水污染治理基本方法

第二章水污染治理基本方法第一節(jié)污水的物理處理第二節(jié)污水的化學(xué)處理第三節(jié)污水的生物處理廢水中污染物的存在形態(tài)廢水中污染物構(gòu)成各種污染指標(biāo):如CODTPTNSS等可沉降態(tài)（>100

μm)膠體態(tài)和超膠體態(tài)(0.08-100

μm)溶解態(tài)(<0.08

μm)容易通過(guò)物理方法較快地去除,生物去除緩慢較容易地被混凝、過(guò)濾等方法去除,生物降解比較慢不太容易被預(yù)方法去除,生物降解比較快污水中的污染物一般以三種形態(tài)存在：懸浮(包括漂浮)態(tài)、膠體和溶解態(tài)。

污水物理處理的對(duì)象主要是懸浮態(tài)和部分的膠體，因此污水的物理處理一般又稱為污水的固液分離處理。污水固液分離從原理上講，主要分為兩大類：一類是因懸浮固體與水存在密度差，污水受到一定的限制，懸浮固體在水中流動(dòng)被去除，如重力沉淀、離心沉淀和氣浮等；另一類是懸浮固體受到一定的限制，污水流動(dòng)而將懸浮固體拋棄，如格柵、篩網(wǎng)和各類過(guò)濾過(guò)程，取決于阻擋(限制)懸浮固體的(過(guò)濾)介質(zhì)。

污水的化學(xué)處理就是利用化學(xué)反應(yīng)的方法去除水中的污染物，其處理對(duì)象主要是無(wú)機(jī)物質(zhì)和少數(shù)難以降解的有機(jī)物質(zhì)。常用的化學(xué)處理法有混凝法、中和法、化學(xué)沉淀法以及氧化還原法等。第一節(jié)污水的物理處理一、污水過(guò)濾分離處理

（一）格柵與篩網(wǎng)（二）粒狀材料過(guò)濾二、污水的重力分離處理（一）沉淀分類（二）沉砂池（三）沉淀池

懸浮固體受到一定的限制，污水流動(dòng)而將懸浮固體拋棄，其固液分離效果取決于限制固體的過(guò)濾介質(zhì)。根據(jù)過(guò)濾介質(zhì)(材料)的不同，過(guò)濾分為粗濾、微濾、膜濾和粒狀材料過(guò)濾等四種類型。粗濾是用格柵、篩網(wǎng)等，截留污水中較粗的懸浮(漂浮)固體；粒狀材料過(guò)濾是水處理中最常用的固液分離方法，采用的過(guò)濾材料一般稱濾料，它們可以去除幾十微米到膠體級(jí)的污染顆粒。

一、污水過(guò)濾分離處理

微濾截留污水中0.1~100μm的懸浮固體，如一般采用的微濾機(jī)篩網(wǎng)尺寸在15~65μm之間；膜濾則采用各類人工膜作為過(guò)濾介質(zhì)，其推動(dòng)力主要是壓力差和電位差。污水處理中利用壓力差作為推動(dòng)力的膜法有超濾(UF)、反滲透(RO)、納濾(NF)等，以電位差為推動(dòng)力的有電滲析(ED)等，它們可以去除污水中呈溶解態(tài)的污染物質(zhì)。

粗濾、微濾等過(guò)濾因污染物都被截留在過(guò)濾介質(zhì)的表面，所以又稱表面過(guò)濾(surfacefiltration)；而粒狀材料過(guò)濾時(shí)，污染物可以深入到過(guò)濾介質(zhì)的內(nèi)部，所以又稱深床過(guò)濾(depthfiltration)或?yàn)V層過(guò)濾。

表面過(guò)濾的機(jī)理比較簡(jiǎn)單，它是在各類動(dòng)力條件下，通過(guò)過(guò)濾介質(zhì)(柵、網(wǎng)、膜)孔隙對(duì)懸浮固體的阻截作用而形成固液分離。深床過(guò)濾去除懸浮固體的機(jī)理比較復(fù)雜，它涉及到隨水流流動(dòng)的固體顆粒如何脫離水流流線而與濾料表面接觸，即遷移機(jī)理；以及粘附機(jī)理。（一）

格柵與篩網(wǎng)

格柵與篩網(wǎng),屬于污水固液分離處理的粗濾，也是污水的預(yù)處理。所謂污水的預(yù)處理是指污水在進(jìn)入主體處理構(gòu)筑物之前的處理過(guò)程，所以預(yù)處理又稱前處理。

格柵和篩網(wǎng)是安裝在泵房集水井進(jìn)口處或污水處理廠前端的一組平行柵條或篩網(wǎng)，主要用以攔截污水中的漂浮物和粗大的懸浮物，如纖維、碎皮、毛發(fā)、木屑、果皮、蔬菜、塑料制品等，以便減輕后續(xù)處理構(gòu)筑物的處理負(fù)荷，并使之正常運(yùn)行。

格柵由一組（或多組）相平行的金屬柵條與框架組成，傾斜安裝在進(jìn)水的渠道，或進(jìn)水泵站集水井的進(jìn)口處，以攔截污水中粗大的懸浮物及雜質(zhì)。作用：去除可能堵塞水泵機(jī)組及管道閥門的較粗大懸浮物，并保證后續(xù)處理設(shè)施能正常運(yùn)行。選用柵條間距的原則：不堵塞水泵和水處理廠站的處理設(shè)備。格柵的作用1格柵的構(gòu)造與分類2-2格柵分類特征格柵名稱說(shuō)明

按格柵間距分粗格柵柵條間隙>40mm細(xì)格柵條間隙l0~30mm密格柵柵條間隙<10mm

按清渣方式分人工清渣格柵主要是粗格柵機(jī)械清渣格柵機(jī)械清渣表2-1格柵的分類

GL型格柵除污機(jī)上海石洞口污水處理廠上海嘉定水質(zhì)凈化廠曝氣沉砂池前細(xì)格柵格柵柵條斷面形狀過(guò)格柵渠道的水流流速污水過(guò)柵條間距的流速矩形圓形方形圓形的水利條件較方形好，但剛度較差。目前多采用斷面形式為矩形的柵條。3篩網(wǎng)

篩網(wǎng)廣泛用于紡織、造紙、化纖等類的工業(yè)廢水處理。近年城市污水處理中也越來(lái)越多地使用篩網(wǎng)。主要優(yōu)點(diǎn)：可截留所有對(duì)后續(xù)處理構(gòu)成困難的纖維狀污染物，減少后續(xù)設(shè)備的維護(hù)工作量；可截留大顆粒的有機(jī)污染物，減小初次沉淀池的污泥量，有時(shí)為有利于脫氮除磷還可不設(shè)初沉淀池，同時(shí)，還可使后續(xù)處理中的污泥更均質(zhì)，既利于污泥的農(nóng)用，也利于污泥消化，使消化池浮渣蓋的形成減輕。篩網(wǎng)按網(wǎng)眼尺寸分為粗篩網(wǎng)絡(luò)（≥1mm）、中篩網(wǎng)（1~0.05mm）和微篩網(wǎng)（≤0.05mm），城市污水處理中，常采用粗、中篩網(wǎng)。

作用用于廢水處理或短小纖維的回收型式振動(dòng)篩網(wǎng)水力篩網(wǎng)篩網(wǎng)（二）粒狀材料過(guò)濾

在水處理過(guò)程中，過(guò)濾一般是指以石英砂等粒狀濾料層截留水中懸浮雜質(zhì)，從而使水獲得澄清的工藝過(guò)程，采用的過(guò)濾材料一般稱濾料。

過(guò)濾的作用主要是去除水中的懸浮或膠態(tài)雜質(zhì)，特別是能有效地去除沉淀技術(shù)不能去除的微小粒子和細(xì)菌等，對(duì)BOD5和COD等也有某種程度的去除效果。多用于污水的深度處理，包括中水處理。污水處理工程中的過(guò)濾是由過(guò)濾池實(shí)現(xiàn)的。某些煉油廠，在含油廢水經(jīng)氣浮或混凝沉淀后，再通過(guò)過(guò)濾池做進(jìn)一步處理。

1過(guò)濾機(jī)理

2濾池的分類

3濾池的構(gòu)造1.過(guò)濾機(jī)理

過(guò)濾過(guò)程是：當(dāng)污水進(jìn)入濾料層時(shí)，較大的懸浮物顆粒被截留下來(lái)，而較微細(xì)的懸浮顆粒則通過(guò)與濾料顆粒或已附著的懸浮顆粒接觸，出現(xiàn)吸附和凝聚而被截留下來(lái)。一些附著不牢的被截留物質(zhì)在水流作用下，隨水流到下一層濾料中去。過(guò)濾池分離懸浮顆粒的過(guò)程涉及多種因素，其機(jī)理一般分為三類，即遷移機(jī)理、附著機(jī)理和脫落機(jī)理。

2.濾池的分類

(1)按濾速大小，可分為慢濾池(<4m／h)、快濾池(4~10m／h)和高速濾池(10~

60m／h)；(2)按水流過(guò)濾層的方向，可分為上向流、下向流、雙向流、徑向流等；(3)按濾料種類，可分為砂濾池、煤濾池、煤-砂濾池等；(4)按濾料層數(shù)，可分為單層濾池、雙層濾池和多層濾池；(5)按水流性質(zhì)，可分為壓力濾池(水頭15~25m)和重力濾池(水頭為4~5m)；(6)按進(jìn)出水及反沖洗水的供給和排出方式，可分為普通快濾池、虹吸濾池、無(wú)閥濾池等。3.濾池的構(gòu)造

快濾池一般用鋼筋混凝土建造，池內(nèi)有排水槽、濾料層、墊料層和配水系統(tǒng)；池外有集中管廊，配有進(jìn)水管、出水管、沖洗水管、沖洗水排出管等管道及附件。

圖2-9快速濾池原理圖①

單層濾料濾池

②

雙層濾料濾池

③

三層濾料濾池

2-10

特征

數(shù)值

范圍典型值雙層濾料

無(wú)煙煤深度/mm有效粒徑/mm不均勻系數(shù)

砂深度/mm有效粒徑/mm不均勻系數(shù)濾速/[L/(m2.min)]三層濾料

無(wú)煙煤深度/mm有效粒徑/mm不均勻系數(shù)

砂深度/mm有效粒徑/mm不均勻系數(shù)

石榴石或鈦鐵礦粒深度/mm有效粒徑/mm不均勻系數(shù)濾速/[L/(m2.min)]

300~6000.8~2.01.3~1.8

150~3000.4~0.81.2~1.680~400200~5001.0~2.01.4~1.8200~4000.4~0.81.3~1.850~1500.2~0.61.5~1.880~400

4501.21.6

3000.551.5200

4001.41.62500.51.61000.31.6200

表2-3雙層及多層濾料濾池的設(shè)計(jì)參數(shù)

二、污水的重力分離處理（一）沉淀分類（二）沉砂池1．沉砂池的作用、位置2．沉砂池的工作原理3．沉砂池分類4．沉砂池工程設(shè)計(jì)原則與主要參數(shù)

（三）沉淀池1.沉淀池組成2.沉淀池種類與作用3.沉淀池的運(yùn)行方式4.設(shè)計(jì)原則及參數(shù)

污水中許多懸浮固體的密度比水大，在水中它們可以自然地下沉，利用這一原理進(jìn)行的污水固液分離過(guò)程稱為沉淀。沉淀法是水處理中最基本的方法之一。污水處理的重力固液分離(沉淀)裝置一般分為兩類：一類是沉淀無(wú)機(jī)固體為主的裝置，通稱為沉砂池；另一類是沉淀有機(jī)固體為主的裝置，通稱沉淀池。

沉淀法是利用水中懸浮顆粒的可沉降性能，在重力作用下產(chǎn)生下沉作用，以達(dá)到固液分離的一種過(guò)程。沉淀處理工藝的四種用法

沉砂池：用以去除污水中的無(wú)機(jī)性易沉物初次沉淀池：較經(jīng)濟(jì)的去除懸浮有機(jī)物，減輕后續(xù)生物處理構(gòu)筑物的有機(jī)負(fù)荷二次沉淀池：用來(lái)分離生物處理工藝中產(chǎn)生的生物膜、活性污泥等，使處理后的水得以澄清。污泥濃縮池：將來(lái)自初沉池及二沉池的污泥進(jìn)一步濃縮，以減小體積，降低后續(xù)構(gòu)筑物的尺寸及處理費(fèi)用等。沉淀處理工藝四種用法：1．用于廢水的預(yù)處理沉砂池是典型的例子。沉砂池是用以去除污水中的易沉物(如砂粒)。2．用于污水進(jìn)入生物處理構(gòu)筑物前的初步處理(初次沉淀池)

用初次沉淀池可較經(jīng)濟(jì)的去除懸浮有機(jī)物，以減輕后續(xù)生物處理構(gòu)筑物的有機(jī)負(fù)荷。3．用于生物處理后的固液分離(二次沉淀池)主要用來(lái)分離生物處理工藝中產(chǎn)生的生物膜、活性污泥等，使處理后的水得以澄清。4．用于污泥處理階段的污泥濃縮是將來(lái)自初沉池及二沉池的污泥進(jìn)一步濃縮，以減小體積，降低后續(xù)構(gòu)筑物的尺寸及處理費(fèi)用等。自由沉淀懸浮顆粒濃度不高；沉淀過(guò)程中懸浮固體之間互不干擾，顆粒各自單獨(dú)進(jìn)行沉淀，顆粒沉淀軌跡呈直線。沉淀過(guò)程中，顆粒的物理性質(zhì)不變。發(fā)生在沉砂池中。根據(jù)水中懸浮顆粒的凝聚性能和濃度，沉淀可分成四種類型懸浮顆粒濃度不高；沉淀過(guò)程中懸浮顆粒之間有互相絮凝作用，顆粒因相互聚集增大而加快沉降，沉淀軌跡呈曲線。沉淀過(guò)程中，顆粒的質(zhì)量、形狀、沉速是變化的?；瘜W(xué)絮凝沉淀屬于這種類型。絮凝沉淀區(qū)域沉淀或成層沉淀壓縮沉淀懸浮顆粒濃度較高（5000mg/L以上）；顆粒的沉將受到周圍其它顆粒的影響，顆粒間相對(duì)位置保持不變，形成一個(gè)整體共同下沉，與澄清水之間有清晰的泥水界面。二次沉淀池與污泥濃縮池中發(fā)生。懸浮顆粒濃度很高；顆粒相互之間已擠壓成團(tuán)狀結(jié)構(gòu)，互相接觸，互相支承，下層顆粒間的水在上層顆粒的重力作用下被擠出，使污泥得到濃縮。二沉池污泥斗中及濃縮池中污泥的濃縮過(guò)程存在壓縮沉淀。1.沉砂池一般位于泵站之前或初沉池之前，用以分離水中較大的無(wú)機(jī)顆粒，如砂子、煤渣等。

以使水泵、管道免受磨損和阻塞；以減輕沉淀池的無(wú)機(jī)負(fù)荷；改善污泥的流動(dòng)性，以便于排放、輸運(yùn)。2.分類：按池內(nèi)水流方向的不同，可分為平流式、豎流式、離心式、旋流式（曝氣沉沙池）等。（二）沉砂池沉砂池的作用沉砂池的工作原理沉砂池的幾種型式從污水中去除砂子、煤渣等比重較大的無(wú)機(jī)顆粒，以免這些雜質(zhì)影響后續(xù)處理構(gòu)筑物的正常運(yùn)行。平流式、豎流式、曝氣沉砂池以重力或離心力分離為基礎(chǔ)，即將進(jìn)入沉砂池的污水流速控制在只能使比重大的無(wú)機(jī)顆粒下沉，而有機(jī)懸浮顆粒則隨水流帶走。曝氣沉砂池剖面示意集砂槽曝氣管佛山市南海區(qū)西樵污水處理廠土建基本完成的細(xì)格柵和曝氣沉沙池上海嘉定水質(zhì)凈化廠（三）

沉淀池

沉淀池是分離懸浮物的一種常用構(gòu)筑物。按在污水處理流程中所處的位置，可分為初次沉淀池和二次沉淀池。初次沉淀池設(shè)置在沉砂池之后，某些生物處理構(gòu)筑物之前，其作用主要去除有機(jī)固體顆粒，一般可去除污水中懸浮固體40%~55%，同時(shí)也可去除懸浮性BOD5，一般為總BOD5的20%~30%，因而可降低生物處理構(gòu)筑物的有機(jī)負(fù)荷。二次沉淀池設(shè)置在生物處理構(gòu)筑物之后，沉淀生物處理構(gòu)筑物出水中的微生物固體，與生物處理構(gòu)筑物共同構(gòu)成處理系統(tǒng)。