[宏潔水務(wù)]水處理知識——污水處理的相關(guān)工藝

水處理工程主要包括給水處理工程和污水處理工程。

給水處理主要是指將原水經(jīng)過澄清、過濾、消毒、除臭、除味、除鐵、軟化、淡化和除鹽等工藝流程，去除原水中所含的各種有害雜質(zhì)，使之成為符合人們生活、生產(chǎn)用水水質(zhì)標準的水。純水制備，海水淡化，飲用水制備等都屬于給水處理范疇。

污水處理主要是指將污水經(jīng)過物理法，化學法，物理化學法，生物法等工藝流程，對其水質(zhì)進行凈化，從而達到排放到某一水體或者回用的標準。污水主要包括生活污水，生產(chǎn)污水（含工業(yè)廢水），地表水等，范疇相當廣泛。日常生活中，人們往往經(jīng)常將污水，廢水，中水等概念互相混用，本質(zhì)上都屬于污水概念，后文中涉及到的污水主要為工業(yè)廢水，所以可能存在廢水和污水混用的情況。

污水處理的根據(jù)不同的處理程度，分為一級處理，二級處理和三級處理。

一級處理：主要去除污水中呈懸浮狀態(tài)的固體污染物質(zhì)，物理處理法大部分只能完成一級處理的要求。經(jīng)過一級處理的污水，BOD一般可去除30%左右，達不到排放標準。一級處理屬于二級處理的預(yù)處理。

二級處理：主要去除污水中呈膠體和溶解狀態(tài)的有機污染物質(zhì)(BOD，COD物質(zhì)），去除率可達90%以上，使有機污染物達到排放標準，相當于給水處理的核心工藝。

三級處理：進一步處理難降解的有機物、氮和磷等能夠?qū)е滤w富營養(yǎng)化的可溶性無機物等。主要方法有生物脫氮除磷法，混凝沉淀法，砂濾法，活性炭吸附法，離子交換法和電滲分析法等。

因為污水的含義非常廣泛，現(xiàn)實生活中的污水處理，往往由多股不同種類的污水混合而成，即使是同一種污水類型，也因為其中有毒，有害物質(zhì)的含量高低而在工藝選擇上有所區(qū)別。所以在污水處理過程中，要靈活運用處理工藝，有技巧的選擇合并或者單獨處理不同的污水種類。

污水處理的工藝分類方法很多，我們選擇相對常見的物理，化學，生物法分類。選擇其中的相應(yīng)工藝，再配合上特定的膜處理工藝（電滲析、反滲透、超濾、納濾、微濾等）可以應(yīng)對絕大部分污水處理的工藝需求。

物理法：物理或機械的分離方式。常見的物理法有沉淀，離心分離，上浮等。

化學法：加入化學物質(zhì)，使其與污水中的有毒有害物質(zhì)產(chǎn)生反應(yīng)，達到消解或分離的目的。常見的化學法有中和，氧化，還原，分解，混凝，化學沉淀等。

物理化學法：利用物理化學的分離原理，達到特定物質(zhì)的狀態(tài)分離。常見的物理化學法有氣提，吹脫，吸附，萃取，離子交換，電解電滲析，反滲透等。

生物法：利用微生物的代謝，降解等作用，從而使污水中有機物轉(zhuǎn)變?yōu)闊o機物。常見的生物法有好氧法、厭氧法和生物酶法等。

幾個常用工藝補充解釋：

混凝：通過某種方法（如投加化學藥劑）使水中膠體粒子和微小懸浮物聚集的過程。混凝包括凝聚與絮凝兩種過程。凝聚主要指膠體脫穩(wěn)并生成微小聚集體的過程，絮凝主要指脫穩(wěn)的膠體或微小懸浮物聚結(jié)成大的絮凝體的過程，能起到相應(yīng)凝聚和絮凝的藥劑都統(tǒng)稱為混凝劑。

常見的混凝劑有聚合氯化鋁（PAC）,硫酸亞鐵,三氯化鐵，聚丙烯酰胺（PAM）等。

混凝的結(jié)果受污水污染物的組成，酸堿度（pH）高低，水溫及水流等多種條件影響，根據(jù)不同情況選用不同的混凝劑。一般pH值為堿性或弱堿性情況下，混凝沉淀效果較好。

pH（酸堿）中和：也稱為pH調(diào)節(jié)，是指通過投加一定的pH調(diào)節(jié)劑到污水溶液中，以期達到預(yù)想的pH數(shù)值。常見的pH調(diào)節(jié)劑有生石灰（氫氧化鈣），片堿（氫氧化鈉），各種強酸和檸檬酸等。

氧化還原法：將污水中的污染物經(jīng)過氧化或者被還原，從而轉(zhuǎn)變?yōu)闊o毒無害的新物質(zhì)，達到處理的目的。常見的氧化還原法有化學氧化法，芬頓（Fenton）氧化法，濕式氧化法，電化學法，光催化氧化法等，最常用的氧化劑有空氣（氧氣）、臭氧、氯氣、次氯化鈉等，最常見的還原劑有硫酸亞鐵、鐵屑、亞硫酸氫鈉、硼氫化鈉等。

1.化學氧化法：利用臭氧、氯氣、高錳酸鉀、二氧化氯、過氧化氫等氧化劑將污水中的污染物氧化成二氧化碳和水的一種處理技術(shù)。

工藝特點：工藝簡單，反應(yīng)速度快，藥劑成本高。含氯氧化劑則主要用于含酚、含氰、含硫污水的處理。

備注：臭氧氧化法還具有殺菌，增加水中含氧量從而降低污水COD和BOD的作用。

2.芬頓（Fenton）氧化法：利用亞鐵離子與過氧化氫結(jié)合的Fenton試劑來處理污水的一種方法，適用于生物法和一般化學氧化法難降解的諸如醚類、硝基苯酚類、氯酚類、芳香族胺類、多環(huán)芳香族類等有機污水的處理。

工藝特點：工藝較復雜，高效、低耗、無二次污染。

反應(yīng)機理：H2O2在Fe2+的催化下，產(chǎn)生活潑的羥基自由基·OH，可以將有機物及還原性物質(zhì)分解為CO2、H2O等無機物。

Fenton技術(shù)的兩種發(fā)展趨勢，一種是在體系中引入紫外線的光Fenton(photo-Fenton)技術(shù)，另一種是將Fenton反應(yīng)與電解結(jié)合的電Fenton(electro-Fenton)技術(shù)。電Fenton技術(shù)因具有原位生成H2O2和Fe2+、曝氣提高污水處理的混合程度、陽極氧化與電吸附輔助處理污水等優(yōu)點。

3.濕式氧化法：是在高溫、高壓條件下，用氧氣或者空氣中的氧氣來氧化污水中的難降解有機物，使其氧化分解成易生化處理的小分子有機物和無機物的處理過程。

工藝特點：應(yīng)用范圍廣、高效、快速、低污染，部分物質(zhì)可回收再利用。廣泛應(yīng)用于含氰污水、煤氣化污水、含硫污水、含酚污水、造紙黑液等工業(yè)污水的處理。

4.電化學法：利用電極在污水中發(fā)生的電化學反應(yīng)產(chǎn)生強氧化劑、氣體或絮凝劑，使污水中污染物去除的過程。按照作用原理可將其分為電解氧化、電氣浮、電絮凝等。

電解氧化又可分為直接電解和間接電解，直接電解是在電極上直接將污染物氧化或還原而去除，間接電解是利用在電場作用下電極表面產(chǎn)生的羥基自由基、次氯酸根等強氧化劑將污染物轉(zhuǎn)化為易降解或無害物質(zhì)，使污水得到凈化。

電氣浮是利用電解過程產(chǎn)生的氣體，如污水中的氯離子將導致氯氣溢出，使污水中的揮發(fā)性雜質(zhì)和輕質(zhì)懸浮物浮于污水表面，從而達到污水凈化的作用。

電絮凝是在電化學處理污水過程中消耗鐵陽極或鋁陽極，使其在污水中形成鐵鹽或鋁鹽絮凝劑，將膠體和懸浮物質(zhì)去除。

5.光催化氧化法：利用TiO2、ZnO等N型半導體作催化劑，與光聯(lián)合促進化學反應(yīng)，使污水中的有機污染物發(fā)生氧化，轉(zhuǎn)化為無毒無害的CO2、H2O。

其機理是半導體在光的照射作用下，使水分子失去電子，產(chǎn)生具有強氧化能力的·OH，導致污水中的各種有機物質(zhì)被氧化。光催化處理污水的效果與催化劑晶型、結(jié)晶度、比表面、光強、pH、反應(yīng)器等有關(guān)。

好氧法：利用好氧微生物在有氧條件下降解代謝處理廢水的方法，常用的好氧處理方法有活性污泥法、生物膜法、生物接觸氧化、生物流化床等方法。

厭氧法：在無氧的條件下，通過厭氧微生物降解代謝來處理廢水的方法。常見的厭氧處理方法有有厭氧塘法、厭氧濾床法、厭氧流動床法、厭氧膨脹床法、厭氧旋轉(zhuǎn)圓盤法、厭氧池法、升流式厭氧污泥床(UASB)法等。

厭氧法的操作條件要比好氧法苛刻，但是綜合成本更低。通常為了取得更好的處理效果，將好氧法和厭氧法聯(lián)合使用。

生物酶法：有機物通過酶反應(yīng)形成游離基，然后游離基發(fā)生化學聚合反應(yīng)生成高分子化合物沉淀。

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