污水处理工艺

定义

　　中文名称：污水处理

　　英文名称：sewagetreatment；wastewatertreatment

　　定义1：用各种方法将污水中所含的污染物分离出来或将其转化为无害物，从而使污水得到净化的过程。应用学科：生态学（一级学科）；污染生态学（二级学科）

　　定义2：采取物理的、化学的或生物的处理方法对污水进行净化的措施。应用学科：水利科技（一级学科）；环境水利（二级学科）；水污染防治（水利）（三级学科）

应用

　　污水处理(sewagetreatment，wastewatertreatment)：为使污水达到排水某一水体或再次使用的水质要求，并对其进行净化的过程。污水处理被广泛应用于建筑、农业，交通、能源、石化、环保、城市景观、医疗、餐饮等各个领域，也越来越多地走进寻常百姓的日常生活。

工艺选择准则

　　1)城市污水处理工艺应根据处理规模、水质特性、受纳水体的环境功能及当地的实际情况和要求，经全面技术经济比较后优选确定。

　　2)工艺选择的主要技术经济指标包括：处理单位水量投资、削减单位污染物投资、处理单位水量电耗和成本、削减单位污染物电耗和成本、占地面积、运行性能可靠性、管理维护难易程度、总体环境效益等。

　　3)应切合实际地确定污水进水水质，优化工艺设计参数。必须对污水的现状水质特性、污染物构成进行详细调查或测定，作出合理的分析预测。在水质构成复杂或特殊时，应进行污水处理工艺的动态试验，必要时应开展中试研究。

　　4)积极审慎地采用高效经济的新工艺。对在国内首次应用的新工艺，必须经过中试和生产性试验，提供可靠设计参数后再进行应用。

分类

　　《水污染控制工程》分类

　　不溶态污染物的分离技术：

　　1、重力沉降：沉砂池（平流、竖流、旋流、曝气）、沉淀池（平流、竖流、辐流、斜流）；

　　2、混凝澄清；

　　3、浮力浮上法：隔油、气浮；

　　4、其他：阻力截留、离心力分离法、磁力分离法

　　污染物的生物化学转化技术：

　　1、活性污泥法：SBR、AO、AAO、氧化沟等

　　2、生物膜法：生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池等

　　3、厌氧生物处理法：厌氧消化、水解酸化池、UASB等

　　4、自然条件下的生物处理法：稳定塘、生态系统塘、土地处理法

　　污染物的化学转化技术：

　　1、中和法：酸碱中和

　　2、化学沉淀法：氢氧化物沉淀、铁氧体沉淀、其他化学沉淀

　　3、氧化还原法：药剂氧化法、药剂还原法、电化学法

　　4、化学物理消毒法：臭氧、紫外线、二氧化氯、氯气、次氯酸钠

　　溶解态污染物的物理化学分离技术：

　　1、吸附法

　　2、离子交换法

　　3、膜分离法：扩散渗析、电渗析、反渗透、超滤、纳滤、微滤

　　4、其他分离方法：吹脱和气提、萃取、蒸发、结晶、冷冻

　　根据常见污水处理方法分类

　　物理法：物理或机械的分离过程。过滤，沉淀，离心分离，上浮等

　　化学法：加入化学物质与污水中有害物质发生化学反应的转化过程。中和，氧化，还原，分解，混凝，化学沉淀等

　　物理化学法：物理化学的分离过程。气提，吹脱，吸附，萃取，离子交换，电解电渗析，反渗透等

　　生物法：微生物在污水中对有机物进行氧化，分解的新陈代谢过程。活性污泥，生物滤池，生物转盘，氧化塘，厌气消化等

　　废水的化学方法分类

　　混凝

　　向胶状浑浊液中投加电解质，凝聚水中胶状物质，使之和水分开

　　混凝剂有硫酸铝，明矾，聚合氯化铝，硫酸亚铁，三氯化铁等

　　含油废水，染色废水，煤气站废水，洗毛废水等

　　中和

　　酸碱中和，pH达中性

　　石灰，石灰石，白云石等中和酸性废水，CO2中和碱性废水

　　硫酸厂废水用石灰中和，印染废水等

　　氧化还原

　　投加氧化(或还原)剂，将废水中物质氧化(或还原)为无害物质

　　氧化剂有空气(O2)，漂白粉，氯气，臭氧等

　　含酚，氰化物，硫铬，汞废水，印染，医院废水等

　　电解

　　在废水中插入电极板，通电后，废水中带电离子变为中性原子

　　电源，电极板等

　　含铬含氰(电镀)废水，毛纺废水

　　萃取

　　将不溶于水的溶剂投入废水中，使废水中的溶质溶于此溶剂中，然后利用溶剂与水的相对密度差，将溶剂分离出来

　　萃取剂：醋酸丁酯，苯，N—503等设备有脉冲筛板塔，离心萃取机等

　　含酚废水等

　　吸附(包含离子交换)

　　将废水通过固体吸附剂，使废水中溶解的有机或无机物吸附在吸附剂上，通过的废水得到处理

　　吸附剂有活性炭，煤渣，土壤等

　　吸附塔，再生装置

　　染色，颜料废水，还可吸附酚，汞，铬，氰以及除色，臭，味等用于深度处理。

工艺流程

　　现代污水处理技术，按处理程度划分，可分为一级、二级和三级处理。

　　一级处理，主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质，物理处理法大部分只能完成一级处理的要求。经过一级处理的污水，BOD一般可去除30%左右，达不到排放标准。一级处理属于二级处理的预处理。

　　二级处理，主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质(BOD，COD物质)，去除率可达90%以上，使有机污染物达到排放标准。

　　三级处理，进一步处理难降解的有机物、氮和磷等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等。主要方法有生物脱氮除磷法，混凝沉淀法，砂滤法，活性炭吸附法，离子交换法和电渗分析法等。

　　整个过程为通过粗格栅的原污水经过污水提升泵提升后，经过格栅或者砂滤器，之后进入沉砂池，经过砂水分离的污水进入初次沉淀池，以上为一级处理(即物理处理)，初沉池的出水进入生物处理设备，有活性污泥法和生物膜法，(其中活性污泥法的反应器有曝气池，氧化沟等，生物膜法包括生物滤池、生物转盘、生物接触氧化法和生物流化床)，生物处理设备的出水进入二次沉淀池，二沉池的出水经过消毒排放或者进入三级处理，一级处理结束到此为二级处理，三级处理包括生物脱氮除磷法，混凝沉淀法，砂滤法，活性炭吸附法，离子交换法和电渗析法。二沉池的污泥一部分回流至初次沉淀池或者生物处理设备，一部分进入污泥浓缩池，之后进入污泥消化池，经过脱水和干燥设备后，污泥被最后利用。

　　MBR污水处理工艺

　　工艺流程

　　原水→格栅→调节池→提升泵→生物反应器→循环泵→膜组件→消毒装置→中水贮池→中水用水系统

　　MBR污水处理工艺说明

　　污水经格栅进入调节池后经提升泵进入生物反应器，通过PLC控制器开启曝气机充氧，生物反应器出水经循环泵进入膜分离处理单元，浓水返回调节池，膜分离的水经过快速混合法氯化消毒（次氯酸钠、漂白粉、氯片）后，进入中水贮水池池。反冲洗泵利用清洗池中处理水对膜处理设备进行反冲洗，反冲污水返回调节池。通过生物反应器内的水位控制提升泵的启闭。膜单元的过滤操作与反冲洗操作可自动或手动控制。当膜单元需要化学清洗操作时，关闭进水阀和污水循环阀，打开药洗阀和药剂循环阀，启动药液循环泵，进行化学清洗操作。

　　MBR工艺特点

　　膜生物处理技术应用于废水再生利用方面，具有以下几个特点：

　　（1）能高效地进行固液分离，将废水中的悬浮物质、胶体物质、生物单元流失的微生物菌群与已净化的水分开。分离工艺简单，占地面积小，出水水质好，一般不须经三级处理即可回用。

　　（2）可使生物处理单元内生物量维持在高浓度，使容积负荷大大提高，同时膜分离的高效性，使处理单元水力停留时间大大的缩短，生物反应器的占地面积相应减少。

　　（3）由于可防止各种微生物菌群的流失，有利于生长速度缓慢的细菌（硝化细菌等）的生长，从而使系统中各种代谢过程顺利进行。

　　（4）使一些大分子难降解有机物的停留时间变长，有利于它们的分解。

　　〔5〕膜处理技术与其它的过滤分离技术一样，在长期的运转过程中，膜作为一种过滤介质堵塞，膜的通过水量运转时间而逐渐下降有效的反冲洗和化学清洗可减缓膜通量的下降，维持MBR系统的有效使用寿命。

　　（6）MBR技术应用在城市污水处理中，由于其工艺简单，操作方便，可以实现全自动运行管理。

　　SBR污水处理工艺

　　概要

　　SBR污水处理工艺即序批式活性污泥法，全称为：序列间歇式活性污泥法（SequencingBatchReactorActivatedSludgeProcess）。

　　简称（SBR-SequencingBatchReactor）间歇式活性污泥法污水处理工艺，SBR工艺。

　　它是基于以悬浮生长的微生物在好氧条件下对污水中的有机物、氨氮等污染物进行降解的废水生物处理活性污泥法的工艺。按时序来以间歇曝气方式运行，改变活性污泥生长环境的，被全球广泛认同和采用的污水处理技术。

　　工艺流程

　　一种具有代表性的SBR工艺流程是：通过格栅预处理的废水，进入集水井，由潜污泵提升进入SBR反应池，采用水流曝气机充氧，处理后的水由排水管排出，剩余污泥静压后，由SBR池排入污泥井，污泥作为肥料。

　　分批式操作：时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，如SBR运行周期由进水时间、反应时间、沉淀时间、滗水时间、排泥时间和闲置时间，可以适当灵活调节。

　　计算方法：

　　沉淀排水时间(Ts+D)一般按2～4h设计。闲置时间(Tx)一般按0.5~1h设计。设定反应时间为(Tf)。一个周期所需时间T≥Tf+Ts+D+Tx。[1]

　　时间分配例子，如：运行周期12h，其中进水2h，曝气4～8h，沉淀2h，排水1h。

　　工艺特点

　　SBR工艺作为一种活性污泥工艺，也有活性污泥工艺的优缺点，如活性污泥工艺优点：污水适应性强，建设费用较低。

　　活性污泥工艺的缺点：运行稳定性差，容易发生污泥膨胀和污泥流失，分离效果不够理想。

　　SBR工艺还有独有的特点。其总的优缺点参见以下：

　　优点

　　处理工艺流程简单：

　　工艺过程五个阶段：进水、曝气、沉淀、排水、待机。

　　间歇式曝气、非稳定生化反应替代稳态生化反应，

　　静置理想沉淀静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。

　　构筑物数量少、造价低：

　　不需要设初沉地，也不需要二沉地，污泥回流设施，调节池、初沉池也可省略。

　　便于操作和维护管理。避免了传统厌氧反应器处理效率低、占地大的缺点。

　　结构简单

　　组合式构造方法，利于废水处理厂的扩建和改造。

　　处理后出水水质好。

　　良好的自控系统，良好的脱氮除磷效果，废水达标排放，有数据称CODCr平均去除率能达到94%以上，强于单级好氧处理工艺。

　　运行上的有序和间歇操作。

　　特别适用在难生化降解的废水处理。

　　解决了UASB等高效厌氧反应器，容易在出现水解酸化阶段酸性积累从而抑制产甲烷段处理效率的问题。

　　占地少，能耗低，投资省，运行管理方便

　　缺点严重依靠现代自动化控制技术。

　　自动化程度要求较高，操作、管理、维护，对操作管理人员素质要求较高。

　　如采用人工操作，会出现因进出水工序操作繁锁，曝气板容易堵塞。

医用处理

　　医院污水处理流程

　　医院污水处理流程选择是医院污水处理设计的关键，流程是否合理将直接影响处理效果、工程投资、运行费用以及管理安全等问题。确定工艺流程要依据医院的性质、处理要求、排污去向以及技术经济条件等因素，其基本原则是：

　　一、根据医院污水的排向和处理要求确定医院污水处理的级别。如医院污水是排入城市下水道，则根据《污水排入城市下水道的水质标准》和《医院污水排放标准》要求，可采用一级处理消毒的工艺流程。如污水是直接排入地面水体，则应按《污水综合排放标准》要求进行处理，通常需要用二级处理消毒工艺。如有特殊要求时，甚至需要采用三级处理工艺，如在水源二级保护区以外的地面水三级水域或污水回用时。

　　二、根据医院污水排出口的标高和所接入的城市下水道的标高之差，确定是采用自排式还是提升式的消毒工艺。高差大于600mm即可以采用虹吸定比自排式消毒工艺，高差较小时可采用超声波自动定比投氯消毒工艺或提升式定比投氯消毒工艺。

　　三、根据医院性质、规模和技术经济条件选择消毒剂的种类。一般大中型医院推荐使用液氯消毒工艺。在人口稠密的地方可采用次氯酸钠消毒工艺。有条件的传染病医院可采用臭氧消毒工艺、小型医院可采用氯片消毒工艺。四、放射性废水、重金属废水及其他特殊废水应分别采取相应的处理工艺，如放射性废水采旧衰变贮存池处理，重金属废水可采用化学法或离子交换法处理。医院污水处理流程如下：

　　一、一级处理流程

　　医院污水处理的一级处理通常包括化粪池、沉淀池、双层沉淀池或是调节池等处理没施。在一些简易医院污水处理中，有的不设置沉淀池和调节池，而是利用化粪池作为一级处理设施。化粪池出水经过格栅、定量池(或集水井)直接进入氯化接触池。

　　二、二级处理流程

　　当医院污水一级处理出水不能满足排放标准水质要求时，通常采用二级处理流程，即通过牛物处理去除医院污水中的有机污染物，如BOD5、COD、酚、LAS等。二级处理出水山子水质改善，还可以减少消毒剂用量，提高消毒效果。医院医水采用的二级处理方法有生物接触氧化法、生物转盘法、塔式生物滤池法、射流曝气法和氧化沟法等。

　　三、医院污水处理总流程

　　医院污水处理系统除了包括含菌污水的处理和消毒外，对其他各种特除排水根据需要还应单独处理，如含有重金属的废水，放射性废水、含油废水和洗印废水等。重金属废水来自牙科治疗和化验室，含有汞，铬等有害污染物，可用化学沉淀法或离子交换法处理。放射性哎水来自同位素治疗和诊断。低浓度放射性废水采用衰变池处理，或用化学共沉淀法、离子交换法处理。含油废水来自厨房食堂，一般采用隔油池处理。洗印废水来自照片洗印，含有银、显影剂、定影剂等仃害物质、含银废水可采用电解法回收银，显影剂可用化学氧化法处理。

　　MBR医院污水处理工艺

　　MBR是将膜分离技术与生物反应器结合在一起的新型污水处理工艺。比传统活性污泥工艺中的二沉池，可进行高效的固液分离，克服了传统工艺中出水水质不够稳定、污泥容易膨胀等不足。

　　MBR的优点：

　　抗冲击负荷能力强，出水水质优质稳定，可以完全去除SS，对细菌和病毒也有很好的截留效果

　　现反应器水力停留时间(HRT)污泥龄(SRT)的完全分离，使运行控更加灵活稳定；生物反应器内微生物量浓度高，可高达10g/L以上，处理装置容积负荷高，占地面积小，减小了硝化所需体积

　　MBR剩余污泥产量低，甚至无剩余污泥排放，降低了污泥处理费用

　　利于增殖缓慢的微生物的截留和生长，系统硝化效率提高。可延长一些难降解有机物在系统中的水力停留时间，有利于难降解有机物降解效率的提高

　　适用范围

　　适用于300床以下小规模的医院污水处理工程，尤其适用于场地面小、水质要求高等的情况。