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污水处理常用的三种方法

发布时间:2023-05-22

 


关于水污染的话题不断被提起,民众环保意识的觉醒,对水污染的关切程度达到了空前

 

地表水污染显而易见,地下水的污染却是触目惊心。中国13亿人口中,有70%饮用地下水,660多个城市中有400多个城市以地下水为饮用水源。但是据介绍,全国90%的城市地下水已受到污染。
而另一组数据亦表明,地下水正面临严峻挑战。2011年,北京、上海等9个省市对辖区内的857眼监测井进行过评价水质为I类、II类的监测井占比2%,而IV类、V类的监测井多达76.8%。
九个省市中,水质较好的当属海南省,以II类为主,上海、北京次之,多为III类,黑龙江及江苏则以IV类水占比高,而吉林、辽宁、广东、宁夏四省区普遍只达到V类的水平。
水污染情况不断加剧,使得污水处理和再生行业受到空前的关注,近两年各地区毛利率都保持在70%左右,甚至有的地区超过了100%,行业发展潜力非常大。

 

     


   

    污水处理按照其作用可分为物理法、生物法和化学法三种。

 

1物理法

主要利用物理作用分离污水中的非溶解性物质,在处理过程中不改变化学性质。常用的有重力分离、离心分离、反渗透、气浮等。物理法处理构筑物较简单、经济,用于村镇水体容量大、自净能力强、污水处理程度要求不高的情况。

2生物法

利用微生物的新陈代谢功能,将污水中呈溶解或胶体状态的有机物分解氧化为稳定的无机物质,使污水得到净化。常用的有活性污泥法和生物膜法。生物法处理程度比物理法要高。

3化学法

是利用化学反应作用来处理或回收污水的溶解物质或胶体物质的方法,多用于工业废水。常用的有混凝法、中和法、氧化还原法、离子交换法等。化学处理法处理效果好、费用高,多用作生化处理后的出水,作进一步的处理,提高出水水质。


 

01

污水分类


按污水来源分类,污水处理一般分为生产污水处理生活污水处理。生产污水包括工业污水农业污水以及医疗污水等,而生活污水就是日常生活产生的污水,是指各种形式的无机物和有机物的复杂混合物,包括:①漂浮和悬浮的大小固体颗粒;②胶状和凝胶状扩散物;③纯溶液。
按水污的质性来分,水的污染有两类:一类是自然污染;另一类是人为污染,当前对水体危害较大的是人为污染。水污染可根据污染杂质的不同而主要分为化学性污染、物理性污染和生物性污染三大类。污染物主要有:⑴未经处理而排放的工业废水;⑵未经处理而排放的生活污水;⑶大量使用化肥、农药、除草剂的农田污水;⑷堆放在河边的工业废弃物和生活垃圾;⑸水土流失;⑹矿山污水。
处理污水的方法很多,一般可归纳为物理法、化学法和生物法等。
污水处理厂:有人调查100多座大处理厂,存在较多严重的问题,如资金不足\成本高\效率低等大问题,普遍效率不足70%,低的只有40%。
污水处理成本能耗情况:基本都是高能耗\低效率。
2013年城市生活污水排放已是中国城市水的主要污染源,生活污水处理是当前和今后城市节水和城市水环境保护工作的重中之重,这就要求我们要把处理生活污水设施的建设作为城市基础设施的重要内容来抓,而且是急不可待的事情。


02

处理方式

 

村镇污水主要由生活污水农业废水组成。生活污水成分比较固定,主要含有碳水化合物、蛋白质、氨基酸、脂肪等有机物,比较适合于细菌的生长,成为细菌、病毒生存繁殖的场所;但生活污水一般不含有毒性,且具有一定的肥效,可用来灌溉农田。农业废水的成分则多种多样,不同的季节,不同的地方,不同发展目标的村镇,其废水需要用不同的处理方法。在处理污水时,为减小污水排放量及其复杂程度,应结合国家正在大力推广的沼气池建设,将生活用水中的冲厕用水(黑水)和其他生活用水(灰水)分开。灰水用自然净化系统处理,黑水以及人畜粪便经厌氧沼气池处理,不但可以降低污水的排放量、复杂程度和处理费用,而且对发展农村清洁新能源,保护人居环境、促进农村经济社会的可持续发展等具有重要的意义。
污水处理站的作用是对生产、生活污水进行处理,达到规定的排放标准,是保护环境的重要设施。工业发达国家的污水处理站已经很普遍,而我国村镇的污水处理站很少,但今后会逐渐多起来。要使这些污水处理站真正发挥作用,还需要靠严格的排放制度、组织和管理体制来约束。
有条件的村庄,应联村或单村建设污水处理站。并应符合下列规定:
雨污分流时,将污水输送至污水处理站进行处理;
雨污合流时,将合流污水输送至污水处理站进行处理;在污水处理站前,宜设置截流井,排除雨季的合流污水;
③污水处理站可采用人工湿地,生物滤池或稳定塘等生化处理技术,也可根据当地条件,采用其他有工程实例或成熟经验的处理技术。
人工湿地适合处理纯生活污水或雨污合流污水,占地面积较大,宜采用二级串联;生物滤池的平面形状宜采用圆形或矩形。填料应质坚、耐腐蚀、高强度、比表面积大、孔隙率高,宜采用碎石、卵石、炉渣、焦炭等无机滤料;地理环境适合且技术条件允许时,村庄污水可考虑采用荒地、废地以及坑塘、洼地等稳定塘处理系统。用作二级处理的稳定塘系统,处理规模不宜大于5000m3/d。
站的选址,应布置在夏季主导风向下方,村镇水体的下游,地势较低处,便于污水汇流入污水处理站,不污染村镇用水,处理后便于向下游排放。它和村镇的居住区有一段防护距离,以减小对居住区的污染。如果考虑污水用于农田灌溉及污泥肥田,其选址则相应的要和农田灌溉区靠近,便于运输。医疗机构的污水必须进行严格的消毒处理,达到规定的排放标准后,才能排入污水管网,并应符合国家现行的标准《医院污水处理设计规范》(CECS07:2004)的有关规定。利用中水时,水质应符合国家现行的标准《建筑中水设计规范》(GB50336-2002)和《污水再生利用工程设计规范》(GB503352002)的有关规定,并应设置开闭装置,在突发公共卫生事件时停止使用。
污水处理站出水应符合现行国家标准《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的相关规定;污水处理站出水用于农田灌溉时,应符合现行国家标准《农田灌溉水质标准》(GB5084-2005)的有关规定。污水处理与利用的方法很多,选择方案应考虑以下因素:
①环境保护对污水的处理程度要求;
②污水的水量和水质;
③投资能力。污水处理技术,就是采用各种方法将污水中所含有的污染物分离出来,或将污染物转化成无害物质,从而使污水得到净化。


03

 

常用产品

污水处理常用产品有:石英砂滤料无烟煤滤料聚合氯化铝活性炭蜂窝斜管填料纤维球滤料石榴石沙
聚丙烯酰胺产品简介
聚丙烯酰胺(PAM)为水溶性高分子聚合物,不溶于大多数有机溶剂,具有良好的絮凝性,可以降低液体之间的摩擦阻力,按离子特性分可分为非离子、阴离子、阳离子和两性型四种类型。
产品特性
1、絮凝性:PAM能使悬浮物质通过电中和,架桥吸附作用,起絮凝作用。
2、粘合性:能通过机械的、物理的、化学的作用,起粘合作用。
3、降阻性:PAM能有效地降低流体的摩擦阻力,水中加入微量PAM就能降阻50—80%。
4、增稠性:PAM在中性和酸条件下均有增稠作用,当PH值在10以上PAM易水解。呈半网状结构时,增稠将更明显。
使用说明
1、洗煤用的阳离子聚丙烯酰胺的使用数量可以设置在三十公斤到一百一十,应该加大使用数量,把使用数量设置在一百到三百公斤比较合理,电镀废水行业和普通的工业用水一般都不要超过五十公斤。注意:(这几种行业的使用数量都是每一千吨废水的数量)!
2、聚丙烯酰胺在纺织工业的应用。
如果工艺主体采用生化方法,也就是剩余污泥脱水(可能含有部分初沉泥),只需要阳离子PAM作为污泥脱水剂即可。
如果工艺主体采用物化方法,如一级强化,加载磁分离等工艺,一般是先加公斤之间;化工行业的废水使用量一般是五十到一百二十公斤之间;漂染行业的废水和造纸行业的废水最难处理PAC调质,然后再加阴离子絮凝剂,后加阳离子絮凝剂脱水。具体投加量要根据污水水质而定。
也有很多污水处理站,污泥脱水直接加PAC或者其他无机絮凝剂即可,这个在板框压滤机,特别是电子厂或者是小型污水处理站应用比较广泛。
PAM在作为污泥脱水剂使用的时候一般要与水的配比在0.1%--0.2%之间。溶解成胶水状的液体以后,再投加到污泥中进行混合处理。
与污泥的配比一般在5%--10%,有的更低,这个要根据污泥的浓度来确定,*是通过现场的烧杯实验来确定*投加量和使用型号。不同污泥、不同药剂、不同设备、不同管理水平,污泥的处理效果是不同的。
3、污水处理厂用阳离子聚丙烯酰胺作为污水运营污泥脱水剂。在和客户沟通的过程中,客户经常问到在污水处理污泥脱水过程中,污泥脱水剂投加量的问题。要相对准确的知道污泥脱水剂投加量的问题,首先了解这些参量,污泥的含水率,泥饼含水率,进泥量,进药量,配药浓度等
污泥含水率:污泥中所含水分的重量与污泥总重量之比的百分数称为污泥含水率。
泥饼含水率:被脱污泥即泥饼的所含水分的重量与污泥总重量之比的百分数称为泥饼含水率。
还要通过以下几个公式进行运算:
1、加药量mg/L=加药质量/处理水量/配药浓度
2、处理水量投加药量=处理水量m3/h*加药量g/m3
3、干泥量=处理水量*【(1-污泥含水率)/(1-泥饼含水率)】
4、每吨干泥的药剂消耗g/m3=加药量/干泥量
以上计算所得结果误差可能比较大,仅做污水运行时参考。实际耗药量要进行实际上机运营试验。


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水处理药剂

污水处理所用到的水处理药剂-絮凝剂
污水处理药剂品种很多,最常用是絮凝剂,絮凝剂可以分为无机有机两种。
无机絮凝剂
无机絮凝剂如果按分子量的大小分为低分子量和高分子量。
一、低分子无机絮凝剂
无机型絮凝剂应用最广泛的是铁系、铝系金属盐。市场主流的无机混凝剂有三氯化铁、硫酸亚铁和硫酸铝等。
三氯化铁的水分子式是(FeCl3·6H20)
特点:形成的矾花沉淀性好,处理低温水或低浊度水效果比铝盐好,适宜pH值范围较宽,但处理后水的色度比铝系的高,有腐蚀性。
硫酸亚铁的分子式是(FeS04·H20)
特点:离解出的Fe2+只能生成最简单的单核络合物,不如三价铁盐那样有良好的混凝效果。
硫酸铝的分子式是 Al2(S04)3
特点:硫酸铝是废水处理中使用最多的絮凝剂,使用便利,絮凝效果好;
缺点:当水温低时水解困难,形成的絮体较松散;它的有效pH值范围较窄。
明矶(Al2(S04)3·K2S04.24H20)与硫酸铝比较相似。
二、高分子无机絮凝剂
无机高分子絮凝剂混凝效果高、价格低,是使用最多的絮凝剂。按离子度不同可分为阳离子型和阴离子型
阳离子型:有聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合磷酸铝、聚合硫酸铁、聚合氯化铝铁等。
阴离子型无机絮凝剂品种较少,2013年较为主流的是聚合硅酸。

 

有机絮凝剂
有机絮凝剂分为离子型非离子型
离子型有机絮凝剂,即能改变颗粒表面电荷,又能起桥链作用,引起絮凝。如聚丙烯酰胺(也称3絮凝剂)。用于加速浓密池精矿的快速沉降。从而降低精矿含水,较少金属流失。
有机絮凝剂一般分子量比较大,通常达几万、几十万、甚至上百万,故添少量添加即可起到桥链作用。


05

 

处理设备

最主要的有以下几种:
离心机
离心机主要用于将悬浮液中的固体颗粒与液体分开;或将乳浊液中两种密度不同,又互不相溶的液体分开(例如从牛奶中分离出奶油);它也可用于排除湿固体中的液体,例如用洗衣机甩干湿衣服;特殊的超速管式分离机还可分离不同密度的气体混合物;利用不同密度或粒度的固体颗粒在液体中沉降速度不同的特点,有的沉降离心机还可对固体颗粒按密度或粒度进行分级。
污泥脱水机
污泥脱水机特点是可自动控制运行,连续生产,无级调速,对多种污泥适用,适用于给水排水,造纸,铸造,皮革,纺织,化工,食品等多种行业的污泥脱水。
曝气机
曝气机是通过散气叶轮,将“微气泡”直接注入未经处理的污水中,在混凝剂和絮凝剂的共同作用下,悬浮物发生物理絮凝和化学絮凝,从而形成大的悬浮物絮团,在气泡群的浮升作用下“絮团”浮上液面形成浮渣,利用刮渣机从水中分离;不需要清理喷嘴,不会发生阻塞现象。本设备整体性好,安装方便,节省运行费用与占地面。
微滤机
微滤机是一种转鼓式筛网过滤装置。被处理的废水沿轴向进入鼓内,以径向辐射状经筛网流出,水中杂质(细小的悬浮物、纤维、纸浆等)即被截留于鼓筒上滤网内面。当截留在滤网上的杂质被转鼓带到上部时,被压力冲洗水反冲到排渣槽内流出。运行时,转鼓2/5的直径部分露出水面,转数为1-4r/min,滤网过滤速度可采用30-120m/h,冲洗水压力0.5-1.5kg/cm2,冲洗水量为生产水量的0.5-1.0%,用于水库水处理时,除藻效率达40-70%,除浮游生物效率达97-100%。微滤机占地面积小,生产能力大(250-36000m3/d),操作管理方便,已成功地应用于给水及废水处理。
气浮机
气浮机是一种去除各种工业和市政污水中的悬浮物、油脂及各种胶状物的设备。该设备广泛应用于炼油、化工、酿造、屠宰、电镀、印染等工业废水和市政污水的处理。
按溶气方式分为:充气气浮机、溶气气浮机和电解气浮机。其原理是将难以溶解于水中的气体或两种以上不同液体高效混合(产生微细气泡粒径20-50微米)。以微小气泡作为载体,粘附水中的杂质颗粒,颗粒被气泡挟带浮升至水面与水分离,达到固液分离的目的。
臭氧发生器
臭氧是一种强氧化剂,它能把有机物大分子分解成小分子,把难溶解物分解为可溶物,把难降解物质转化为可降解物质,把有害物质分解为无害物,从而达到污水净化的作用。
污水处理臭氧发生器产品特点
1、臭氧是优良的氧化剂,可以*分解污水中的有机物。
2、可以杀灭包括抗氯性强的病毒和芽孢在内的所有病原微生物。
3、在污水处理过程中,受污水PH值、温度等条件的影响较小。
4、臭氧分解后变成氧气,增加水中的溶解氧,改善水质。
5、臭氧可以把难降解的有机物大分子分解成小分子有机物,提高污水的可生化性。
6、臭氧在污水中会全部分解,不会因残留造成二次污染。


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应用领域

 

生活设施领域
各式热水锅炉、中央空调、换热系统、家用中央空调系统、壁挂锅炉等。
工业通用设备
空压机、制冷机、换热器、冷却器等。
特殊行业应用
食品、制药、酒类等行业用水设备的防垢、除垢、磁化、杀菌灭藻建立环境友好型水电建设体系。


07


发展趋势

过去几年,污水处理行业的产业能力发生了质的变化,这个质的变化主要由两个方面,一是污水处理厂的数目在快速增加,二是整体的处理能力在快速地增加。约有3000 多座污水处理厂,工业废水排放达标量2011 年是540亿吨,2012 年会突破760亿吨。量的变化在一定程度上也引起了质的变化。
通过研究美国及其他发达国家城镇水务的发展进程、技术标准、治理水平、监管制度等可以发现我国虽然具备了大规模污水处理能力,但是仅仅体现在量上,在治理的水平等质量方面依然存在较大的提升空间。例如污水处理中的膜处理技术、污泥处理、再生水利用等。我国若要在质量上追上与其他发达国家的差距,需要在污水处理的监管机制、投融资机制以及处理各环节产业链上加大投入力度,从而提高城镇污水处理的总体水平,有效控制水污染。
《2014-2018年中国污水处理行业市场前瞻与投资规划分析报告》显示,随着我国现代化及工业化的不断推进,废水排放总量不断增长。2001-2012年,我国废水排放总量从2001年的433亿吨增长到2012年的685亿吨,废水排放总量增加了252亿吨,平均每年多排放了21亿吨废水,平均年复合增长率约4.3%。
从废水来源来看,我国废水排放总量的增长主要是城镇污水排放量的增长。我国城镇污水排放量占废水排放总量比例从2001年的53.2%上升到2012年的67.6%。此外,2001-2012年我国城镇生活污水排放量年均增量19.4亿吨,占废水排放总量年均增量的92.2%。而从我国不断发展发生的水污染突发事件来看,也主要是我国水污染的监管制度和处罚力度有待提高。
从空间分布上看,过去是点状分布,向空间网络这样的布局转变。这样的转变带来什么样的好处呢?在区域层面上,产业具体的能力在增强,污水厂是一个非常明显的,称之为规模效益的产业,规模越大,效益越好。过去是由单个厂形成的,如果在区域上能做整合的话,就由单厂的规模优势转变成多厂的集合优势,所以这是非常大的一个变化。
对此,污水处理专业人士根据污水处理行业设施由量变带来的质变的变化过程,总结出三种未来发展的趋势。
第一,行业整体的绩效提高。内部行业的绩效成为当务之急,所以国家十二五重大专项里面,专门有项目要建立国家范围的行业管理绩效体系。
第二,服务成为我们行业的核心任务,成为行业的核心环节。这跟发达国家是一致的,发达国家基本上服务业占整个环保产业,设备、投资、建设大概占50%左右,我国估计占10%左右,所以有这么大的空间,内部的结构调整面临从建设到发展的需求。没有哪一个运营主体在一个国家层面上能够占*的主导地位,不论是国有企业也好,外资企业也好,事业单位也好,还是股份制公司也好,都呈现了多样化形式。所以以资产为基础的整合机会,这个不容易。这是我们面临的一个困难。但是另一方面,又提供了很好的契机。如果看国际上做资产整合的话,早期是英国做的比较成功,它先解决整合的问题,然后再解决市场化的问题。
第三,从技术层面上看,水资源问题,本身开始出现流域化的趋势,过去叫“多龙治水”,越来越强调从流域的层面协调,从流域的尺度上,不仅仅是协调水资源,而且协调再生水。只有从流域角度上考虑这个问题的时候,才能取得*的效益。
所以从环境本身和技术进步的角度来看,可以有这样的基本结论,无论从资源的角度,还是水环境的角度,本身解决中国水的问题,都要有一个区域的解决方案。技术进步、社会结构变化又推动了这种组团式,分散化的方案,这两个本身是矛盾的,恰好是这两者之间矛盾的对立和统一,提出了行业整个实现区域整合的内在需求。