污水处理的基本流程

水是宝贵的商品。 因此,为了保护我们的自然水域并支持饮用水生产,所有污水在返回水循环之前都要先清除其中的污染物。 为了对水进行处理并尽可能达到最佳的自然水质,人们采用了不同的工艺。 一般来说,水处理可分为两种基本类型。 首先是从水中去除有害物质。 具体做法包括净化、除铁、除锰、杀菌、脱盐或软化。 其次是为提高质量和影响 pH 值或电导率等参数而专门添加一些物质。


污水处理的各个阶段

水处理的各个准备阶段,有多种工艺可供您选择:

  • 物理工艺,例如曝气、沉淀或热影响等机械准备方式。 也包括使用筛网、过滤器和筛子。
  • 生物工艺,例如厌氧污水处理、生化氧化或污泥消化等
  • 化学工艺,例如中和、消毒、絮凝和沉淀等
  • 膜工艺,例如过滤、渗透和纳滤等

城市污水处理厂需要处理的污水量最大,因此这个方面需要更多样化的组合和更有效的程序。 使用的程序取决于污水处理厂的类型。

污水处理厂的处理流程可分为不同阶段。


第 1 阶段: 机械水处理

第 1 阶段对完全未经处理的污水进行机械处理;这样可去除约 20% - 30% 的固形物含量。 为此,污水被导入筛分设备,由筛网筛鼓过滤掉树叶、纸张或纺织品等粗杂质。 从间隙宽度为几厘米的粗筛,到间隙宽度为几毫米的细筛,污水以不同的速度流过各种筛网,从而逐步过滤掉粗颗粒物质。 机械回收的筛分碎片经脱水后在焚烧厂进行处理。

然后,经过预净化的水进入所谓的集砂器。 在污水处理技术中,沉淀池用于去除石块、玻璃碎片或沙子等粗颗粒以及未被筛网分离出来的粗有机物。 这个步骤的流速相对较高,约为 0.3 米/秒。 集砂器可分为无曝气长型集砂器曝气长型集砂器(也称为圆柱型集砂器)和圆形集砂器

曝气集沙器可去除污水中的其他油脂,并产生以下效果: 引入的空气在水中产生滚动运动,将油脂等轻质物质带到水面。 这时就很容易把它们从水中去除。

圆形集沙器利用离心力将物质从污水中分离出来并吸走。 在集砂器中进行净化后,集砂器碎片会被冲洗干净并去除有机物质。 这样可以改善所收集无机材料的脱水效果,例如,可将其重新用于道路修筑。 如果无法进一步回收利用,则必须对集砂器碎片进行妥善处理;将其填埋或在垃圾焚烧厂中销毁。

一级污水处理池是污水处理的下一个阶段。 污水的流速约为 1.5 厘米/秒,明显慢于集砂器中的流速。 流速的降低是通过加宽水池来实现的。 低流速有其必要性,因为这样较细的污物颗粒就能根据其性质沉淀在水底或浮在水面上。 沉淀(沉至底部)而产生的污泥称为初级污泥。 它通常由有机物组成。 初级污泥由刮板从底部推入新鲜污泥料斗。 漂浮物则被转移到漂浮污泥管道中。 泵负责将新鲜污泥输送到所谓的消化塔中。

消化塔中内,甲烷气体经过四个阶段(水解、酸化、产丙酮和产甲烷阶段)产生;甲烷气体在块状加热装置中转化为电能,并可用于为工厂提供能源。 消化塔中的消化过程大约在四周后完成。 剩下的是一种无味的污泥,经过离心机或过滤器脱水后通常用于农业。

机械净化阶段到此结束。 在这一阶段,污水中平均有 30% 至 40% 的污染物被去除。 在流经污水处理厂的过程中,污水将进入下一个污水处理阶段。


第 2 阶段: 生物净化

在大多数污水处理厂中,经过机械处理阶段预净化的水会进入所谓的曝气池,这种曝气池通常被设计成循环池。 这里就是进行生物净化的地方。

曝气池通过提供氧气和螺旋桨让水开始循环。 曝气池中既有通风充足的区域,也有通风不足的区域,这就为细菌和微生物创造了不同的环境条件。 这些微生物以水中仍然存在的有机污染物为食,并将其转化为无机物质。 细菌则形成活性污泥群,在水中自由漂浮。 氧气的供应会刺激细菌的繁殖,从而促进活性污泥的形成。 因此,这种生物污水处理工艺也被称为活性污泥法

带有活性污泥的污水被排入二级污水处理池。 在这里,污水的流速再次降低。 这时就发生了沉积: 活性污泥沉淀在净化水的底部,可通过底部的机械清除装置将其从清水中分离出来。 其中一部分作为额外的生物质被转移到消化塔中。 另一部分污泥(也称为“回流污泥”)则被送回曝气池,以确保曝气池中有足够的微生物来分解污染物。 经过生物处理后,污水中约 90% 的可生物降解物质被清除。 由于氧气由压缩机提供,生物净化阶段是整个净化过程中能耗最大的阶段。 一旦水质达到法定标准,就可以返回水循环,例如排入河流。

在许多情况下,生物净化是不够的。 这时就有必要采用进一步的污水处理工艺,例如以化学处理的形式进行预处理。 这时也需要使用化学添加剂。


第 3 阶段: 化学污水处理

这个污水处理阶段采用化学工艺对污水进行处理。 为此,处理厂使用化合物来达到法律规定的水质标准值。 污水处理厂的化学处理包括中和消毒磷酸盐沉淀脱氮除冰除锰。

中和用于产生规定的 pH 值,通过添加盐酸等 酸液或石灰乳等碱液来实现。

消毒过程通过添加氯或二氧化氯来杀死病原体。 用紫外线照射污水是添加化学药剂的一种很好的替代方法,但使用频率较低。 消除磷酸盐: 我们的污水经常受到洗涤剂、化肥、食品添加剂和粪便中磷酸盐的污染。 如果它们残留在废水中,就会导致水体过度肥沃和营养物质富集,从而导致无用的植物生长(富营养化)并对生态系统造成危害。

磷酸盐通过化学沉淀或絮凝工艺去除。 磷酸盐沉淀的部分原因是在砂收集器或二级污水处理池中添加了铝盐或铁盐。 然后,在二级净化过程中形成的金属磷酸盐絮团将与活性污泥一起从废水中被分离出来。 根据不同的运行模式,还可以借助微生物从污水中“捞取”磷酸盐。 在这种情况下,我们指的是生物除磷,但这种方法较为罕见。

化学水净化还包括脱氮: 这个步骤用于去除污水中对水有害的氮化合物,例如氨和铵。 氮化合物会带走水中的大量氧气,排放到水体中甚至会导致鱼类死亡。

氮通过硝化和反硝化作用消除: 在硝化过程中,铵在厌氧细菌和氧气的作用下转化为亚硝酸盐,然后在第二阶段转化为硝酸盐。 后续的反硝化作用也通过添加厌氧微生物来触发。 它们通过酶的活动将硝酸盐分解成氮气,然后再返回大气中。

除铁: 为了将污水中的铁含量降至规定值,需要加入氧气来氧化铁 (II) 阳离子。 为了触发氧化过程,还必须在污水中加入烧碱。

除锰: 锰通常以碳酸氢锰的形式存在于污水中。 氧气的加入会形成溶解性很差的锰 IV 化合物,因此很容易从水中去除。


第 4 阶段: 膜工艺 / 纳滤

第四个也是最后一个净化阶段采用膜和过滤工艺。 这一净化阶段在一定程度上结合了沉淀和絮凝的化学工艺。 这时就会用上絮凝过滤法等方法。 在污水中加入沉淀剂和絮凝剂,使要分离的物质发生絮凝。 然后,带有絮凝物质的污水流经滤布或砂滤器。

污水会慢慢渗过过滤层。 即使是最小的有机悬浮固体也能去除。

纳滤的工作原理与之类似。 不过,与普通过滤不同的是,水会在压力下通过一层膜,这层膜甚至能截留最小的溶解颗粒,例如分子或重金属离子。 反渗透法也是如此,但它使用更高的工作压力和更细的膜。

通过一级污水处理池,过滤、纳滤和反渗透过程中截留的污染物以过滤污泥的形式进入污泥处理阶段。

现在,水流到了污水处理厂的最后一个区域 — 处理水储罐。 这时需要再次采集水样并检查水质。 只有在达到法律规定的参数后,净化水才会返回水循环。

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