污水处理工艺技术方法总结

污水处理水平及工艺

1、废水处理水平

污水处理级别包括一级处理（含一级强化处理）、二级处理（含二级强化处理）和深度处理。

2、污水处理工艺组成

(1)物理处理工段。 (2)生化处理工段。

污水处理工艺选择原则

工艺选择的主要技术经济指标包括：单位水处理投资、单位污染减排投资、单位水处理电耗和成本、单位污染物减排电耗和成本、占地面积、运行性能可靠性，并且易于管理和维护。、综合环境效益等。

城市污水处理工艺应根据处理规模、水质特征、受纳水体的环境功能以及当地的实际情况和要求，经过综合技术经济比较后优化确定。

应切实确定进水污水水质，优化工艺设计参数。必须对污水目前的水质特征和污染物成分进行详细调查或测量，并做出合理的分析和预测。当水质成分复杂或特殊时，污水处理应进行工艺动态试验，必要时进行试点研究。

积极、审慎地采用新流程。国内首次应用的新工艺，必须经过中试和生产试验，并提供可靠的设计参数后才能应用。

分期建设同一污水处理厂时，各阶段应尽可能采用相同工艺，各阶段建设规模应尽可能相似。

污水处理方法

现代污水处理方法主要分为物理处理、化学处理、物化处理和生物处理四大类。

物理治疗法

物理处理法是利用物理作用分离回收污水中的不溶性和悬浮污染物（包括油膜和油珠），处理过程中不改变其化学性质。常用的方法有过滤、沉淀、浮选等。

(1)过滤法：利用过滤介质截留污水中的悬浮物。过滤介质包括筛网、纱布和颗粒。常用的过滤设备有格栅、筛网、微过滤器等。

1) 格栅和屏风。在排水工程中，废水通过下水道流入水处理厂。它首先应通过一组倾斜放置在通道内的金属垂直平行的框架（格栅）、穿孔板或过滤器（筛网），使漂浮物或悬浮物不能通过而被截留在格栅、细筛或过滤材料上。。

光栅板

本步骤为废水预处理，其目的是回收有用物质；初步清除废水，以利于后续处理，减轻沉淀池或其他处理设备的负荷；保护泵机不被颗粒物堵塞而发生故障。保护水泵和其他加工设备。网格的拦截效果主要取决于污水的质量和网格间隙的大小。清渣的方法有手工和机械两种。筛渣应及时清理、处理。

筛网主要用于拦截粒径为几毫米至几十毫米的细小悬浮杂物，如纤维、纸浆、藻类等，通常用金属丝、化学纤维或穿孔钢板编织而成。孔径一般小于5mm，最小可为0.2mm。筛网过滤装置有滚筒式、回转式、转盘式、固定式振动斜筛等，无论是哪一种结构，都必须能够截留污物，并便于筛面的卸料和清洗。

2）颗粒介质过滤（又称通、过滤、料过滤）。当废水通过颗粒过滤材料（例如石英砂）床时，细小的悬浮固体和残渣被截留在过滤材料的表面和内部空隙中。常用的过滤介质有石英砂、无烟煤和石榴石。在过滤过程中，过滤材料同时对悬浮固体进行物理拦截、沉降和吸附。过滤的效果取决于滤料孔径的大小、滤料层的厚度、过滤速度和污水的性质等因素。

当废水自上而下流经粒状滤料层时，直径较大的悬浮颗粒首先被截留在滤料表层的空隙中，导致这层滤料的空隙越来越小，逐渐形成一层主要由截留的集体颗粒组成的过滤膜起主要过滤作用。这种效应属于阻力拦截或屏蔽效应。

当废水通过滤料层时，无数的滤料表面为悬浮物沉降提供了巨大的有效面积，形成无数个小型“沉淀池”，悬浮物很容易沉降。这种效应属于重力沉降。

由于滤料表面积巨大，它与悬浮物之间存在明显的物理吸附作用。另外，砂子在水中往往表面带负电荷，可以吸附带正电荷的铁、铝等部分，从而在滤料表面形成带正电荷的薄膜，从而吸附带负电荷的粘土和各种有机物等胶体、砂粒发生接触絮凝。

(2)沉淀法。沉淀法是利用污水和水中悬浮物相对密度不同的原理，通过重力沉降将悬浮物从水中分离出来。根据水中悬浮颗粒的浓度和絮凝特性（即相互粘附和团聚的能力），可分为四种类型：

1）分居安置（或自由安置）。在沉淀过程中，颗粒不会相互聚集，而是单独沉降。粒子位置仅受其自身重力和水中水流阻力的影响。它的形状、大小和质量不会改变，下落速度也不会改变。

2）混凝沉淀（或絮凝沉淀）。混凝沉淀是指废水中的胶体和细小悬浮物在混凝剂的作用下凝结成可分离的絮凝体，然后通过重力沉降分离去除。混凝沉淀的特点是在沉淀过程中，颗粒相互接触、碰撞、聚集，形成较大的絮体。因此，颗粒的尺寸和质量会随着深度的增加而增加，其沉降速度也会随着深度的增加而增加。

常用的无机混凝剂有硫酸铝、硫酸亚铁、氯化铁和聚合铝等；常用的有机絮凝剂有聚丙烯酰胺等，也可使用水玻璃、石灰等混凝剂。

3）区域聚落（又称拥挤聚落、分层聚落）。当废水中悬浮物含量较高时，颗粒之间的距离较小，颗粒之间的内聚力可以使它们聚集成一个整体并一起下沉，而颗粒的位置不改变，因此澄清水和混合水水之间有明显的界面并逐渐向下移动。这种聚落类型称为区域聚落。浊度增高的沉淀池和二沉池（沉淀中后期）的沉淀大多属于此类。

4）压缩和沉淀。当悬浮液中悬浮固体的浓度很高时，颗粒相互接触并挤压。在上部颗粒的重力作用下，下部颗粒间隙中的水被挤出，颗粒团被压缩。压缩沉淀在沉淀池底部的污泥斗或污泥浓缩池中缓慢发生。根据水中悬浮物性质的不同，有沉砂池和沉淀池两种类型的设备。

沉砂池

沉淀池

沉砂池用于去除水中相对密集的颗粒物质，例如沙子和煤渣。沉砂池一般位于污水处理装置的前面，以防止其他污水处理机械设备的磨损。

沉淀池利用重力将悬浮杂质从水中分离出来。它可以分离直径为20至100μm或更大的颗粒。按沉淀池内水流方向可分为平流式、径流式和竖流式三种。

①预沉淀池。废水从池的一端流出，在池内水平流动。水中的悬浮物逐渐沉入池底，澄清的水从另一端溢出。

②径流式沉淀池。水池多为圆形，直径较大，一般在20米至30米以上，适合大型水处理厂。原水经进水管进入中心筒体后，经筒壁上的孔口和外围环形冲孔挡板，沿径向流向沉淀池外围。随着水断面不断增大，流量逐渐减小，颗粒沉降，澄清水从其周围溢出，流入集水池排出。

③立流式沉淀池。断面多为圆形，也有方形、多边形的。水从中心管下口流入水池，被反射板阻挡，分布在整个水平段周围，缓慢向上流动。下沉速度超过上升流速的颗粒将沉入污泥斗，澄清水从周围埋口溢出。

在污水处理和利用方法中，常采用沉淀（或气浮）法作为其他处理方法之前的预处理。例如，采用生物处理法处理污水时，一般需要提前去除预沉淀池中的大部分悬浮物，以减少生化处理时的负荷。但生物处理后的出水仍需进入二沉池处理，进行泥水处理。分离以保证出水水质。

(3)浮选法。空气通入污水中，以微小气泡的形式从水中沉淀出来，成为载体。污水中相对密度与水接近的微小颗粒污染物（如乳化油等）附着在气泡上，随气泡上升到水面。然后通过机械撇去，将污水中的污染物从污水中分离出来。疏水性物质容易漂浮，而亲水性物质则不易漂浮。因此，有时为了提高气浮效率，需要在污水中添加气浮剂，改变污染物的表面特性，将部分亲水性物质转化为疏水性物质，然后通过气浮将其去除。这种方法称为“浮选”。

气浮要求分散度高、气泡量大，有利于提高气浮效果。泡沫层的稳定性要适当，既有利于浮渣在水面的稳定，又不影响浮渣的输送和脱水。产生气泡的方法有两种：

1）机械法。使空气通过微孔管、微孔板、穿孔转盘等产生微小气泡。

2）压力溶气法。空气在一定压力下溶解在水中并达到饱和状态。然后压力突然降低，过饱和的空气以微小气泡的形式从水中逸出。目前，废水处理中的气浮工艺大多采用压力溶气法。

气浮法的主要优点是：设备运行能力比沉淀池好，一般只需15～20分钟即可完成固液分离，因此占用空间较小，效率较高；气浮法产生的污泥较干燥，不易腐蚀，且从表面刮除，操作更方便；整个工作就是将空气排入水中，增加了水中的潜氧量，对去除水中的有机物、藻类表面活性剂和臭味有明显的效果，其出水水质为后续处理提供了有利的条件和利用。

气浮法的主要缺点是：动力消耗大；增加了设备维护和管理工作量，运行部分有堵塞的可能；浮渣暴露在水面，易受风、雨等气候因素的影响。

除上述两种气浮法外，目前较常用的方法是电解气浮法。

(4)离心分离法。当含有悬浮污染物的污水高速旋转时，悬浮颗粒（如乳化油）与污水受到不同的离心力而达到分离的目的。常用的离心设备有旋风分离器和离心分离器。

化学处理

在污水中添加化学试剂，利用化学反应分离回收污水中的污染物，或将污染物转化为无害物质。该方法不仅可以从水中分离污染物，回收某些有用物质，而且可以改变污染物的性质，如降低废水的pH值、去除金属离子、氧化某些有毒有害物质等，从而可以达到更好的效果。效果优于物理方法。净化程度更高。常用的化学方法有化学沉淀、中和、氧化还原和混凝等。

化学处理的局限性如下：

由于化学处理废水多采用化学品（或材料），处理成本一般较高，运行管理要求也较严格。

化学方法还需要与物理方法结合使用。在化学处理之前，往往需要沉淀和过滤作为预处理；有时，采用沉淀、过滤等物理方法作为化学处理的后处理。

(1)化学沉淀法。

化学沉淀法是指在废水中加入一定的化学物质，与废水中的可溶性污染物发生反应，形成难溶于水的盐类（沉淀物）并从水中沉淀出来，从而减少或去除水中的污染物。化学沉淀法在水处理中多用于去除废水中的钙离子、镜离子和重金属离子，如钙、锅、铅、锅等。根据所用沉淀剂的不同，沉淀法可分为石灰法和石灰法。法（又称氢氧化物沉淀法）、硫化物法和银盐法。

水中Ca 2+ 和Mg 2+ 含量之和称为总硬度，可分为碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度。可以通过添加石灰使水中的Ca 2+ 和Mg 2+ 形成CaCO 3 和Mg(OH) 2 沉淀来降低碳酸盐硬度。如果需要同时去除非碳酸盐硬度，可采用石灰-苏打软化法，使Ca 2+ 和Mg2+形成CaCO3，通过沉淀11Mg(OH) 2 来去除。因此，当原水硬度或碱度较高时，可采用化学沉淀作为离子交换软化的预处理，以节省离子交换的运行成本。

去除废水中的重金属离子时，一般采用添加碳酸盐的方法。生成的金属离子与碳酸盐的溶度积很小，易于回收。例如，碳酸用于处理含磅废水。

ZnS04 + Na 2C03 一一→ZnC03 ↓＋

该方法的优点是经济、简单、化学品来源广泛，因此在处理重金属废水时应用最为广泛。存在的问题是劳动卫生条件差，管道容易结垢、堵塞、腐蚀；大量沉积物使脱水变得困难。

(2)中和法。

中和处理是利用酸碱相互作用生成盐和水的化学原理，将废水由酸性或碱性调节至接近中性的处理方法。对于酸、碱浓度大于3%的废水，应先进行酸、碱回收。对于低浓度酸碱废水，可采用中和法处理。

酸性污水的处理通常采用添加石灰、烧碱锅、碳酸锅或使用石灰石、大理石作为清洗材料来中和酸性污水。碱性污水的处理通常采用添加硝酸、盐酸或使用二氧化碳气体来中和碱性污水。另外，酸性、碱性污水也可以通过相互中和的方式进行处理。

(3)氧化还原法。

氧化还原法是通过化学物质与水污染物发生氧化还原反应，将污水中有毒有害污染物转化为无毒或微毒物质的方法。该方法主要处理重金属、氧化物等无机污染物。利用高浓度酸、液氯、臭氧等强氧化剂或电极的阳极反应，将废水中的有害物质氧化分解为初级有害物质；利用铁粉等还原剂或电极的阴极反应，将废水中的有害物质氧化分解成无害物质；臭氧氧化法对污水进行脱色、杀菌、除臭；空气氧化法处理含硫废水；还原法处理含锦电镀废水等都是氧化还原法处理废水的例子。

水处理中常用的氧化剂有氧气、臭氧、氯气、次氯酸等。常用的还原剂有硫酸亚铁、亚硫酸盐、铁屑、铸造粉等。

(4)混凝法。

混凝法是在含有细颗粒和不易沉降的胶体颗粒的废水中添加电解质来破坏四肢的稳定性，使其聚集。常用的混凝剂有硫酸铝、硫酸亚铁、氯化铁、聚乙烯绞线或聚丙烯酸胶等。为了加速混凝，常加入石灰、活性硅胶、骨胶等助凝剂。

我喜欢生活本来的样子（周国平经典散文作品集）作者：周国平

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物化处理法

物理化学法（简称物理化学法）是利用萃取、吸附、离子交换、膜分离技术、气提等物理化学原理处理或回收工业废水的方法。主要用于分离废水中的无机或有机（难生物降解）溶解或胶体污染物，回收有用成分，深度净化废水。因此，适用于处理杂质浓度较高的废水（用作回用方法），或浓度很低的废水（用于废水深度处理）。在采用物理化学方法处理工业废水之前，一般需要经过预处理，减少废水中的悬浮物、油类、有害气体等杂质，或者调节废水的pH值，以提高回收效率，减少废水排放。损失。同时，浓缩后的残渣必须进行后处理，避免二次污染。常用的方法有萃取、吸附、离子交换、膜分析（包括透析、电渗析、反渗透、超滤等）。

(1)提取方法。

萃取法是向污水中添加与水不相容且密度小于水的有机溶剂。充分混合和接触后，污染物重新分布并从水相转移到溶剂相。利用溶剂与水的密度差来分离溶剂以净化污水的方法。然后利用溶质与溶剂的沸点差在蒸发器中回收溶质，再生后的溶剂可以循环使用。所用的溶剂称为萃取剂，萃取的物质称为萃取剂。萃取是利用污染物（溶质）在水和有机溶剂两相中溶解度的不同进行分离的液-液相传质过程。

选择萃取剂时，应注意萃取剂对萃取物质（污染物）的选择性，即溶解度。一般情况下，溶解度越大，提取效果越好；萃取剂与水的密度差越大，萃取剂与水的密度差越大。萃取后越容易与水分离。常用的萃取剂有含氧萃取剂、含磷萃取剂、含氮萃取剂等。常用的萃取设备有脉冲筛板塔、离心萃取机等。

(2)吸附法。

吸附处理废水的方法是利用多孔固体材料（吸附剂）的表面吸附水中的一种或多种溶解污染物、有机污染物等（称为熔体或吸附质），进行回收或去除。它们使废水得到净化。例如，活性炭可用于吸附废白水中的二氧化碳、钙、氯化物、氧气等剧毒物质，并具有脱色、除臭的功能。吸附法目前多用于污水深度处理，可分为静态吸附和动态吸附两种方法，即分别在污水处于静止和流动状态时进行吸附处理。常用的吸附设备有固定床、移动床和流动床。

废水处理中常用的吸附剂包括活性炭、磺化煤、木炭、焦炭、硅藻土、木屑和吸附树脂。常用的有活性炭和吸附树脂。一般来说，吸附剂具有疏松的多孔结构和巨大的比表面积。其吸附力可分为分子吸引力（范德华力）、化学键力和静电吸引力三种。水处理中的大部分吸附是以上三种吸附力共同作用的结果。

吸附剂饱和后，必须进行再生，以除去吸附剂孔隙中的吸附质，恢复其吸附能力。再生方法有加热再生、汽提再生、化学氧化再生（湿式氧化、电解氧化、臭氧氧化等）、溶剂再生和生物再生等。

由于吸附剂价格较高，且吸附法对进水预处理要求较高，因此多用于给水处理。

(3)离子交换法。

离子交换法是利用离子交换剂的离子交换作用置换污水中离子污染物的方法。随着离子交换树脂生产和离子交换技术的发展，由于其效果好、操作方便，近年来被广泛应用于工业污水中有毒物质的回收和处理。例如，阳离子交换剂用于去除（回收）污水中的铜、镍、镉、锌、汞、金、银、铂等重金属。

离子交换法多用于工业给水处理中的软化和脱盐，主要去除废水中的金属离子。离子交换软化法采用Na+交换树脂。

(4)膜分析法。

1）电渗析法。电掺杂法是利用阴阳离子交换膜在直流电场作用下对溶液中阴离子和阳离子的选择性透过性（即阳离子膜只允许阳离子通过，阴离子膜只允许阴离子通过）），使溶液中的一部分离子迁移到溶液的另一部分，使溶液中的电解质与水分离，从而达到浓缩、净化、分离的一种水处理方法。电渗析是在离子交换技术基础上发展起来的一种新方法。除用于污水处理外，还可用于海水淡化、去离子水（纯水）制备等。

2）反渗透法。

反渗透法已应用于含重金属废水处理、污水深度处理、海水淡化等领域。在世界淡水供应危机严重的今天，反渗透与蒸汽室法相结合的海水淡化技术前景广阔。它的另一个重要用途是与离子交换系统结合作为离子交换的预处理方法来制备去离子超纯水。在废水处理中，反渗透主要用于去除和回收重金属离子、盐分、有机物、色度和放射性元素。

目前广泛应用于水处理领域的半透膜包括醋酸纤维素膜、聚酯膜、磺化聚苯乙烯等聚合物。常用的反渗透装置有管式、螺旋式、中空纤维式和板框式。渗透水可重复使用。

生物处理

生物处理法是利用自然环境中微生物的生物化学作用，氧化分解污水或人体部位中溶解的有机污染物和某些无机毒物（如氟化物、硫化物），并将其转化为稳定、无害的物质。无机物，从而净化废水。该法具有投资少、效果好、运行费用低等优点，在城市污水和工业废水的处理中应用最为广泛。

现代生物处理方法根据微生物生化反应是否需要氧气分为好氧生物处理和厌氧生物处理两大类。

(1)好氧生物处理法。

在好氧条件下，依靠好氧和兼性细菌的生化作用处理废水的过程称为好氧生物处理。这种方法需要有氧供给。根据处理系统中好氧微生物的状态，可分为活性污泥法和生物膜法。

1）活性污泥法是目前应用最广泛的生物处理方法。该方法是在曝气池内向富含有机污染物和细菌的废水中不断引入空气（曝气）。经过一定时间后，就会出现悬浮的絮状泥浆颗粒。这实际上是由好氧菌（和兼性好氧菌）吸附的有机物组成的聚集体以及好氧菌代谢活动的产物，具有很强的分解有机物的能力，被称为“活性污泥”。从曝气池流出的污水与活性污泥的混合液在沉淀池中沉降分离后，澄清水排出，污泥作为种子污泥返回曝气池继续运行。这种以活性污泥为主体的生物处理方法称为活性污泥法。废水在曝气池中停留4～6小时，可去除废水中约90%的有机物（BOD6）。活性污泥法的种类很多，池的类型及运行方式通常有普通活性污泥法、完全混合表面曝气法、吸附再生法等。

2）生物膜法是使污水连续流过固体填料（砾石、煤渣或塑料填料），微生物在填料上繁殖，形成污泥状薄膜，称为生物膜。该方法利用生物膜处理污水。这称为生物膜法。生物膜主要由大量细菌果冻组，真菌，藻类和原生动物组成。生物膜上的微生物具有与活性污泥，吸附和降解水中有机污染物相同的纯化作用。衰老的生物膜从填充物中掉下来，然后用处理过的污水流入沉积罐中。沉积和分离沉积罐后，以净化污水。常用的生物膜方法包括生物过滤器，生物接触氧化罐，生物转盘等。

（2）厌氧生物学治疗方法。

在厌氧条件下，使用厌氧微生物在污水和净化污水中分解有机物的方法称为厌氧生物处理。近年来，全球能源短缺导致污水处理在能量节约和能量实现方向的发展，从而促进了厌氧微生物处理方法的发展。大量高效的新型厌氧生物反应器已经接一个地出现，包括厌氧生物学过滤器，上流的厌氧污泥床，厌氧硫化床等。它们的共同特征是，反应堆中的生物群体非常高，并且很高，并且很高，并且很高，并且污泥的年龄非常长，因此治疗能力得到了极大的提高，因此厌氧生物处理方法的能量消耗较低，可以恢复能源，并且剩余的污泥量很少。，生成的污泥稳定且易于处理，并且可以完全反映高效率在处理高浓度有机废水方面的优势。经过多年的发展，厌氧生物处理已成为污水处理的主要方法之一。

去除磷，去除氮

（1）去除磷。城市废水中磷的主要来源是粪便，洗涤剂和某些工业废水，它们以正磷酸盐，多磷酸盐和有机磷溶于水中。通常使用的磷去除方法包括化学方法和生物学方法。

1）去除化学磷。磷酸盐与铁盐，石灰，铝盐等的反应用于产生磷酸铁，磷酸钙，磷酸铝等的沉淀，以从废水中去除磷。该化学方法的特征是高磷去除效率和稳定的治疗结果。污泥在处理过程中不会重新释放磷和处置以引起继发污染，但污泥输出相对较大。

2）去除生物磷。生物磷去除使用微生物在有氧条件下在废水中吸收过量溶解的磷酸盐，并沉淀并分开以去除磷。整个治疗过程分为两个阶段：厌氧磷释放和有氧磷摄取。

在废水中含有过量的磷和含磷的活化污泥进入厌氧状态后，活化污泥中的多磷将累积的聚磷分解为无机磷中，并在厌氧条件下释放到废水。这是“厌氧磷释放”。除了将磷酸化细菌产生的部分能量外，当磷酸化的多磷酸盐以自身生存时，其余的还由磷含有的细菌使用，以吸收废水中的有机物，并在废水中转化为乙酸。厌氧发酵和酸性细菌，然后进一步转化为PHB。（聚合物丁酸）存储在体内。

进入有氧状态后，磷含有磷的细菌用氧分解储存在体内并释放大量能量，其中一部分用于自身增殖，另一部分用于吸收废物中的磷酸盐，并积累以多磷的形式在体内。。这是“有氧磷的吸收”。在此阶段，活性污泥继续增殖。除了部分含磷的活化污泥返回到厌氧罐外，其余的用作剩余的污泥排放系统，以实现去除磷的目的。

（2）反硝化。

家用废水中各种氮的比例相对恒定：50％至60％的有机氮，40％至50％的氨氮，硝酸盐和硝酸盐中的氮和0％至5％的氮。它们都来自人们食物中的蛋白质。去除氮方法有两种主要类型：化学方法和生物学方法。

1）化学反硝化。包括吸收方法和氯化法。

①吸收方法。首先将废水的pH值调整为10以上，然后在解吸塔中解除氨。

②氯化法。将氯添加到含有氨氮的废水中。通过正确控制添加的氯的量，可以完全去除水中的氮。为了降低氯的剂量，该方法通常与生物硝化结合，该方法首先硝化，然后去除痕量的残留氨氮。

2）去除生物氮。生物硝化化是在微生物的作用下将有机氮和氨氮转化为氮气的过程，其中包括两个反应过程：硝化和硝化。

硝化反应在有氧条件下，废水中的氨氮通过硝化细菌（亚硝酸盐细菌和硝酸盐细菌）转化为亚硝酸盐和硝酸盐。反硝化反应在厌氧条件下，硝化细菌降低硝酸盐氮（N03-）和氮气氮（NH2-）中的氮气中。因此，整个反硝化过程需要经历两个阶段：有氧和缺氧。