謝，陽光及其植物分泌物的滅活作用等。
e、設(shè)計運行：
   對天然濕地，水深一般0.3-0.8m，不超過1m。
   對人工濕地：有機負荷NA0.0018—0.011kg/
   對人工潛流(蘆葦—石料/或水草—蘆葦系統(tǒng))，在滲濾和毛細管作用下通過過濾、沉淀、吸附和微生物作用降解污染物。?

天然濕地

濕地位于滇池外海北部、大清河與海河入湖口之間，面積約20畝，進水為典型的合流制城市污水。目前，濕地日最大處理水量為3000立方米。 
成都活水公園
南京活水公園
上海活水公園
第四節(jié)     污水的三級處理
    一、概述
   經(jīng)二級生物處理后，其出水一般含有：BOD30mg/L左右，COD60mg/L左右，NH3 15-25mg/L，P  3-8mg/L，SS30mg/L左右，以及細菌、重金屬等，必須經(jīng)過處理，否則易導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，并對魚類，農(nóng)作物、淡水水質(zhì)及處理成本等帶來影響。
    三級處理的方法包括：砂濾、混凝、微濾、反滲透、電滲析、離子交換、消毒、活性炭吸附、脫氮除磷等。
二、部分深度處理工藝 
1、懸浮物的去除
1）顆粒粒徑：二級出水SS是以1um~1mm的生物絮凝體和未被絮凝的膠體物質(zhì)。一般通過混凝、砂濾、微濾和反滲透去除。
2）混凝沉淀：通過投加混凝劑，并經(jīng)快速攪拌混凝，慢速攪拌絮凝，使微小顆粒和膠體物質(zhì)脫穩(wěn)而凝聚，成為較大顆粒絮體而沉淀去除。
a.混凝機理：壓縮雙電層(高價聚合鹽)、吸附——電中和、吸附架橋、卷掃—網(wǎng)捕。
b.混凝過程： 
		凝聚：指膠體的脫穩(wěn)過程
		絮凝：指膠體脫穩(wěn)后聚結(jié)成大顆粒絮體的過程。

c.混凝劑、助凝劑
混凝劑：能破壞水中膠體的穩(wěn)定性并能促進膠體絮凝的物質(zhì)。
無機鹽類混凝劑  ：鋁鹽混凝劑（硫酸鋁、明礬、聚合氯化鋁）、鐵鹽混凝劑（三氯化鐵、硫酸亞鐵、聚合硫酸鐵）
有機高分子混凝劑：有機合成高分子混凝劑如聚丙烯酰胺、天然高分子混凝劑
助凝劑：為強化混凝效果，投加的某些輔助藥劑，如用來調(diào)節(jié)pH的石灰、碳酸鈉、將二價鐵氧化為三價鐵的氯氣、增強絮體結(jié)構(gòu)的水玻璃（Na2SiO3）

4、污水的消毒處理
原因：無論什么工藝，出水細菌均會超標，從而帶來危害。
使用場合：污水農(nóng)灌、排放水源地上游、旅游景區(qū)，以及流行病流行季節(jié)。
消毒方法：液氯、臭氧、次氯酸鈉和紫外線
液氯消毒

原理：Cl2＋H2O→HClO＋HCl
工藝參數(shù)：
投加量：10mg/L。
混合反應(yīng)：機械攪拌5-15S，鼓風(fēng)混合0.2m3/m3.min。
水力混合：V≥0.6m/s。
接觸時間：10～30min。
要求余氯：≥0.5mg/L（為什么？）。

次氯酸鈉消毒
原理：Cl2＋2NaOH→NaOCl+NaCl+H2O
             NaOCl+H2O→HOCl＋NaOH     
             HOCl→OCl－+H+
接觸時間：15min
二氧化氯消毒
     原理：CLO2+H2O=HCL+HCLO+O2
     工藝參數(shù)：
      使用劑量：2～5mg/L
       接觸時間：10～20min

氯法消毒
加氯
加次氯酸鹽
加二氧化氯
    優(yōu)缺點：
殺菌消毒效果好，費用低廉；
但使用氯化物易產(chǎn)生有機鹵化物，對人體和生物有潛在的毒性。
4) O3消毒
原理：O3→O2＋[O]，
工藝參數(shù)：
使用劑量：10mg/L
接觸時間：5～10min，出水消除臭氧。
優(yōu)缺點：03具有和氯一樣的殺菌能力，在對付活性病毒時更具優(yōu)越性，而且能降低水的色度和消除異味，還能為水充氧。
紫外線消毒
原理：紫外線穿透細胞壁并與細胞質(zhì)反應(yīng)而達到消毒目的。
方法：浸水式和水面式（高壓石英水銀燈）。
照射強度：0.19－0.25W.s/cm2。
污水深度：0.65－1.0m。
缺點：不能解決消毒后管網(wǎng)的再污染問題，電耗大，水中懸浮雜質(zhì)和色度對紫外線透射有影響。

第五節(jié) 污水處理方法的選擇與評價
一、污水處理方法、流程的主要影響因素
原廢水的特性
處理目標（要求的出水水質(zhì)）
流程的穩(wěn)定性
基建投資費用
運行維護費用

物理法
化學(xué)法
是否生物降解
否
原廢水
是否高濃度
是
厭氧生物處理
是
排放
出水需再處理
好氧生物處理
是否需脫氮
否
否
硝化/反硝化脫氮處理
排   放
是
否
二、選擇生物法處理的程序
三、廢水處理方法、流程的綜合評價
所選用的方法、流程是否是最佳方案？
如何評價？
技術(shù)性能	經(jīng)濟效益	環(huán)境效益	二次污染
1.選用的處理方法	1.污染損失費（處理前）	處理前的環(huán)境與處理后	處理前與處理后的
2.選用的處理流程	①直接損失費	的環(huán)境相比較，可采用	大氣污染
3.處理廢水量	②間接損失費	某些指數(shù)分別表示：	水污染
4.進水水質(zhì)	2.處理費	對人體健康的影響	固體廢棄物（污泥）
5.處理后的水質(zhì)	①基建投資費	對水體水質(zhì)的影響	噪聲污染
6.各水質(zhì)指標去除率	②運行維護費	對周圍環(huán)境的影響	其他污染等
7.運行操作	③設(shè)備折舊費	（可采用指數(shù)評價法）	新污染物之產(chǎn)生、轉(zhuǎn)化
8.占地面積	④償還期		形態(tài)、遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律等
9.基本建設(shè)	3.經(jīng)濟效益(用于對廢水		
10.設(shè)備加工	進行處理)		
11.原料、藥劑	①直接效益(物料回收、		
12.二次污染	節(jié)水、水的回收、		
13.水的回用率	免交排污費、排污罰		
14.物料回收率	款、污染賠償費等）		
15穩(wěn)定可靠性	②間接效益（環(huán)境污染降		
16.對工作人員要求	低、水質(zhì)改善、人體危害		
17.事故處理	減輕、污染損失降低等）		
18.其他因素評價	其他評價		
溶解性有機物去除

1）活性炭吸附：活性炭具有巨大的表面積和細小的孔隙，能吸附有機物，重金屬離子等。
2）O3氧化處理：對二級處理水進行以回用為目的的處理，力求去除污水中存在的有機物、色度和殺菌、消毒。
溶解性無機鹽的去除

危害：具有腐蝕性，易結(jié)垢，SO42－還原產(chǎn)生H2S，造成土地板結(jié)和鹽堿化。因而出水回用和農(nóng)用前要求脫鹽。
脫鹽技術(shù)：反滲透、電滲析、離子交換。
a.反滲透：利用半滲透膜，當對高濃度一側(cè)施加高于滲透壓的壓力時，水分子通過滲透膜，從而使水得到凈化。
b.電滲析：在電流作用下，陽、陰離子分別通過陽、陰離子交換膜而在局部富集，使水得到凈化，從而脫鹽。
c.離子交換：帶離子水經(jīng)過交換樹脂、沸石等時，無機鹽通過交換吸附反應(yīng)而被去除。 
電滲析
電滲析利用半透膜的選擇透過性來分離不同的溶質(zhì)粒子（如離子）的方法稱為滲析。在電場作用下進行滲析時，溶液中的帶電的溶質(zhì)粒子（如離子）通過膜而遷移的現(xiàn)象稱為電滲析。利用電滲析進行提純和分離物質(zhì)的技術(shù)稱為電滲析法，它是20世紀50年代發(fā)展起來的一種新技術(shù)，最初用于海水淡化，現(xiàn)在廣泛用于化工、輕工、冶金、造紙、醫(yī)藥工業(yè)，尤以制備純水和在環(huán)境保護中處理三廢最受重視，例如用于酸堿回收、電鍍廢液處理以及從工業(yè)廢水中回收有用物質(zhì)等。
C
D
RA+M+  =  RM+A+             
離子交換樹脂
離子交換樹脂是帶有官能團(有交換離子的活性基團)、具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、不溶性的高分子化合物。通常是球形顆粒物。
離子交換樹脂還可以根據(jù)其基體的種類分為苯乙烯系樹脂和丙烯酸系樹脂。樹脂中化學(xué)活性基團的種類決定了樹脂的主要性質(zhì)和類別。首先區(qū)分為陽離子樹脂和陰離子樹脂兩大類，它們可分別與溶液中的陽離子和陰離子進行離子交換。陽離子樹脂又分為強酸性和弱酸性兩類，陰離子樹脂又分為強堿性和弱堿性兩類 （或再分出中強酸和中強堿性類）。

吸附選擇
離子交換樹脂對溶液中的不同離子有不同的親和力，對它們的吸附有選擇性。各種離子受樹脂交換吸附作用的強弱程度有一般的規(guī)律，但不同的樹脂可能略有差異。主要規(guī)律如下：
對陽離子的吸附
高價離子通常被優(yōu)先吸附，而低價離子的吸附較弱。在同價的同類離子中，直徑較大的離子被吸附較強。一些陽離子被吸附的順序如下： 　　Fe3+ > Al3+ > Pb2+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ > Na+ > H+

對陰離子的吸附
強堿性陰離子樹脂對無機酸根的吸附的一般順序為： SO42－> NO3－ > Cl－ > HCO3－ > OH－ 　　
弱堿性陰離子樹脂對陰離子的吸附的一般順序如下： OH－> 檸檬酸根3－ > SO42－ > 酒石酸根2－ >；草酸根2－ > PO43－ >NO2－ > Cl－ >；醋酸根－ > HCO3－
對有色物的吸附
糖液脫色常使用強堿性陰離子樹脂，它對擬黑色素（還原糖與氨基酸反應(yīng)產(chǎn)物）和還原糖的堿性分解產(chǎn)物的吸附較強，而對焦糖色素的吸附較弱。這被認為是由于前兩者通常帶負電，而焦糖的電荷很弱。 　　通常，交聯(lián)度高的樹脂對離子的選擇性較強，大孔結(jié)構(gòu)樹脂的選擇性小于凝膠型樹脂。這種選擇性在稀溶液中較大，在濃溶液中較小。

①離子從溶液主體向顆粒表面擴散，穿過顆粒表面液膜。 ②穿過液膜的離子繼續(xù)在顆粒內(nèi)交聯(lián)網(wǎng)孔中擴散，直至達到
   某一活性基團位置。 ③目的離子和活性基團中的可交換離子發(fā)生交換反應(yīng)。 ④被交換下來的離子沿著與目的離子運動相反的方向擴散，
   最后被主體水流帶走。
      
離子交換過程
    影響離子交換擴散速度的因素
      1.樹脂的交聯(lián)度越大，網(wǎng)孔越小，則內(nèi)擴散越慢。
      2.樹脂顆粒越小，由于內(nèi)擴散距離縮短和液膜擴散的表面積增大，使擴散速度越快。
      3.溶液離子濃度是影響擴散速度的重要因素，濃度越大，擴散速度越快。
      4.提高水溫能使離子的動能增加，水的粘度減小，液膜變薄，這些都有利于離子擴散。
      5.交換過程中的攪拌或流速提高，使液膜變薄，能加快液膜擴散，但不影響內(nèi)孔擴散。
      6.被交換離子的電荷數(shù)和水合離子的半徑越大，內(nèi)孔擴散速度越慢。
離子交換系統(tǒng)及應(yīng)用

在實際應(yīng)用當中需根據(jù)原水水質(zhì)、出水要求、生產(chǎn)能力等來確定合適的離子交換工藝。
    1. 在水的軟化主要使用
       Na＋離子交換軟化法      H＋離子交換軟化法
       H－Na串聯(lián)及并聯(lián)
    2. 在除鹽中
       一級復(fù)床除鹽系統(tǒng)       多極復(fù)床除鹽系統(tǒng)
       混合床除鹽系統(tǒng)
    3. 在處理工業(yè)廢水中
       多級陰陽離子交換系統(tǒng)
離子交換設(shè)備
 工業(yè)離子交換設(shè)備主要有固定床、移動床和流動床，目前使用最廣泛的是固定床。固定床離子交換器包括筒體、進水裝置、排水裝置，再生液分布裝置及體外有關(guān)管道和閥門，如圖所示。  
  1.筒體：支撐作用
  2.進水裝置：分配進水和收集反洗用水
  3.底部排水裝置：收集出水和分配反洗水
高度的確定 
    交換器筒體的高度包括樹脂層高、底部排水區(qū)高和上部水墊層高三部分。
    樹脂層高通常可選用1.5～2.5m。塔徑越大，層高越高，一般層高不得低于0.7m。
    樹脂層上部水墊層的高度主要取決于反沖洗時的膨脹高度相保證配水的均勻性。
    底部排水區(qū)高度與排水裝置的型式有關(guān)，一般取0.4m左右。
    根據(jù)計算得出的塔徑和塔高選擇合適尺寸的離子交換器，然后進行水力核算。
連續(xù)式離子交換器工作過程
固定床離子交換器的缺點：樹脂不能邊飽和邊再生，樹脂層厚度比交換區(qū)厚度大得多；再生和沖洗時必須停止交換。為了克服上述缺陷，發(fā)展了連續(xù)式離子交換設(shè)備，包括移動床和流動床。 
右圖為三塔式移動床，由交換塔、再生塔和清洗塔組成。運行時，原水由交換塔下部逆流而上，把整個樹脂層承托起來并與之交換離子。一段時間后，當出水離子開始穿透時，停止進水，并由塔下排水。排水時樹脂層下降(稱為落床)，由塔底排出部分已飽和的樹脂，同時浮球閥自動打開，放入等量已再生好的樹脂。
 再生
   通過樹脂再生，一方面可恢復(fù)樹胎的交換能力，另一方面可回收有用物質(zhì)。固定床再生操作包括反洗，再生和正洗三個過程。有時再生后還需要對樹脂作轉(zhuǎn)型處理。影響再生效果和處理費用的因素如下:   
     1) 再生劑種類
    強酸性陽樹脂用HCl或H2SO4等強酸及NaCl、Na2SO4再生；
    弱酸性陽樹脂用HCl、H2SO4再生；
    強堿性陰樹脂用NaOH等強堿及NaCl再生，
    弱堿性陰樹脂用NaOH，Na2CO3、NaHCO3等再生。 
     2) 再生劑用量
      樹脂的交換和再生均按等當量進行。理論上，再生劑可以恢復(fù)樹脂的交換容量，但實際上再生劑用量比理論值大得多。

3) 再生方式
   ①  順流再生
       特點：⑴設(shè)備簡單，操作方便，工作可靠； 
             ⑵再生劑用量多，再生效率低，出水水質(zhì)較差。             
   ②  逆流再生
       特點：⑴再生劑耗量少(比順流法少40％左右)，再生效率                  
               高,而且能保證出水質(zhì)量；
             ⑵設(shè)備較復(fù)雜，操作控制較嚴格。
實驗證明，再生劑用量越多，再生效率越高。但當再生劑用量增加到一定值后，再生效率隨再生劑用量增長不大。因此再生劑用量過高既不經(jīng)濟也無必要。圖8-4為用2％NaOH對交換了Cr6+的強堿性樹脂的再生情況。 
沸石
沸石是一種礦石，最早發(fā)現(xiàn)于1756年。瑞典的礦物學(xué)家克朗斯提（Cronstedt）發(fā)現(xiàn)有一類天然硅鋁酸鹽礦石在灼燒時會產(chǎn)生沸騰現(xiàn)象，因此命名為“沸石”。此后，人們對沸石的研究不斷深入。
分子篩
1932年，McBain提出了“分子篩”的概念。表示可以在分子水平上篩分物質(zhì)的多孔材料。雖然沸石只是分子篩的一種，但是沸石在其中最具代表性，因此“沸石”和“分子篩”這兩個詞經(jīng)常被混用。人造沸石是：磺酸化聚苯乙烯；天然沸石：鋁硅酸鈉。沸石族礦物常見于噴出巖，特別是玄武巖的孔隙中，也見于沉積巖、變質(zhì)巖及熱液礦床和某些近代溫泉沉積中。浙江省縉云縣為我國境內(nèi)沸石儲量最高的地區(qū)。

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