废水治理方法综述

2022-09-12

水资源、水环境, 是人类生存的基础。工业的发展与城市人口的增加, 引起了城市工业和生活用水量的增加, 出现了水资源紧张问题。要解决这个问题, 必须与水污染治理综合考虑, 因为城市废水是一种稳定的水资源。城市用水中除产品带走、生产过程中的损耗和蒸发, 大部分水量作为废水排出。若对废水经适当处理后回用于农业、工业, 不仅可以减少污染, 而且可以缓和缺水地区水资源不足给城市供水带来的压力。

城市废水处理厂由于地域、水源和水质要求的不同, 采用的工艺也各不相同。特别是近年来, 由于新的工艺和方法的不断出现, 废水处理厂从结构到处理过程出现了极大的变化, 充分了解城市废水处理厂的工艺特点是成功治理废水的前提, 为此, 本论文对废水处理方法及工艺措施进行综述性分析, 以期为城市废水的治理提供可供借鉴的方法及手段。

1 废水处理的水质参数

为了表征废水水质, 衡量废水处理系统的效果, 国家规定了许多水质指标, 主要衡量指标如下。

(1) 生化需氧量BOD (Biochemical Oxygen Demand) 。

废水中有机物的分解, 一般可分为两个阶段:第一阶段为碳化阶段, 是有机物中碳氧化为二氧化碳, 有机物中氮氧化为氨的过程;第二阶段为氨在硝化细菌作用下, 被氧化为亚硝酸根和硝酸根。两个阶段总的耗氧量为生化需氧量。B O D的值越大, 说明废水中有机物含量越高, 污染越严重。一般要求经过废水处理后的废水, 其B O D值应小于或等于40mg/L。

(2) 化学需氧量COD (Chemical Oxygen Demand) 。

化学需氧量是指在酸性条件下, 用强氧化剂, 将有机物氧化为C O 2、H 2 O所消耗的氧量。与B O D相比, C O D能在较短时间内较精确地测出废水中耗氧物质的含量, 而不受水质的限制。如果废水中各种成分相对稳定, 那么COD与BOD之间有一定的比例关系, 一般来说C O D>B O D。

(3) 悬浮物SS (Suspended Solid) 。

悬浮物是指不能通过过滤器 (滤纸或滤膜) 的固体物质。悬浮物由水面漂浮物质、沉于水底的可沉物质和悬浮于水中的悬浮物质三部分组成。悬浮物含量采用过滤法测定, 单位为m g/L。

(4) pH值。

酸碱污染物主要由工业废水排放的酸碱以及酸雨带来, 使水体的P H值发生变化, 破坏自然缓冲作用, 抑制微生物生长, 妨碍水体自净, 使水质恶化, 土壤酸化。水质标准中以p H值来反映酸碱污染物的含量水平, 工业废水p H值一般控制在6～9的范围内。

(5) 氮。

氮是细菌繁殖不可缺少的物质元素, 当工业废水中氮量不足时, 采用生物处理时需要人为补充氮, 相反, 氮也是引发水体富营养化污染的元素之一。

(6) 总磷。

磷同氮一样, 也是废水生物处理所必须的元素, 同时也是引发封闭性水体富营养化污染的元素。

2 废水处理方法概述

废水处理就是采用各种手段, 将废水中所含的污染物质分离去除、回收利用, 或将其转化为无害物质, 使水得到净化。

现代废水处理技术, 按处理程序划分, 可分为一级处理工艺、二级处理工艺和深度处理工艺以及最终的污泥处理。国内城市废水处理厂采用的废水处理技术, 一般有A-A-O、S B R、氧化沟等废水处理工艺。

现代废水处理技术, 按原理可分为物理处理法、化学处理法和生物化学处理法三类。生物化学处理是利用微生物处理废水中的有机污染物质的一种工艺。该工艺运行费用较低, 得到了广泛的应用, 目前已成为城市废水处理的主体工艺。该法有活性污泥法和生物膜法两种, 前者多用于处理城市废水, 后者用于有机废水与废水处理过程中产生的污泥。

自然界存在大量的借有机物生活的微生物, 它们通过自身新陈代谢的生理功能, 氧化分解有机物并将其转化为稳定的无机物。废水的生物处理技术就是利用微生物的这一生理功能, 并采取一定的人工技术措施, 创造有利于微生物生长繁殖的良好环境, 加速微生物的繁殖和新陈代谢的生理功能, 使废水中的有机污染物得以降解、去除的废水处理技术。

传统活性污泥法工艺对废水处理效果极好, B O D去除率可达9 0%以上。废水从曝气池的一端进入, 利用活性污泥中微生物的新陈代谢作用去除废水中的有机污染物。从空压机站送来的压缩空气, 通过曝气池底部的空气扩散装置, 以细小气泡的形式进入废水中, 其作用除向废水充氧外, 还使曝气池内的废水、活性污泥处于剧烈搅动的状态, 使两者充分的接触, 活性污泥反应得以正常进行。曝气池内微生物在反应后与水一起流入二沉池, 部分微生物沉在池底, 部分被送到曝气池前端, 作为接种污泥与新流入的废水混合, 剩余部分则作为剩余污泥排出系统, 二沉池上面澄清的处理水达标流出废水处理厂。

3 废水治理工艺综述

3.1 废水治理工艺流程图

城市废水的一般治理工艺流程如图1所示, 主要分为三个部分。

(1) 一级处理部分由粗格栅拦截、进水提升、细格栅拦截, 曝气沉砂和一次沉淀五个环节构成, 主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质。污水经过一级处理, 可去除5 0%左右的悬浮物, 其中B O D一般只能去除3 0%左右, 达不到排放标准, 还必须流入下一级处理部分处理。

(2) 二级处理部分由表曝、射流曝气和二次沉淀三个环节构成。二级处理部分是城市污水处理厂的核心, 采用生物处理法中的活性污泥法, 主要去除水中呈胶体和溶解状态的污染物。经二级处理, 污水中有机污染物质 (即BOD和COD) 的去除率可达90%以上, 其中B O D值可降至 (20～30) m g/L, 有机污染物质达到排放标准, 可排出污水处理厂。

(3) 污泥处理部分由污泥浓缩和脱水两个环节构成, 处理对象是初沉池污泥和二级处理部分的剩余污泥, 处理方法采用污泥重力浓缩, 带式压滤脱水和离心脱水。

3.2 废水治理工艺综述

现代城市废水治理, 一般由城市污水治理厂负责完成, 而目前城市废水治理工艺大多仍然采用三步治理法, 即预处理部分, 生化处理部分和污泥处理部分。尽管目前出现了一些新的废水治理技术及工艺, 但基本都是在上述的三步治理法的基础上, 对某一工艺环节或治理步骤所进行的改进, 因此, 本论文仍然以目前通用的废水三步治理法详细分析废水的治理工艺及过程。

3.2.1 预处理部分

预处理部分设备单元由粗格栅及进水泵房、细格栅房及曝气沉砂池、初沉池配水井和初沉池组成。

(1) 粗格栅及进水泵房。

(1) 集水井。

城市污水经过进水闸门后, 分别流过两个机械粗格栅, 汇入进水泵房的集水井。

(2) 粗格栅。

在进水泵房前设置两台机械粗格栅, 用于拦截直径大于2 0 c m的悬浮物, 保护后续的动力设备, 如潜水泵和阀门等。

(3) 进水泵房。

污水经粗格栅后流入进水泵房, 泵房内配置F l y g t泵, 主要是用于提升集水井内的污水入高架渠, 泵的启停及开启数目根据集水井内污水液位自动控制。

(2) 细格栅房及曝气沉砂池。

细格栅房和曝气沉砂池为合建式构筑物, 在细格栅渠道下部的空间安装有鼓风机。

(1) 细格栅房。

高架渠内的污水流入的第一个单元即为细格栅房, 在细格栅房内设三道水槽, 其中两道水槽设置宽2.5 m的自动细格栅, 栅距2 c m, 第三槽设置人工格栅一台。

(2) 曝气沉砂池。

为了截获污水中的砂粒等物体, 在细格栅后设置曝气沉砂池, 设有两槽。

(3) 初沉池配水井。

本构筑物为同心圆形四槽式钢筋混凝土结构, 从曝气沉砂池来的污水进入配水井的第三格槽分别配入四个初沉池;第二格为集泥槽, 该槽内设置潜水泵, 潜水泵的主要作用是将污泥送到污泥浓缩池;第一格为初沉池放空用;第四格 (最外圈) 为初沉池出水汇集槽。

(4) 初沉池。

初沉池共四座, 用于取出污水中的可沉淀的固体物质。每座初沉池为4 0 m直径幅流式沉淀池, 并配有一台周边传动刮泥桥。可沉淀的固体物质沉淀在初沉池的底部, 缓慢行走的刮泥桥将沉淀物刮入中央的排放井中。

3.2.2 生化处理部分

(1) 表曝池。

表曝池有效容积要足够大, 并且要配置水下搅拌器。

(2) 曝气池及鼓风机房。

(1) 曝气池。

曝气池中的布气形式采用射流曝气, 每个曝气池配F l y g t泵。污水经初沉池后与二沉池回流的活性污泥同时进入曝气池, 通过曝气使活性污泥与污水得到充分接触。污水中溶解性的有机污染物被活性污泥吸附和分解, 被微生物代谢和利用。

(2) 鼓风机房。

机房内设置罗兹风机。

(3) 二沉池配水井及回流污泥泵房。

(1) 二沉池配水井。

二沉池配水井共二个, 每个配水井给四个二沉池配水, 建筑形式与初沉池配水井相同, 也为四槽式同心圆型结构。配水井第二格中收集二沉池排来的污泥, 用一根泥管送至回流污泥泵房, 该格内设有潜水式污泥泵。

(2) 回流污泥泵房。

回流污泥泵房内设4台回流污泥泵和二个液位计。二沉池的污泥通过回流污泥泵送至表曝池, 进行重新循环利用, 保证了活性污泥的含量。

(4) 二沉池。

二沉池共八座, 每座二沉池一般为4 0m直径幅流式沉淀池, 与初沉池类似, 每座二沉池配有一台周边传动刮泥桥。清洁水从二沉池表面通过溢流堰流出, 污泥和可沉淀的固体沉淀在池底, 通过静压作用进入回流污泥泵房。

3.2.3 污泥处理部分

(1) 剩余污泥泵房。

剩余污泥泵房内设4台潜水泵, 三用一备, 分别对应三座浓缩池, 在二沉池至剩余污泥泵房的连接管处设一只电磁流量计, 记录剩余污泥流量。

(2) 污泥浓缩池。

初沉污泥和剩余污泥分别通过3台潜水污泥泵, 提升至污泥浓缩池, 污泥浓缩池共三座, 每座内设中心传动浓缩机。

(3) 污泥泵房。

经浓缩后的污泥, 均汇集到匀质池, 匀质池内设一搅拌器, 充分搅拌后的浓缩污泥通过螺杆泵输送到脱水机房进行脱水, 污泥泵房设有螺杆泵。

(4) 污泥脱水机房。

污泥脱水机房一般设有一台带式压滤机和二台离心式脱水机。

4 结语

近年来, 由于监管不到位和部分地区监管能力相对薄弱, 目前仍然有大量的工业废水及废弃物未经有效处理就排入周围环境, 尤其是有毒有害工业废水的随意排放、偷排和低标准处理要求, 突发性污染事故频发, 已经严重影响和威胁饮用水的安全, 水体生态功能持续下降, 对人民的身体健康构成了严重威胁。饮用水问题关系到全社会的稳定和经济的发展, 水质灾害正在成为一种比洪涝灾害更严重的灾害。如何有效实施废水治理, 设计开发采用新的废水治理方法及工艺, 保障人民生活健康, 是当前国内水资源保护所亟待解决的难题。

摘要：针对废水治理在现代水资源保护中的重要地位, 本论文从废水治理的水质参数分析入手, 对目前一般的废水治理方法进行了概述分析与讨论, 并在此基础上, 给出了废水治理工艺流程图, 对废水治理工艺进行了详细分析, 对于废水治理方法及工艺的研究和推广应用具有一定的借鉴意义。

关键词：废水治理,治理工艺,治理方法