污水处理的方法与原理-污水处理详细的工艺流程介绍-污水处理中关于活性污泥的浅谈

污水处理的方法与原理

一、污水处理概述

污水处理 (sewage treatment或wastewater treatment)：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。

按处理程度的不同，废水处理系统可分为一级处理、二级处理和深度处理（三级处理）。

1.1一级处理只除去废水中的悬浮物，以物理方法为主，处理后的废水一般还不能达到排放标准。对于二级处理系统而言，一级处理是预处理

1.2二级处理最常用的是生物处理法，它能大幅度地除去废水中呈胶体和溶解状态的有机物，使废水符合排放标准。但经过二级处理的水中还存留一定量的悬浮物、生物不能分解的溶解性有机物、溶解性无机物和氮磷等藻类增值营养物，并含有病毒和细菌。因而不能满足要求较高的排放标准，如处理后排入流量较小、稀释能力较差的河流就可能引起污染，也不能直接用作自来水、工业用水和地下水的补给水源。

1.3三级处理是进一步去除二级处理未能去除的污染物，如磷、氮及生物难以降解的有机污染物、无机污染物、病原体等。废水的三级处理是在二级处理的基础上，进一步采用化学法（化学氧化、化学沉淀等）、物理化学法（吸附、离子交换、膜分离技术等）以除去某些特定污染物的一种“深度处理”方法。显然，废水的三级处理耗资巨大，但能充分利用水资源。

二、污水的分类

按污水来源分类，污水一般分为生产污水和生活污水。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。

按污水的质性来分，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。

目前城市生活污水排放已是中国城市水的主要污染源，城市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。

三、污水处理的步骤

四、污水处理的方法及原理

一、物理法

物理法的的去除对象是水中不溶性的悬浮物质.使用的处理设备和方法主要有格栅、筛网、沉淀(沉砂)、过滤、微滤、气浮、离心(旋流)分离等.

1. 格栅(筛网)

它是由一组平行排列的金属栅条制成的框架，斜置成60。~70。于废水流经的渠道内，当废水流过时，呈块状的污染物质即被栅条截留而从废水中去除，它是一种对后续处理构筑物或废水提升泵站有保护作用的设备，筛网截留亦属于这一性质的设备。

2．沉淀（沉砂）

借助废水悬浮固体本身的重力作用使其与废水相分离的方法。这种工艺分离效里

好、简单易行、应用广泛，往往在处理废水过程中多次使用，是一种十分重要的处理构筑物。沉淀池主要用于去除废水中大量的呈颗粒状的悬浮固体，沉砂池则主要去除废水密度较大的固体颗粒。

3．气浮

气浮是设法在废水澡通入大量密集的微细气泡，使其与细的悬浮物相互粘附，形成整体密度小于水的浮体，从而依靠浮力上升至水面，以完成固、液分离的处理方法。气浮按气泡的来源可分为压力溶气气浮、电解凝聚气浮、微孔布气气浮三大类。

4．过滤

过滤是使废水通过具有孔隙的粒状滤层，从而截留废水的悬浮物，使废水得到澄清的处理工艺。

5．离心（旋流）分离

使含有悬浮固体或浮化油的废水在设备中高速旋转，由于悬浮固体和废水的质量不同，受到的离心力也不同，质量大原悬浮固体被抛到废水外侧，这样就可使悬浮固体和废水分别通过各自出口排出设备之外，从而使废水得以净化。

二、化学法

化学法的去除对象是废水中的胶体物质和溶解性物质。

1. 中和处理

用化学方法消除废水中过量的酸或碱,使其pH值达到中性左右的过程称为中和。处理含酸废水以无机碱为中和剂,处理碱性废水以无机酸作中和剂。中和处理应考虑以＂以废治废＂原则，亦可采用药剂中和处理、中和处理可以连续进行,也可以间歇进行。

2. 混凝处理法

混凝法是向废水中投加一定量的药剂,经过脱稳、架桥等反应过程,使废水呈胶体状态的污染物质形成絮凝体,再经过沉淀或气浮,使法染物从废水中分离出来.通过混凝能够降低废水的浊度、色度,去除高分子物质、呈胶体的机污染物、某些重金属毒物（汞、镉）和放射性物质等，也可去除磷等可溶性有机物，应用十分广泛。它可以作为独立处理法，也可以和其他处理法配合，作为预处理、中间处理、甚至可以作为深度处理工艺。

3．化学沉淀法

向废水中投加某种化学物质，使它和废水中的某些溶解物质产生反应，生成难溶物沉淀下来。它一般用以处理含重金属离子的工业废水。根据所投加的沉淀剂，化学沉淀法又可分为氢氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、钡盐沉淀法等。

4．氧化还原法

利用溶解于废水中的有毒、有害物质在氧化还原反应中能被氧化或还原的性质，把它转化为无毒无害的新物质或转化成气体或固体化而从废水中分离出来。在废水处理中使用的氧化剂有空气中的氧、纯氧、臭氧、氯气、次氯酸钠、三氯化铁等，使用的还原剂有铁、锌、锡、锰、亚硫酸氢钠、焦亚硫酸盐等。

５．吸附法

用多孔性固体吸附剂处理废水，使其中的污染物质被吸着于固体表面而分离的方法。吸附可分为物理吸附、化学吸附和生物吸附等。物理吸附剂和吸附质之间在分子间力作用下产生的。不产生化学变化。而化学吸附则是吸附剂和吸附质之间发生化学反应，生成化学键引起的吸附，因此化学吸附选择性较强。另外，在生物作用下也可以产生物吸附。在废水处理中常用的吸附剂有活性炭、磺化煤、沸石、硅藻土、焦炭、木屑等。

6．离子交换法

离子交换法在废水处理口中应用较广，主要用于去除废水中的金属离子，其它质是不是溶性离子化合物（离子交换剂）上的可交换离子与废水中的其他同性离子的交换反应，

是一种特殊的吸附过程。使用的离子交换剂可分为无机离子交换剂（天然沸石和合成沸石）、有机离子交换树脂（强酸阳离子树脂、弱酸阳离子树脂、强碱阴离子树脂、螯合树脂等）。采用离子交换法处理废水时，必须考虑树脂的选择性，树脂对各种离子的交换能力是不同的，这主要取决于各种离子该种树脂亲合力的大小，又称选择性的大小，另外还要考虑到树脂的再生方法等。

7．膜分离法

渗析、电渗析、超滤、反渗透等技术都是通过一种特殊的半渗透膜来分离废水中离子和分子的技术，统称为膜分离法。电渗析法、反渗透法主要用于废水的脱盐、回收某些金属离子等，反渗透与超滤均属于膜分离法，但其本质又有所不同，反渗透作用主要是膜表面化学本性所起的作用，它分离的物质粒径小，除盐率高，所需工作压力大，超滤所用材质和反渗透可以相同，但超滤是筛滤作用，分离物质粒径大，透水率高，除盐率低，工作压力小。8．萃取法

利用废水澡的污染物在水呼萃取剂中溶解度的不同来分离污染物理学方法称为萃取法。萃取法一般有三步：一是把萃取剂加入废水澡，使废水中的污染物转移到萃取剂中，二是把萃取剂和废水分开，使废水得到净化，三是把污染物与萃取剂分开，使萃取剂循环回用。

三．生物法

在自然界，存活着巨额数量的以有机物为营养物质的微生物，它们具有氧化分解有机物并将其转化为无机物的楞功能。废水的生物处理法就是采取一定的人工措施，创造有利于微生物生长、繁殖的环境，使微生物大量增殖，以提高微生物氧化、分解有机物能力有一种技术。生物处理法主要用于去除废水中呈溶解状态度和胶体状态的有机污染物。

根据作用微生物的类型，生物处理法可分为好氧处理法厌氧处理法两大类.前者处理效率高.效果,使用广泛,是生物处理法的主要方法.另外也可根据微生物在废水中是处于悬浮状态还是附着在某种填料上来分.,可分为活性污染泥法和生物膜法.

1. 活性污泥法

是当前应用最为广泛的一种生物处理技术。活性污泥是一种由无数细菌和其他微生物组成的絮凝体，其表面有一多糖类粘质层。活性污泥法就是利用这种活性污泥的吸附、氧化作用，去除废水澡的有机污染物。

2．生物膜法

废水连续流经固体填料（碎石、塑料填料等）,在填料上就会生成污泥状的生物膜,生物膜中繁殖着大量的微生物,起到与活性污泥同样的净化废水的作用.

生物膜法有多种处理构筑物,如生物滤池、生物转盘、生物接触氧化床和生物流化床等。

3．自然生物处理法

利用在自然条件下生长、繁殖的微生物（不加以人工强化或略加强化）处理废水的技术。其主要特征是工艺简单，建设与运行费用都较低，但受自然条件的制约。主要的处理技术是稳定塘和土地处理法。

稳定塘是利用塘水中自然繁育的微生物（好氧、兼氧及厌氧）,在其自身的代谢作用下氧化分解废水中的有机物,稳定塘中的氧由塘中生长的藻类光合作用和塘面与大气相接触的复氧作用提供,在稳定塘内废水停留时间长,它对废水的净化过程和自然水体净化过程相近.稳定可分为好氧塘、兼性塘、厌氧塘和曝气塘等。包括废水灌溉在内的土地处理也是一种生物处理法。废水向农作物提供水分和肥分，废水中非溶解性杂质为表层土壤过滤截留，并逐渐为微生物分解利用.近十几年来在利用土地处理废水方面有了较大的发展。

4．氧生物处理法

厌氧生物处理是利用兼性厌氧菌和专性厌氧菌在无氧条件下降解有机污染物的处理技术。有机污泥、某些高浓度有机污染物理的工业废水，如屠宰场、酒精厂废水等适宜于用厌氧生物处理法处理。用于厌氧处理的构筑物最普通的是消化池，最近一、二十年来这个领域有很大发展，开创了一系列新型、高效的厌氧处理构筑物，如厌氧滤池、上流式厌氧污泥床、厌氧转盘、挡板式厌氧反应器以及复合厌氧反应器等。

污水处理工艺介绍

1.污水处理的基本方法

1.1按处理方法的性质分：

物理法：沉淀法、过滤、隔油、气浮、离心分离、磁力分离

化学法：混凝沉淀法、中和法、氧化还原法、化学沉淀法

物理化学法：吸附法、离子交换法、萃取法、吹脱、汽提

生物法：活性污泥法、生物膜法、厌氧工艺、生物脱氮除磷工艺

1.2按照水质状况及处理后水的去向分：

一级处理：机械处理（预处理阶段）

粗格栅及细格栅、沉砂池、初沉池、气浮池、调节池

二级处理：主体工艺为生化处理（主体）

活性污泥法、CASS工艺、A2/O工艺、A/O工艺、SBR、氧化沟、水解酸化池。三级处理：控制富营养化和重新回用

高级催化氧化、曝气生物滤池、纤维滤池、活性砂过滤、反渗透、膜处理

中水回用一般都有消毒池：紫外线臭氧消毒池、二氧化氯消毒池

污水处理基本工艺流程：

2.污水的一级处理

一级处理：机械处理（预处理阶段）

调节池、粗格栅及细格栅、沉砂池、初沉池、气浮池、水解酸化池

一、调节池

调节池的作用：

1.为了保证后续处理构筑物或设备的正常运行，需对污水的水量和水质进行调节。

2.酸性污水和碱性污水在调节池内进行混合，可达到中和的目的。

3.短期排出的高温污水也可用调节的办法来平衡水温。

二、格栅

是由一组平行的金属栅条制成的金属框架，斜置在废水流经的渠道上，或泵站集水池的进口处，用以截阻大块的呈悬浮或漂浮状态的固体污染物，以免堵塞水泵和沉淀池的排泥管。截留效果取决于缝隙宽度和水的性质。

按规格分为：

粗格栅（50~100mm）、中格栅（10~40mm）、细格栅（3~10mm）

三、沉砂池

1.作用

从污水中分离密度较大的无机颗粒，保护水泵和管道免受磨损，缩小污泥处理构筑物容积，提高污泥有机组分的含率，提高污泥作为肥料的价值。

2.沉砂池类型：①曝气式沉砂池②平流式沉砂池

曝气式沉沙池：

曝气沉砂池是在长方形水池的一侧通入空气，使污水旋流运动，流速从周边到中心逐渐减小，砂粒在池底的集砂槽中与水分离，污水中的有机物和从砂粒上冲刷下来的污泥仍呈悬浮状态，随着水流进人后面的处理构筑物。

平流式沉砂池：

平流式沉砂池实际上是一个比人流渠道和出流渠道宽而深的渠道，当污水流过时，由于过水断面增大，水流速度下降，废水中夹带的无机颗粒在重力的作用下下沉，从而达到分离水中无机颗粒的目的。

平流式沉淀池与曝气式沉淀池优缺点：

普通沉砂池的最大缺点就是在其截留的沉砂中夹杂有一些有机物，这些有机物的存在，使沉砂易于腐败发臭，夏季气温较高时尤甚，这样对沉砂的处理和周围环境产生不利影响。普通沉砂池的另一缺点是对有机物包裹的砂粒截留效果较差。

曝气沉砂池的优点是除砂效率稳定，受进水流量变化的影响较小。水力旋转作用使砂粒与有机物分离效果较好，从曝气沉砂池排出的沉砂中，有机物只占5％左右，长期搁置也不会腐败发臭。曝气沉砂过程的同时，还能起到气浮油并吹脱挥发性有机物的作用和预曝气充氧并氧化部分有机物的作用。

四、沉淀池

1.沉淀池工作原理：

利用水流中悬浮杂质颗粒向下沉淀速度大于水流向下流动速度、或向下沉淀时间小于水流流出沉淀池的时间时能与水流分离的原理实现水的净化。

2.沉淀池结构：

进水区和出水区：使水流均匀地流过沉淀池，避免短流和减少紊流对沉淀产生的不利影响，同时减少死水区、提高沉淀池的容积利用率。

沉淀区：沉淀颗粒与废水分离的区域。

污泥区：是污泥贮存、浓缩和排出的区域。

缓冲区：是分隔沉淀区和污泥区的水层区域，保证已经沉淀的颗粒不因水流搅动而再行浮起。

3.沉淀池与沉砂池之间的区别：

沉砂池一般是设在污水处理厂生化构筑物之前的泥水分离的设施。分离的沉淀物质多为颗粒较大的砂子，沉淀物质比重较大，无机成分高，含水量低。污水在迁移、流动和汇集过程中不可避免会混入泥砂。污水中的砂如果不预先沉降分离去除，则会影响后续处理设备的运行。最主要的是磨损机泵、堵塞管网，干扰甚至破坏生化处理工艺过程。

沉淀池一般是在生化前或生化后泥水分离的构筑物，多为分离颗粒较细的污泥。在生化之前的称为初沉池，沉淀的污泥无机称为较多，污泥含水率相对于二沉池污泥低些。位于生化之后的沉淀池一般称为二沉池，多为有机污泥，污泥含水率较高。

3.沉淀池类型：

平流式沉淀池、竖流式沉淀池、幅流式沉淀池、斜流式沉淀池

a.平流式沉淀池:

构造简单，沉淀效果较好，但占地面积较大，排泥存在的问题较多，目前大、中、小型污水处理厂均有采用。

b.竖流式沉淀池:

占地面积小，排泥较方便，且便于管理，然而池深过大，施工困难，造价高，因此一般仅适用于中小型污水处理厂使用。

c.幅流式沉淀池：

最适宜于大型水处理厂采用，有定型的排泥机械，运行效果较好，但要求较高的施工质量和管理水平。

d.斜流式沉淀池：

主要适用于初沉池，在给水处理中应用较广，沉淀效率高，停留时间短，占地少，缺点是容易滋生藻类等，排泥困难、易堵塞，维护不便。

五、气浮池

气浮法：在污水中通入空气，产生微小气泡作为载体，使污水中的乳化油、微小悬浮物等污染物黏附在气泡上。利用气泡的浮升作用上浮到水面，通过收集水面上的泡沫或浮渣达到分离杂质、净化污水的目的。

六、水解酸化池

目的主要是将原有废水中的非溶解性有机物转变为溶解性有机物，特别是工业废水，主要将其中难生物降解的有机物转变为易生物降解的有机物，提高废水的可生化性，以利于后续的好氧处理。

3.污水的二级处理

一、活性污泥法：

活性污泥对有机物的降解主要在曝气阶段进行，可分为两个阶段，吸附阶段和稳定阶段。在吸附阶段，主要是污水中的有机物转移到活性污泥上去，这是由于活性污泥具有巨大的比表面积，而表面上含有多糖类的粘性物质所致。在稳定阶段，主要是转移道活性污泥上的有机物为微生物所利用。当污水中有机物处于悬浮状态和胶态时，吸附阶段很短，一般在15-45min左右，而稳定阶段较长。

二、SBR法：

SBR法：称为序批式活性污泥法是连续式活性污泥法的一种改型，它的反应机制以及污染物质的去除机制和传统活性污泥法基本相同，仅运行操作不一样。

经典的SBR反应器缺点：

1)对于单一SBR反应器的应用需要较大的调节池；2)对于多个SBR反应器进水和排水的阀门自动切换频繁；3)无法解决大型污水处理项目连续进水、连续出水的处理要求；4)设备的闲置率较高；5)污水提升水头损失较大。

进水曝气沉淀排水排泥

三、CASS工艺：

CASS工艺称为循环活性污泥工艺。在序批式活性污泥法（SBR）的基础上，反应池沿池长方向设计为两部分，前部为生物选择区也称预反应区，后部为主反应区，其主反应区后部安装了可升降的自动撇水装置。整个工艺的曝气、沉淀、排水等过程在同一池子内周期循环运行，省去了常规活性污泥法的二沉池和污泥回流系统；同时可连续进水，间断排水。

工艺流程：

1、曝气阶段

由曝气装置向反应池内充氧，此时有机污染物被微生物氧化分解，同时污水中的NH3-N通过微生物的硝化作用转化为NO3--N。

2 、沉淀阶段

此时停止曝气，微生物利用水中剩余的DO进行氧化分解。反应池逐渐由好氧