水处理技术概述

废水处理的目的，就是利用各种方法将污水中所含的污染物质分离出来，或将其转化为无害的物质，从而使污水得到净化。

按废水净化程度可将处理分成三级：

一级处理：除去油类、酸碱物质以及可以截留的悬浮物。

二级处理：除去可溶性有机物和部分可溶性无机物以及经一级处理残留的悬浮物。

三级处理：除去难降解的有机物和较高程度的除去可溶性N和P等无机物。

按废水处理时的作用性质，可分成物理法、化学法和生物法。

对于复杂废水，可在调节池中取得一定程度的酸化，但是完全的酸化是没有必要的，甚至是有害处的。因为达到完全酸化后，污水pH会下降，需采用投药调整pH值。另外有证据表明完全酸化对UASB反应器的颗粒过程有不利的。对以下情况考虑酸化或相分离可能是有利的：

1) 当采用预酸化可去除或改变对甲烷菌有毒或抑制性化合物的结构时;

2) 当废水存在有较高的Ca2+时，部分酸化可避免颗粒污泥表面产生CaCO3结垢;

3) 当处理含高含悬浮物和/或采用高负荷，对非溶解性组分去除有限时;

1、微生物

微生物是一类形体微小、结构简单、必须借助显微镜才能看清它们面目的生物。它包括细菌、病毒、藻类、原生动物和后生动物等生物，不是分类学的概念，而是一切微小生物的总称。 随着厌氧层厚度的增加，其代谢产物也逐渐增多，当这些代谢产物透过好氧层逸出时，破坏了好氧层生态系的稳定状态，也减弱了生物膜在滤料或载体上的固着力，此时的生物膜呈老化状，在液流的冲刷下老化的生物膜脱落，新的生物膜又开始生长，它具有较强的净化效能。

2、生化处理

生化处理也称为生物化学处理，简称为生化法。生化处理法是处理污水中应用最广泛且比较有效的一种方法，它是利用自然界中存在的各种微生物，将污水中有机物分解和向无机物转化，达到净化水质，消除其对环境污染和危害的目的。可分为好氧生化处理及厌氧生化处理两大类型。

3、化学需氧量（COD）

化学需氧量（COD），是指在一定条件，用强氧剂处理水样时所消耗氧化剂的量，以氧的毫克/升表示。化学需氧量反映了水中受还原性物质污染的程度。水中还原性物质包括有机物，亚硝酸盐、亚铁盐、硫化物等，而水被有机物污染是很普遍、主要的，因此化学需氧量也作为有机物相对含量的指标之一。

4、生化需氧量（BOD）

生化需氧量（BOD）是废水中可生物降解的那部分有机物在微生物作用下氧化分解所需的氧量。BOD₅为五天生化需氧量，这相当于比较容易被微生物分解利用的有机物量，是指在温度20±1℃，培养5天，水中有机物被微生物降解所消耗的氧量，以氧的毫克/升（mg/L）表示。

 采用水力停留时间进行设计时，体积(V)按公式(1)或(2)计算。选择反应器高度的原则是设计、运行和上综合考虑的结果。从设计、运行方面考虑：高度会影响上升流速，高流速增加系统扰动和污泥与进水之间的接触。但流速过高会引起污泥流失，为保持足够多的污泥，上升流速不能超过一定的限值，从而使反应器的高度受到限制;高度与CO2溶解度有关，反应器越高溶解的CO2浓度越高，因此，pH值越低。如pH值低于最优值，会危害系统的效率。

1. 物理法

物理法主要是利用物理作用分离废水中呈悬浮状态的污染物质，在其处理过程中不改变污染物的化学性质。常用的物理法有采用格栅、筛网、砂滤等方法截留各类漂浮物、悬浮物等；利用沉淀、气浮等方法分离比重与水不同的各类污染物质；利用离心法分离各类悬浮物质等。

2. 化学法

化学法是利用化学反应的作用，去除污染物或改变污染物的性质。它包括向废水中投加各类絮凝剂，使之与水中的污染物起化学反应，生成不溶于水或难溶于水的化合物，析出沉淀，使废水得到净化的化学沉淀法；利用中和过程处理酸性或碱性废水的中和法；利用ye氯、臭氧等强氧化剂氧化分解废水污染物的化学氧化法；利用电解的原理，在阴阳两极分别发生氧化和还原反应，使水体达到以净化的电解法等。

3. 生物法

生物法也称为生物化学法，简称为生化法。生化处理法是处理污水中应用最广泛且比较有效的一种方法，它是利用自然界中存在的各种微生物，将污水中有机物分解和向无机物转化，达到净化质、消除其对环境污染和危害的目的。

第二篇   废水处理单元技术

一、水质水量调节

无论是工业废水，还是城市污水或生活污水，水量和水质在24小时之内都有波动。一般说来，工业废水的波动比城市污水大，中小型工厂的波动就更大，甚至在一日内或班产之间都可能有很大的变化。这种变化对污水处理设备，特别是生物处理设备正常发挥其净化功能是不利的，甚至还可能遭到破坏。同样对于物化处理设备，水量和水质的波动越大，过程参数难以控制，处理效果越不稳定；反之，波动越小，效果就越稳定。在这种情况下，应在废水处理系统之前，设置均化调节池，用以进行水量的调节和水质的均化，以保证废水处理的正常进行。此外，酸性废水和碱性废水可以在调节池内中和；短期排出的高温废水也可通过调节以平衡水温。

废水处理设施中调节作用的目的是：

（1）提供对有机物负荷的缓冲能力，防止生物处理系统负荷的急剧变化；

（2）控制pH值，以减小中和作用中化学品的用量；

（3）当工厂停产时，仍能对生物处理系统继续输入废水；

（4）控制向市政系统的废水排放，以缓解废水负荷分布的变化；

（5）防止高浓度有毒物质进入生物处理系统。

 在确定反应器的容积和高度(H)之后，可确定反应器的截面积(A)。从而确定反应器的长和宽，在同样的面积下正方形池的周长比矩形池要小，矩形UASB需要更多的建筑材料。以表面积为600m2的反应器为例，30×20m的反应器与15m×40m的反应器周长相差10%，这意味着建筑费用要增加10%。但从布水均匀性考虑，矩形在长/宽比较大较为合适。从布水均匀性和经济性考虑，矩形池在长/宽比在2:1以下较为合适。长/宽比在4:1时费用增加十分显著。

二、废水生物处理技术

1、概论

在自然界中，存在着大量依靠有机物生活的微生物，它们具有氧化分解有机物并将其转化为无机物的能力。生物处理法就是利用微生物的这一功能，采取人工措施来创造更有利于微生物生长和繁殖的环境，使微生物大量增殖，以提高对污水中有机物氧化降解效率的一种污水处理方法。生物处理法按参与作用的微生物种类和供氧情况，又可分为好氧法和厌氧法两大类。

通常在废水处理工程实践中，往往是将厌氧、缺氧、好氧工艺进行合理组合，以弥补不同处理方法的缺陷，达到理想的处理效果。A/O脱氮工艺、A/A/O同步脱氮除磷工艺等都是多种处理方法相结合的组合工艺。

2、好氧生物处理法

好氧生物处理法主要有活性污泥法和生物膜法两大类。活性污泥法是水体自净的人工强化方法，是一种依靠在曝气池内里悬浮、流动状态的微生物群体的凝聚、吸附、氧化分解等作用来去除污水中有机物的方法；生物膜法则是土壤自净（如灌溉田）的人工强化方法，是一种使微生物群体附着于某些载体的表面上呈膜状，通过与污水接触，生物膜上的微生物摄取污水中的有机物作为营养并加以同化从而使污水得到净化的方法。

2.1 生物膜法

2.1.1 概述

生物膜处理法发展至今，已形成了多种处理工艺，具有代表性的有：生物滤池、生物转盘和生物接触氧化法等。

（1）生物膜的构造与性能

污水在与滤料或载体流动接触的过程中，其中的有机物会被微生物同化并在滤料或载体的表面上逐渐形成生物膜。生物膜是微生物高度密集的物质，是由好氧菌、厌氧菌、兼性菌、真菌、原生动物和较高等动物组成的生态系。另外，在一些生物膜处理构筑物中还会有藻类出现。对于不同的污水、不同的工作条件和环境、不同的处理设施及部位，生物膜上微生物的种类和数量是不相同的。

生物膜首先吸附附着于水层中的有机物，然后由生物膜外侧的好氧菌将其分解；随着微生物的生长，生物膜的厚度不断增加，当达到一定厚度时，氧不能透入深部，使得在靠近滤料或载体表面的薄层中造成厌氧环境而形成厌氧膜层。生物膜的内、外进行着多种物质的传递，其过程为：空气中的氧溶于流动水层中，并通过附着水层传给生物膜，供微生物呼吸用；污水中的有机物则由流动水层传递给附着水层，再进入生物膜被降解；微生物的代谢产物沿着相反的方向排出。

（2）生物膜的特征

生物膜由于固着在滤料或载体上，因此能在其中生长世代时间较长的微生，如硝化菌等。在生物膜上还可能大量出现丝状菌、轮虫、线虫等，寡毛虫类也常出现。总之，在生物膜上生长着参与净化反应的微生物种属多，类型全，构成的食物链长而复杂。另外，生物膜法多为分段处理，在每段都自然形成各自独特的优势微生物种群。

置单元尺寸的方式可分成单池单个分离器和单池两个分离器的形式。原则上如果采用管道或渠道布水，池子的长度是不受限制。如前所述，由于长宽比涉及到反应器的经济性，所以要结合池子组数考虑适当的长宽比。由于生物膜生物相的多样化和生物膜法处理工艺的结构特点，使得生物膜法对水量、水质变动具有较强的适应性，并能在低温条件下保持较好的净化功能。对浓度低的污水也能够取得较好的处理效果。同时，它还具有良好的硝化功能。

生物膜法处理工艺产生的污泥量少（约为活性污泥法的1/6），动力费一般较低，生物污泥宜于固液分离。

2.2生物接触氧化法

生物接触氧化法又称“淹没式生物滤池”，它是在池内设置填料，污水浸没全部填料，采用与曝气池相同的曝气方法，提供微生物所需的氧量。填料上长满生物膜，污水中的有机物被生物膜上的微生物降解，使污水得到净化。该法是一种介于活性污泥法与生物滤池之间的处理方法，并兼有两者的优点。

该法的生物膜上生物相当丰富，生物量大，能够形成一个密集而稳定的生态系，因而能有效地提高净化效果。不但能有效地去除有机物，还能用以脱氮和除磷。

该法抗冲击负荷能力强。污泥生成量小，不需要污泥回流，易于管理，无产生污泥膨胀的危害，能够保证出水水质。

接触氧化池是生物接触氧化法的中心处理构筑物，它由池体、填料、布水装置和曝气系统等几部分组成。

接触氧化池有分流式和直流式两种型式，在分流式池子中，污水的充氧和与填料接触分别在不同的隔间内进行。这样可使污水缓慢地流经填料，与生物膜接触，有利于生物的生长增殖。但由此也带来了冲刷力小，生物膜更新速度慢和易堵塞等问题。因此这种型式的生物接触氧化装置多用于BOD₅负荷较低的处理中。

直接式池子里，曝气装置设在底部，在填料下直接曝气，使填料区产生向上的升流。这种装置里的生物膜受到上升流的冲击和搅拌，脱落更新快，能使其保持较好的活性，并避免堵塞现象的产生。

生物接触氧化池中使用的填料有硬、软两种类型。硬填料主要有蜂窝填料、板状填料等；软填料是近年来出现的新型填料，一般采用化学纤维材料编结成束状，并用绳连接，因此，又称纤维填料。该填料具有比表面积大，材料性能稳定、质轻、不易堵塞的特点。

单元的标准化根据三相分离器尺寸进行，三相分离器的型式趋向于多层箱体的设备化结构。以2×5m的三相分离器为例，原则上讲有多种配合形式。但从标准化和系列化考虑，要求具有通用性和简单性。所以，池子宽度是以5m为模数，长度方向是以2m为模数。布对宽度为10m的单个反应器，2:1的长宽比的反应器可达到2000m3的池容。对更大的反应器，如果需要也可采用双池共用壁的型式。

一个进水点服务的最大面积是应该进行深入的实验。对于UASB反应器在完成了起动之后，每个进水点负担2.0到4.0m2对获得满意的去除效率是足够的。但是在温度低于20℃或低负荷的情况，产气率较低并且污泥和进水的混合不充分时，需要较高密度的布水点。对于城市污水建议1～2m2/孔。表4是根据UASB反应器的大量实践推荐的进水管负荷。