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1、水处理技术基本知识军区工程环境质量监督站 长胜一、我国目前水污染现状及治理情况50多年来，我国水污染防治工作虽然经历了五个发展阶段，作了许多工作，在一定程度上控制了水污染发展趋势，但是我国面临的水污染形势十分严峻。我国城市普遍存在这水污染问题，1996年中国环境公报指出，在统计的138个城市河段中，133个受到不同的污染。70以上的城市河段不宜作饮用水源，50的城市地下水受到污染。长江、黄河、珠江、淮河、松花江、辽河、海河等七大水系的水质不断恶化，水污染程度在加剧，围在扩大。湖泊水库普遍受氮磷和有机物的污染，个别湖水出现重金属污染。近年来，我国沿海水体富营养化日益严重，赤潮发生的频率逐年增高，
2、围逐年扩大。据海洋研究所的报告，从1993年至1997年我国已观察到的赤潮中，东海共发生132次，黄渤海共发生72次，南海发生61次。1999年7月，渤海在不到10天连续发生两次大面积赤潮。我国水污染如此严重，这是长期以来城市排水工程欠帐太多之故，每年有近300亿立方米污水未经处理直接排放，使水环境的污染量大大超过了自净能力所能承受的程度，从而破坏了水的良性循环，导致水资源危机的加剧，进而影响城市的可持续发展。（一）工业污染治理1997年，全国工业废水排放量约228亿吨，县以上工企业废水排放达标率为61.8%。要使全国工业废水尽早都能做到达标排放，今后余下约40%废水量的治理任务，并不会比已完
3、成达标排放企业的工作量少。同时，随着经济的发展，为了控制和逐步削减排污总量，达标排放并不是最终目标，一些大的工业污染企业和处于环境敏感地区的企业，还需要逐步削减其排污总量。（二）城市污水治理由于多年来城市基础建设滞后于经济发展，城市污水治理方面欠帐就更多。随着我国社会和经济的高速发展，环境问题日益突出，尤其是城市水环境的恶化加剧了水资源的短缺，影响着人民群众的身心健康，已经成为城市可持续发展的严重制约因素。目前，全国仅有15.8万多公里下水道，城市污水处理率尚不到40%，远远满足不了国务院和建设部对城市污水处理规划的要求。近年来，环境保护工作已引起国家和各级地方政府的高度重视，正在以前所未有的
4、速度推进城市污水处理工程的建设，有数百座污水处理厂正在工程设计和建设中。预计到2010年，我国要建设城市污水处理厂1000多座，“十五”规划期间投资3000亿元。（三）河湖流域治理“九五”期间，虽然我们确定的“三河”“三湖”为治理重点，但淮河、太湖、滇池、治理正在进行，辽河、海河治理还刚刚开始，长江、黄河、珠江、松花江流域、三峡库区、环渤海区、南水北调相关地区治理还有待逐步启动，而且，要改善一个流域的水质状况需要更长的时间。（四）污水处理设备研制开发随着我国城市污水处理厂以超常速度建设发展，相应设备国产化工作正以大力度向前推进。今后工艺研究和设备开发必将密切结合，在推广应用先进工艺技术的同时，
5、必须推出高质量的成套设备。二、污水处理技术简介污水处理的任务是采用各种方法和技术措施将污水中含有的各种形态的污染物分离出来或将其分解、转化为无害和稳定的物质，使污水得到净化。（一）污水处理技术分类现在的污水处理技术，按其作用原理和去除的对象可分为物理法、化学法、生物法等。1、物理法物理法污水处理就是利用物理作用，分离污水中主要呈悬浮状态的污染物，在处理过程中不改变水的化学性质。沉淀（重力分离）污水流入池由于流速降低，污水中的固体物质在中立的作用下进行沉淀，而使固体物质与水分离，这种工艺分离效果好，简单易行，应用广泛，如污水处理厂的沉砂池和沉淀池。沉砂池主要去除污水中密度较大的固体颗粒物，沉淀池
6、则主要用于去除污水量的呈颗粒状的悬浮固体。筛选（截流）利用筛滤介质截流污水中的悬浮物。属于砂滤处理的设备有格栅、微滤机、砂滤池、真空滤机、压滤机（后两种主要用于污泥脱水）等。气浮（上浮）对一些相对密度接近于水的细微颗粒，因其自重难于在水中下沉或上浮，可采用气浮装置。此法将空气打入污水中，并使其以微小气泡的形势由水中析出，污水中密度近于水的微小颗粒状污染杂质（如乳化油）黏附到气泡上，并随气泡升至水面，形成泡沫浮渣而去除。根据空气打入方式的不同，气浮设备有加压溶汽气浮法、叶轮气浮法和射流气浮法等。为提高气浮效果，有时需要向污水中投加混凝剂。离心与旋流分离使含有悬浮固体或乳化油的污水，由于悬浮固体和
7、废水的质量不同，受到的离心力也不同，质量大的悬浮固体被抛甩到污水外侧，这样就可使悬浮固体和污水分别通过各自的排出口排出设备之外，从而使污水得以净化。2、化学法污水的化学处理方法就是向污水投加化学物质，利用化学反应来分离回收污水中的污染物，或是其转化为无害物质。属于化学处理法的有以下几种。混凝法混凝法是向污水中投加一定量的药剂，经过脱稳、架桥等反应过程，使污水中的污染物凝聚并沉降。水中呈胶体状态的污染物质通常带有负电荷，胶体颗粒之间互相排斥形成稳定的混合液，若水中带有相反电荷的电解质（混凝剂）可使污水中的胶体颗粒改变为呈电中性，并在分子引力作用下，凝聚成大颗粒下沉。中和法用化学方法消除污水中过量
8、的酸和碱，使其pH值达到中性左右的过程称为中和法。处理含酸污水以碱作为中和剂，处理含碱污水以酸作为中和剂，也可以吹入含CO2的烟道气进行中和。酸和碱均指无机酸和无机碱，一般依照“以废制废”的原则，亦可采用药剂中和处理，可以连续进行，也可间歇进行。氧化还原法污水中呈溶解状态的有机物和无机物，在投加氧化剂和还原剂后，由于电子的迁移而发生氧化和还原作用形成无害的物质。常用的氧化剂有空气中的氧、纯氧、漂白粉、臭氧、氯气等，氧化法多用于处理含氰含酚废水。常用的还原剂则有铁屑、硫酸亚铁、亚硫酸氢钠等，还原法多用于处理含铬、含汞废水。电解法在废水中插入电极并通过电流，则在阴极板上接受电子。在水的电解过程中，
9、阳极上产生氧气，阴极上产生氢气。上述综合过程使阳极上发生氧化作用，在阴极上发生还原作用。目前电解法主要用于处理含铬及含氰废水。吸附法污水吸附处理主要是利用固体物质表面对污水中污染物质的吸附，吸附可分为物理吸附和生物吸附等。物理吸附是吸附剂和吸附质之间在分子力作用下产生的，不产生化学变化，而化学吸附法则使吸附剂和吸附质在化学键力作用下起吸附作用的，因此化学吸附选择性较强。此外，在生物作用下也可产生生物吸附。在污水处理中常用的吸附剂有活性炭、磺化煤、硅藻土、焦炭等。化学沉淀法向污水中投加某种化学药剂，使它和某些溶解物质产生反应，生成难溶盐沉淀下来。多用于处理含重金属离子的工业废水。离子交换法离子交
10、换法在污水处理中应用较广。使用的离子交换剂分为无机离子交换法（天然沸石和合成沸石）、有机离子交换树脂（强酸性阳离子树脂、弱酸性阳离子树脂、强碱性阴离子树脂、弱碱性阴离子树脂、鳌和树脂等）。采用离子交换法处理污水时，必须考虑树脂的选择性。树脂对各种离子的交换能力是不同的，这主要取决于各种离子对该种树脂亲和力的大小，又称选择性的大小，另外还要考虑到树脂的再生方法等。膜分离法渗析、电渗析、超滤、微滤、反渗透等通过一种特殊的半渗透膜分离水中的离子和分子的技术，统称为膜分离法。电渗析法主要用于水的脱盐，回收某些金属离子等。反渗透作用主要是膜表面化学本性所起的作用，他分离的溶质粒径小，除盐率高，所需的工作
11、压力大；超滤所用的材质和反渗透相同，但超滤是筛滤作用，分离溶质粒径大，透水率高，除盐率低，工作压力小。3、生物法污水的生物膜法就是采取一定的人工措施，创造有利于微生物生长、繁殖的环境，使微生物大量增殖，以提高微生物氧化、分解有机污染物被降解并转化为无害物质，使污水得以净化。生物处理法可分为好氧处理法和厌氧处理法两类。前者处理效率高，效果好，使用广泛，是生物处理的主要方法。属于生物处理法的工艺有以下几种。活性污泥法是当前应用最广泛的一种生物处理技术。将空气连续鼓入含有大量溶解有机污染物的污水中，经过一段时间，水中既形成繁殖有大量好氧型微生物的絮凝体活性污泥，活性污泥能够吸附水中的有机物，生活污水
12、在活性污泥上的微生物以有机物为食料，获得能量，并不断省长增殖，有机物被分解、去除，使污水得以净化。一般经曝气池处理的出水是含有大量活性污泥的污水混合液，经沉淀分离，水被净化排放，沉淀分离后的污泥作为种泥，部分回流到曝气池。活性污泥法自出现以来，经过80多年的演变，出现了各种活性污泥法的变法，但其原理和工艺过程没有根本性的改变。普通活性污泥法这种方法已被广泛使用，是许多污水处理厂的常用工艺。传统活性污泥法是将污水和回流污泥从曝气池首段引入，呈推流式至曝气池末端流出，此法适用于处理要求高、水质较稳定的污水，但对负荷的变动适应性较弱，后来在此基础上产生了一些改良形式。多点进水法为了使槽有机负荷接近一
13、定值，把污水从几个点分开流入，有利于解决超负荷问题。吸附再生法接触槽活化的活性污泥吸附污染物质，污泥与水分离后，在曝气槽把吸附的污染物质进行氧化。该法有利于增加污水处理量，有一定的抗击冲击负荷能力。延时曝气法污水在曝气池延长曝气时间，有利于完全氧化，污泥量少，该法适用于小型污水处理厂。厌氧-缺氧-好氧活性污泥法在常规活性污泥法去除有机污染物的同时，为了能有效的去除氮磷等营养物质，人们把厌氧、缺氧、好氧状况组合到活性污泥法中，使厌氧-缺氧-好氧状况在反应曝气池同时存在或反复周期实现，形成了厌氧-缺氧-好氧活性污泥法。也有的工艺流程采用厌氧-好氧活性污泥法。间歇式活性污泥法污水流至单一反应池中，按
14、时间通过程序控制各过程。在反应池的一个工作周期，运行程序依次为进水、反应、沉淀、出水和待机等过程。该法适用于中小水量和出水水质较高的场合，有利于自动化控制；通过对运行的调整，该法也可进行除磷脱氮和化学处理，有利于污水回用。近年来，SBR工艺发展很快，尤其随着仪表和自控技术与装备的发展，间歇式活性污泥法新工艺不断涌现，如CASS工艺、CAST工艺、IDEA工艺、MSBR工艺以及UNITANK工艺等。AB法该法是吸附降解工艺的简称，属超高负荷活性污泥法，它是两个活性污泥法的串联系统，两者各有独立的二次沉淀池。该法抗冲击负荷能力强，有利于除磷脱氮和化学处理，特别有利于处理浓度高、水质水量变化大的污水
15、。氧化沟氧化沟为连续环形曝气池，其池较长，深度较浅。氧化沟系统是一种成本低廉、构造简单易于维护管理的处理技术，其出水水质好，可进行脱氮，有利于延时曝气。4、生物膜法使污水连续流经固体填料，在填料上就能够形成污泥垢状的生物膜，生物膜上繁殖大量的微生物，吸附和降解水中的有机污染物，能起到与活性污泥同样的净化污水作用。从填料上脱落下来死亡的生物膜随污水流入沉淀池，经沉淀池澄清净化。生物膜有多种处理构筑物，如生物滤料、生物转盘、生物接触氧化和生物流化床等。生物滤池生物滤池是以土壤自净原理为依据发展起来的，滤池有固定填料，污水流过时与滤料相接触，微生物在滤料表面形成生物膜。净化污水装置由提供微生物生长息
16、栖的滤床、布水系统以及排水系统组成。生物滤池操作简单，费用低，适用于中小城镇和边远地区。生物滤池分为普通生物滤池、高负荷生物滤池和塔式生物滤池以及曝气生物滤池等。生物转盘通过传动装置驱动生物转盘以一定的速度在接触反应池转动，交替的与空气和污水接触，每一周期完成吸附-吸氧-氧化分解的过程，通过不断转动，使污水中的污染物不断分解氧化。生物转盘流程中除了生物转盘外，还有初次和二次沉淀池。生物转盘的适应围广泛，对生活污水和各种工业废水都能适用，同时生物转盘的动力消耗低，抗冲击负荷能力强，管理维护简便。生物接触氧化在池设填料，使已经充氧的污水浸没全部填料，填料上长满生物膜，污水与生物膜接触，水中的有机物被微生物吸附，氧化分解和转化成新的生
