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工業(yè)廢水處理的基本方法――物理法(一)

文章出處:未知發(fā)表時(shí)間:2021-05-10 14:43:09

工業(yè)廢水處理的基本方法――物理法(一)

 
        工業(yè)廢水處理在基本方法,就是采用各種技術(shù)與手段,將廢水中所含的污染物質(zhì)分離去除、回收利用,或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為無(wú)害物質(zhì),使水質(zhì)得到凈化。
        現(xiàn)代廢水處理技術(shù),按原理可分為物理處理法化學(xué)處理法生物化學(xué)處理法等。

        物理處理法,即是利用物理作用分離廢水中呈懸浮狀態(tài)的固體污染物質(zhì)。方法有:篩濾法、沉淀法,上浮法,氣浮法,過(guò)濾法和反滲透法等。

       化學(xué)處理法,即是利用化學(xué)反應(yīng)的作用,分離回收廢水中處于各種形態(tài)的污染物質(zhì)(包括懸浮的、溶解的、膠體的等)。主要方法有中和、混凝、電解、氧化還原、萃取、吸附、離子交換和電滲析等。

      生物化學(xué)處理法,即是利用微生物的代謝作用,使廢水中呈溶解、膠體狀態(tài)的有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的無(wú)害物質(zhì)。主要可分為兩類,即利用好氧微生物作用的好氧法和利用厭氧微生物作用的厭氧法。前者廣泛用于處理城市污水及有機(jī)性工業(yè)廢水,其中有活性污泥法和生物膜法兩種;后者多用于處理高濃度有機(jī)廢水與廢水處理過(guò)程中產(chǎn)生的污泥。

      由于廢水中的污染物是多種多樣的,往往需要采用幾種方法的組合,才能處理不同性質(zhì)的污染物,達(dá)到凈化的目的與排放標(biāo)準(zhǔn)。
 
一、物理處理

        廢水的物理處理一般是在常溫常壓條件下,采用物理或機(jī)械的方法,如水質(zhì)水量的調(diào)節(jié)、篩濾、澄清、沉淀、氣浮等,對(duì)廢水進(jìn)行預(yù)處理,除去廢水中的不溶解的懸浮固體(包括油膜、油品)和漂浮物,為二級(jí)處理做準(zhǔn)備。物理處理方法的最大優(yōu)點(diǎn)是因?yàn)樵谔幚磉^(guò)程中不改變物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì),設(shè)備簡(jiǎn)單,操作方便,運(yùn)行費(fèi)用低,分離效果良好,因此應(yīng)用極為廣泛,但物理法的缺點(diǎn)是僅能去除水中的固體懸浮物和漂浮物,COD的去除率一般只有30%左右,對(duì)水中的溶解性雜質(zhì)基本無(wú)法去除。
       根據(jù)物理作用的不同,物理處理法可分為采用格柵和篩網(wǎng)的預(yù)處理、澄清、沉淀、氣浮、過(guò)濾、吸附、膜分離、蒸發(fā)濃縮、結(jié)晶等。
 
1、預(yù)處理
        預(yù)處理也稱初步處理,通常指在污水處理廠或給水處理廠的進(jìn)口處,通過(guò)一些專用處理設(shè)備或構(gòu)筑對(duì)污水進(jìn)行簡(jiǎn)單的處理,去除水中所含有的會(huì)影響后續(xù)設(shè)備正常運(yùn)行的大塊狀雜質(zhì)及長(zhǎng)纖維,如漂浮物、砂粒、果殼、纖維物,所涉及的技術(shù)包括格柵、篩網(wǎng)、沉砂等。對(duì)于水質(zhì)和水量變化較大的工業(yè)廢水,在處理之前還需要進(jìn)行水量和水質(zhì)的均和調(diào)節(jié)。

(1)格柵 
        格柵的基本結(jié)構(gòu)是由一組平行的金屬柵條按一定的間距(15~20mm)制成的框架,斜放在廢水流經(jīng)的渠道或泵站集水池的進(jìn)口處,以截留水中較大的懸浮物和漂浮物,防止水泵、管道以及處理設(shè)備的堵塞。被格柵截留的物質(zhì)稱為柵渣,柵渣的含水率約為70~80%,容重約為750kg/m3。
       按形狀,格柵可分為平面格柵與曲面格柵兩種。按格柵柵條的凈間隙,可分為粗格柵(50~100mm)、中格柵(10~40mm)、細(xì)格柵(3~10mm)3種。按清渣方式,可分為人式清渣和機(jī)械清渣兩種。
 
(2)篩網(wǎng)
       對(duì)于水中的某類懸浮物,如纖維(碎布、線頭、羽毛、獸毛等)、紙漿、藻類等一些細(xì)固體雜質(zhì),一般格柵不能完全截除。為了避免給后續(xù)的處理構(gòu)筑物或設(shè)備帶來(lái)麻煩,需要在格柵之后再用篩網(wǎng)進(jìn)行補(bǔ)充處理,去除水大于篩網(wǎng)孔徑的顆粒雜質(zhì)。由于篩網(wǎng)的清渣設(shè)備不能承受較大的雜質(zhì),如漂木、樹枝等,篩網(wǎng)前需要設(shè)置格柵。
       篩網(wǎng)可分為四大類:a、固定篩,常用的設(shè)備為水力篩網(wǎng);b、板框型旋轉(zhuǎn)篩,常用的設(shè)備為旋轉(zhuǎn)篩網(wǎng);c、連續(xù)傳送帶型旋轉(zhuǎn)篩網(wǎng),常用的設(shè)備為帶式旋轉(zhuǎn)篩;d、轉(zhuǎn)筒型篩網(wǎng),常用的設(shè)備為轉(zhuǎn)鼓篩和微波機(jī)。
      造紙、紡織、毛紡、化纖、羽絨加工、制革等工業(yè)廢水含有較多的纖維雜質(zhì),一般需使用篩網(wǎng)進(jìn)行處理,常用的篩網(wǎng)類型有水力篩、轉(zhuǎn)鼓篩、帶式旋轉(zhuǎn)篩等。個(gè)別小型城市污水處理采用水力篩去除細(xì)小雜質(zhì)。在地表水取水工程中,如自來(lái)水取水、冷卻水取水等,常用旋轉(zhuǎn)篩網(wǎng)去除水中的小魚、小草等細(xì)小雜質(zhì)。個(gè)別以高藻湖庫(kù)水作為水源水的給水處理廠采用微濾機(jī)進(jìn)行除藻預(yù)處理。

(3)沉砂
        沉砂的目的是在城市污水處理中去除砂粒等粒徑較大的重質(zhì)顆粒物,以防止對(duì)后續(xù)處理構(gòu)筑物及設(shè)備可能產(chǎn)生的不利影響,包括堵塞管道、造成過(guò)量的機(jī)械磨損、占據(jù)污泥消化池池容等。
      因城市污水的下水道系統(tǒng)會(huì)帶入較多的砂粒等大顆粒物,城市污水處理在初次沉淀池前必須設(shè)備沉砂池。含砂料較少的工業(yè)廢水處理可以不設(shè)置沉砂池。
      城市污水處理中沉砂池所去除的顆粒物包括砂粒、煤渣、果核等。沉砂池的設(shè)計(jì)要求是:對(duì)砂粒(密度2.65g/cm3)的去除粒徑為0.2mm,并要求外運(yùn)沉砂中盡量少含附著與夾帶的有機(jī)物,以免在沉砂池廢渣的處理過(guò)程中產(chǎn)生砂渣的過(guò)度腐敗問(wèn)題。
      沉砂池的形式可分為平流式、曝氣式和旋流式沉砂池三大類。

(4)均質(zhì)與水量調(diào)節(jié)
       從工業(yè)企業(yè)和居民區(qū)排出的廢水,其水量和水質(zhì)都是隨時(shí)間而變化的,工業(yè)廢水的變化幅度一般比城市污水大。為了保證后續(xù)處理構(gòu)筑物或設(shè)備的正常運(yùn)行,需對(duì)廢水的水量和水質(zhì)進(jìn)行均化和調(diào)節(jié)。
     調(diào)節(jié)水量和水質(zhì)的構(gòu)筑物稱為調(diào)節(jié)池。工業(yè)廢水處理一般都設(shè)置調(diào)節(jié)池,調(diào)節(jié)池還可兼作沉淀或隔油池。
     調(diào)節(jié)池按形式可以分為圓形、方形、多邊形等,可建在地下或地上。按結(jié)構(gòu)分為混凝土、鋼筋混凝土、石結(jié)構(gòu)和自然體等。按在工藝流程中的位置可分為前置原廢水集中調(diào)節(jié)池,按廢水性質(zhì)設(shè)多個(gè)分流調(diào)節(jié)流、處理后調(diào)節(jié)池。一般按調(diào)節(jié)池的功能將其分為水量調(diào)節(jié)池、水質(zhì)調(diào)節(jié)池和同時(shí)兼具部分預(yù)處理作用的調(diào)節(jié)池。

2、沉淀
       當(dāng)水中懸浮物的相對(duì)密度大于廢水的相對(duì)密度時(shí),在重力作用下,懸浮物下沉形成沉淀物,稱為沉降或沉淀。沉淀法即是利用懸浮顆粒與水的密度差,在重力作用下將重于水的懸浮顆粒從水中分離的一種水處理工藝。該工藝簡(jiǎn)單,在水處理中應(yīng)用極為廣泛,一般適于去除20~100μm以上的顆粒。膠體不能直接用沉淀法去除,需經(jīng)混凝處理后,使顆粒尺寸變大,才能通過(guò)沉淀去除。
     根據(jù)懸浮顆粒的濃度和性質(zhì),沉淀可分為四種基本類型。

(1)自由沉淀 
       顆粒在沉淀過(guò)程中呈離散狀態(tài),互不干擾,其形狀、尺寸、密度等均在沉淀過(guò)程中不發(fā)生改變,下沉速度恒定。這種現(xiàn)象時(shí)常發(fā)生在廢水處理工藝中的沉砂池和初沉池的前期。

(2)絮凝沉淀
      當(dāng)水中懸浮顆粒濃度不高,但具有絮凝性時(shí),在沉淀過(guò)程中,顆粒相互干擾,其尺寸、質(zhì)量均會(huì)隨沉淀深度的增加而增大,沉速亦隨深度而增加。這種現(xiàn)象通常發(fā)生在廢水處理工藝中的初沉池后期、二沉池前期以及給水處理工藝中的混凝沉淀單元。

(3)擁擠沉淀
     又稱分層沉淀,當(dāng)懸浮顆粒濃度較大時(shí),每個(gè)顆粒在下沉過(guò)程中都要受到周圍其他顆粒的干擾,在清水與渾水之間形成明顯的交界面,并逐漸向下移動(dòng)。這種現(xiàn)象主要發(fā)生在高濁水的沉淀單元、活性污泥的二沉池等。

(4)壓縮沉淀
      當(dāng)懸浮顆粒濃度很高時(shí),顆粒相互接觸,相互支撐,在上層顆粒的重力下,下層顆粒間的水被擠出,污泥層被壓縮。這種現(xiàn)象發(fā)生在沉淀池底部。
        以上四種沉淀類型中,自由沉淀是沉淀法的甚而,沉淀池的理論分析與設(shè)計(jì)都是基于自由沉淀的。

3、氣浮
       上浮是一種固液分離或液液分離的方法,是廢水處理中不可缺少的處理方法。上浮法是通過(guò)在水中通入空氣,產(chǎn)生高度分散的微細(xì)的氣泡,以氣泡為載體,黏附廢水中密度接近于水的固體或液體污染物粘附,形成密度小于水的氣浮體,在浮力作用下,上浮至水面形成浮渣層,從而回收水中的懸浮物質(zhì),同時(shí)改善水質(zhì)。
      在上浮法中使用最普遍的是氣浮法,即向廢水中通往空氣,然后降低壓力,使空氣呈細(xì)小氣泡形式向水面上升,把吸附在氣泡表面的懸浮物帶到水面。為改善水中懸浮物與微細(xì)氣泡的粘結(jié)程度,通常還需同時(shí)向水中加入混凝劑或浮選劑。
       氣浮法可用于廢水中靠自然沉淀難于去除的懸浮物,如石油工業(yè)或煤氣發(fā)生站廢水中所含的乳化油類(粒徑在0.5~25μm),毛紡工業(yè)洗毛廢水中所含的羊毛脂及洗滌劑,食品工業(yè)廢水中所含的油脂,選煤車間廢水中的細(xì)煤(粒徑在0.5~1mm),以及相對(duì)密度接近1的固體顆粒,如造紙廢水中的紙漿、纖維工業(yè)廢水中的細(xì)小纖維等。在給水處理中,氣浮法也可用來(lái)進(jìn)行固液分離,特別是對(duì)含藻類多的低溫低濁的湖水,處理效果比沉淀法顯著。
        采用氣浮法濃縮活性污泥,也可獲得含水率比沉淀法更低的污泥,浮渣體積可比沉淀濃縮污泥小2~10倍。此外,利用氣浮法還可分離、回收以分子或離子狀態(tài)存在的污染物,如表面活性劑和金屬離子。
       上浮法處理過(guò)程包括微小氣泡的產(chǎn)生、微小氣泡與污染物的黏附以及上浮分離等步驟。使用上浮法處理工藝必須滿足三個(gè)基本條件,即廢水中的被處理污染物必須呈懸浮狀態(tài)、廢水中必須通入足量的細(xì)微氣泡、氣泡和懸浮物顆粒必須產(chǎn)生黏附作用。