污水處理方法的發(fā)展AmitSonUne*.RupaliGhate水土管理協(xié)會(huì)郵編：504地址：印度摘要污水就是社會(huì)生活產(chǎn)生的固體廢物和排入下水道的液體組成的混合物。污水中包含易腐爛的或可生物降解的懸浮有機(jī)固體。一般認(rèn)為污水分為生活污水和工業(yè)污水兩種類型。污水處理就是部分地從化合物中部分地去除或分解轉(zhuǎn)化固體物質(zhì)或有機(jī)礦物質(zhì)或相關(guān)的穩(wěn)定有機(jī)體。一級(jí)和二級(jí)處理，去除污水中大部分的BOD和懸浮固體。然而，越來(lái)越多的事實(shí)證明，一級(jí)和二級(jí)處理水平不足以保護(hù)水資源或供應(yīng)可再度使用的工業(yè)或生活用水。因而，增加處理級(jí)數(shù)已被增加在污水處理設(shè)備中深度去除有機(jī)固體和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及有毒物質(zhì)。最近幾年在水處理領(lǐng)域有幾種新發(fā)展的污水處理方法。現(xiàn)有可供選擇的方法稱為典型或傳統(tǒng)的處理系統(tǒng)。高級(jí)的污水處理方法作為個(gè)人、集體、工業(yè)團(tuán)體和國(guó)家努力保持基本的水源的可行方法，已成為全球的焦點(diǎn)。高級(jí)的污水處理工藝，結(jié)合減少污水的產(chǎn)生和實(shí)現(xiàn)水的循環(huán)利用，提供可減慢不可避免的可用水資源的流失。隔膜工藝很適用于實(shí)現(xiàn)污水的循環(huán)再用。隔膜可選擇以極小尺寸和分子量的顆粒分布在大范圍內(nèi)的形式組成。在過(guò)去，隔膜工藝已成為權(quán)威的分離技術(shù)。隔膜技術(shù)的焦點(diǎn)是在不添加化學(xué)物質(zhì)下工作的，而且是低能耗和易操作及易安排處理傳導(dǎo)。本文包含全部的先進(jìn)的污水處理及再利用的方法。關(guān)鍵詞：污水、一級(jí)處理、二級(jí)處理、隔膜工藝、再循環(huán)、再利用、先進(jìn)的污水處理緒論地球71％的表面覆蓋著水及我們的身體含65％水。每個(gè)人都需要干凈的水——用于喝、消遣娛樂(lè)、或只用來(lái)觀賞。如果水被污染了，它就失去了它的經(jīng)濟(jì)及觀賞價(jià)值，及它會(huì)有害于人體健康和魚類的生存及野生動(dòng)物的依靠。河流及小溪被化學(xué)物質(zhì)污染問(wèn)題已成為至關(guān)重要的環(huán)境問(wèn)題之一。水中的化學(xué)物質(zhì)污染物進(jìn)入河流和小溪引起極大的破壞。雖然一些水污染類型是由自然引起的，然而大多數(shù)是由人為活動(dòng)引起的。我們每天的日常生活和工業(yè)生產(chǎn)都需要消耗水。我們使用的水取自湖泊、河流及地下水源，我們用過(guò)后就污染了，然后大多數(shù)又回到湖泊、河流及地下。這些用過(guò)的水就叫做污水。如果在排入排水溝之前不經(jīng)處理，就會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的污染后果。污水可能被定義為居住處及公共場(chǎng)所、商業(yè)及工業(yè)廢棄物連同地表水、暴雨混合在一起的綜合液體。它一般包含很高的過(guò)氧廢物、致病菌、有機(jī)物及刺激植物生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、無(wú)機(jī)化合物和無(wú)機(jī)礦物及沉淀物。這也可能含有毒混合物。污水可被分為4種：生活污水：從居住處和商業(yè)機(jī)構(gòu)及相似的機(jī)構(gòu)排放的污水。工業(yè)廢水：以工業(yè)污水為主的廢水。滲透/流入污水：通過(guò)直接或間接的方式進(jìn)入下水道的外來(lái)水源。例如通過(guò)漏瀉接合處、裂縫、多孔滲透水墻流入的污水，及通過(guò)暴雨排水溝連接處、屋檐頂、基礎(chǔ)地下室排水溝或檢修蓋流入的暴雨。暴雨：由于降雨引起的洪水帶來(lái)的流出物的混合污水。很多年前，處理市政污水的主要目的是簡(jiǎn)單地去除它所包含的懸浮固體、氧化物、溶解性無(wú)機(jī)化合物和有害的細(xì)菌。然而最近幾年，重點(diǎn)放在改進(jìn)處理市政污水處理過(guò)程中固體殘余物的污水處理方法。處理市政污水的基本方法歸納為三個(gè)階段：第一階段，包括粗砂的沉降去除，第二階段，生物活性污泥去除有機(jī)物；第三階段，高級(jí)的生物方法去除氮，化學(xué)物理方法如由小顆粒形成的篩處理、及活性碳吸收等。工業(yè)污水的特征，兩種或幾種之間可能是互不相同的。影響工業(yè)排出水的，不僅與他們的綜合特征有關(guān)，比如BOD和懸浮固體數(shù)量，還與有機(jī)物及無(wú)機(jī)物的成分有關(guān)。三個(gè)因素都有可能成為控制因素。經(jīng)污水處理廠處理的污水可以做為市政污水預(yù)處理的污水，或可以完全處理后用于灌溉植物或直接排出。工業(yè)污水是由工廠或制造過(guò)程排出的。實(shí)現(xiàn)工業(yè)污水的再利用，是社會(huì)污水的重要組成部分和成功的處理方法。一些地區(qū)的工業(yè)排出的污水收集了其他的市政污水和混合廢棄物一起處理的。在另外的一些情況下，工廠在把他們的工業(yè)污水排入市政管道之前可能要對(duì)其做預(yù)處理或部分處理。依然有些情況是按工業(yè)污水的體積和性質(zhì)必須分開收集和處理。工業(yè)污水的成分、濃度、流程和體積是相差很大的，取決于工業(yè)或制造業(yè)的種類。工業(yè)廢水的成分和體積肯定取決于它的用途。產(chǎn)生大量污水的典型工廠有造紙和纖維廠，鋼鐵廠，提煉和化工行業(yè)，化學(xué)和肥料廠，肉類包裝和家禽處理，蔬菜和水果包裝過(guò)程等。工業(yè)排出的污水由高濃度的有機(jī)含耗氧的廢水或含能損害下水道和其他建筑物的化合物的廢水組成。他們可能含有不能被生物降解或有毒的化合物，會(huì)干擾污水處理廠的處理效果。較少被認(rèn)為是工業(yè)污水的是含低溶解氧及熱排放的廢水。很多工業(yè)生產(chǎn)都用大量的冷卻水和電。然而，金屬及化工行業(yè)也使用大量的冷卻水。傳統(tǒng)的污水處理方法傳統(tǒng)的污水處理方法由物理、化學(xué)和生物方法去除固體、有機(jī)物質(zhì)及有時(shí)去除污水中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。一般為了提高處理水平，通常把污水處理描述為初步、二級(jí)、三級(jí)或高級(jí)處理，不同的污水處理程度。2.1預(yù)處理預(yù)處理的目的是去除在未經(jīng)處理過(guò)的污水中能找到的粗砂及其他大顆粒物質(zhì)。預(yù)處理幫助去除大顆粒固體以減小固體顆粒的尺寸。固體由木塊、布、紙垃圾及一些排泄物組成。去除重的無(wú)機(jī)固體，如砂礫及金屬或玻璃。這些物質(zhì)被叫作粗砂和過(guò)量的油脂。2.2一級(jí)處理一級(jí)處理通過(guò)物理沉降和浮選來(lái)去除有機(jī)和無(wú)機(jī)固體的。在初級(jí)處理中，大約25－50％BOD5，50－70％的總懸浮固體，和65％油脂被去除掉。一些有機(jī)氮、有機(jī)磷、重金屬和固體也一并被去除掉，但膠狀的和可溶解的成分布能被去除。從初沉池出來(lái)的污水作為初級(jí)出水表1列出三間加州的污水處理廠的初級(jí)處理的情況2.3二級(jí)處理二級(jí)處理的目的是去除初級(jí)處理后的出水中殘余的有機(jī)懸浮固體。根據(jù)固體尺寸，其分布狀態(tài)是30％的懸浮固體，6％的膠狀體，大約5％的可溶解性固體。初級(jí)處理的作用是去除盡可能多的懸浮固體。初級(jí)處理是利用過(guò)濾器或沉淀池去除污水中的可沉淀的有機(jī)或無(wú)機(jī)固體。最新的排水標(biāo)準(zhǔn)和水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求更深層地去除有機(jī)物，而初級(jí)處理是不能達(dá)到這效果的。要二級(jí)處理才能達(dá)到這要求。二級(jí)處理過(guò)程是利用環(huán)境中不同種類的微生物的生物處理方法。一些好氧生物處理方法被用作二級(jí)處理，而在方法上它是不同于初級(jí)處理的，它是根據(jù)有機(jī)體代謝有機(jī)物的速度來(lái)供給微生物氧的。污水處理方法的發(fā)展初級(jí)處理及二級(jí)處理能去除大部分的BOD和懸浮顆粒。然而，越來(lái)越多的事實(shí)證明，一級(jí)和二級(jí)處理水平不足以保護(hù)水資源或供應(yīng)可再度使用的工業(yè)或生活用水。因而，增加處理級(jí)數(shù)已被增加在污水處理設(shè)備中深度去除有機(jī)固體和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及有毒物質(zhì)。因此高級(jí)處理方法被定義為：任何處理后的出水水質(zhì)比一般的二級(jí)處理達(dá)到的出水水質(zhì)要好，或包含在一般的二級(jí)處理中沒有的處理過(guò)程的工藝。上述的定義是很廣泛的，幾乎包括所有的不同于現(xiàn)在傳統(tǒng)的一切污水處理方法。3.1高級(jí)污水處理方法根據(jù)流程的不同把高級(jí)處理方法分為三種主要類型：三級(jí)處理物理化學(xué)處理生物——物理綜合處理三級(jí)處理可定義為任何添加在傳統(tǒng)的二級(jí)處理流程后的操作。添加在傳統(tǒng)二級(jí)處理后的可以像添加過(guò)濾器去除懸浮固體那樣簡(jiǎn)單，也可以像添加很多去除有機(jī)懸浮固體、氮、磷那樣復(fù)雜。物理化學(xué)處理被定義為用生物和物理－化學(xué)方法相結(jié)合以達(dá)到理想的出水水質(zhì)的污水處理方法。生物—物理－化學(xué)方法相結(jié)合的污水處理方法不同于在三級(jí)污水處理方法后添加任何傳統(tǒng)的生物處理方法，而是生物處理、物理處理、化學(xué)處理的混合。另一種高級(jí)處理方法的分類是根據(jù)渴望得到的處理目標(biāo)而區(qū)分的。高級(jí)處理方法被用于：增加有機(jī)物和懸浮固體的去除率去除氮氧化物（NOD）去除營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)去除有毒物質(zhì)大多數(shù)情況下，傳統(tǒng)的二級(jí)處理能達(dá)到適當(dāng)?shù)腂OD及懸浮物的去除。但高級(jí)污水處理還是必須的，因?yàn)楦呒?jí)污水處理廠的出水可以直接或間接地循環(huán)再用以增加生活水源的供應(yīng)。高級(jí)污水處理后的出水可用于工業(yè)冷卻用水，一些貯存水源不能接納二級(jí)處理出水的污染負(fù)荷。二級(jí)處理不能去除像預(yù)想中一樣多的有機(jī)污染物。評(píng)價(jià)二級(jí)處理廠的性能好壞的標(biāo)準(zhǔn)往往是BOD和SS的去除率。一個(gè)設(shè)計(jì)和運(yùn)行得很好的二級(jí)污水處理廠可以去除85％－95％的BOD和SS。然而，BOD的試驗(yàn)不是量度污水中所有有機(jī)物多少的標(biāo)準(zhǔn)。二級(jí)處理出水平均含BOD20mg/L,和COD60-100mg/L。二級(jí)污水處理廠平均大約去除入水中60％的COD。因而，隨著高質(zhì)量的出水水質(zhì)的要求，增加有機(jī)物的去除率就很有必要了。能增加二級(jí)處理后殘余的有機(jī)物的去除率這是由于污水中含有氮增加耗氧量的結(jié)果。3.2隔膜處理工藝的出現(xiàn)生物和化學(xué)處理方法變得易于操作。然而，其發(fā)展常常受到處理成本高的限制，及添加有毒的化學(xué)物質(zhì)，會(huì)造成二次污染等。因此，物理隔膜分離固液兩相在20世紀(jì)越來(lái)越受歡迎，是21世紀(jì)很有發(fā)展前景的工藝。它是能提煉和濃縮制藥和化工生產(chǎn)產(chǎn)生的污水中的多種液體的方法。它是一種根據(jù)隔膜（有代表性的是像海綿樣的有精確的微孔構(gòu)造的薄膜或塑料片）的孔隙大小利用壓力的作用以達(dá)到分離的效果的。隔膜的利用并不罕見，空氣過(guò)濾，污水水過(guò)濾甚至太空旅行中的飲用水的回收系統(tǒng)都在應(yīng)用。3.3脫鹽工藝脫鹽作用是從海水，咸水，或經(jīng)處理過(guò)的污水中去除溶解性礦物（包括但不僅僅是食鹽）的過(guò)程。有五個(gè)基本技術(shù)用于去除水中的食鹽及其他溶解性固體：蒸餾，反滲透，電滲析，離子交換，結(jié)晶。蒸餾和結(jié)晶包含去除純凈水，以水蒸氣或結(jié)冰的形式從鹽溶液中析出。反滲透和電滲析是利用隔膜分離溶解性鹽跟礦物質(zhì)的。離子交換是利用水流過(guò)化學(xué)樹脂的方法用其他需要的溶解性離子交換水中的溶解性礦物質(zhì)的過(guò)程。表2列出世界不同類型的鹽作用處理廠的相關(guān)內(nèi)容。在最近的幾十年里，脫鹽技術(shù)越來(lái)越多地被廣泛應(yīng)用在從地下咸水和海水中生產(chǎn)飲用水，改善用于飲用或工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)有的淡水供應(yīng)質(zhì)量，提高處理工業(yè)或市政污水的處理或再利用。早在20世紀(jì)50年代全世界大概有225家的脫鹽處理廠，總?cè)仗幚砹窟_(dá)大概27mg。超過(guò)7500家的脫鹽處理廠中，60％位于中東地區(qū)。世界上最大的脫鹽水處理廠位于阿拉伯半島，日處理量達(dá)128mg。相比較而言，美國(guó)占世界上12％的處理量，大多數(shù)廠位于加勒比海和佛羅里達(dá)州。圖1顯示海水中的鹽濃度。1反滲透反滲透是入流水在高壓下通過(guò)滲透性膜從水中分離鹽分的。（圖2）入流水要先做預(yù)處理去除固體微粒以防止阻塞濾膜。處理后出水的水質(zhì)取決于壓力，入水中鹽的濃度以及鹽透過(guò)膜的數(shù)量（5）。滲透僅僅取決于溶質(zhì)的濃度與類型無(wú)關(guān)（6）。3.3.2電滲析在這技術(shù)中，咸水要在低壓下通過(guò)幾百層的相互平行的組合在一起的離子滲透膜。用改變陰離子滲透膜的方法允許所需要的陽(yáng)離子通過(guò)（7）。直流電的流向通過(guò)在兩端的電極位置確定。這電流把離子“拉”過(guò)隔膜，改變濃度。大多數(shù)電滲析系統(tǒng)通過(guò)15－30分鐘轉(zhuǎn)換電流的方向每以防止收縮或污垢。這轉(zhuǎn)換離子通過(guò)膜的方向會(huì)導(dǎo)致首先收集較少的鹽處理水。水收集系統(tǒng)中的相互交叉的真空管自動(dòng)地引導(dǎo)水流向適當(dāng)?shù)姆较颉７礉B析的典型淡水回流比是入流水體積的80－90％。3.3.3離子交換在這過(guò)程中當(dāng)水流經(jīng)由小化學(xué)顆粒物組成的離子交換樹脂時(shí)，入水中不需要的離子會(huì)被期望的離子所取代。例如，陽(yáng)離子交換樹脂經(jīng)常被用在生活或市政污水處理廠中去除硬水中的鈣、鎂離子，以及在工業(yè)上生產(chǎn)純凈水。原水中的溶解性固體濃度越高越需要經(jīng)常更換樹脂。隨著樹脂及處理溶液的費(fèi)用的增加，現(xiàn)在，離子交換僅在處理含幾百ppm溶解性固體的低濃度溶液上與反滲透和電滲析競(jìng)爭(zhēng)。3.3.4結(jié)冰脫鹽當(dāng)鹽水結(jié)冰時(shí)，很明顯冰是從純水中來(lái)的，從含溶解性鹽及其他礦物質(zhì)的高濃度鹽水中分離出來(lái)的。其實(shí)，結(jié)冰脫鹽在濃縮各種污水方面比任何一種蒸餾過(guò)程消耗更少的能量。傳統(tǒng)的結(jié)冰過(guò)程包括5個(gè)步驟：預(yù)煮原污水結(jié)冰在鹽水中分離冰塊洗滌冰塊融化冰塊新的研究成果嘗試去減少操作步驟，特別是需要洗滌冰塊的步驟。雖然早在20世紀(jì)60年代已經(jīng)有小規(guī)模的冰凍可行實(shí)例出現(xiàn)，但這仍然是一個(gè)很有操作意義的問(wèn)題。現(xiàn)在只有很少的單獨(dú)的商業(yè)的冰凍處理廠存在。一種廢水中和處理的新系統(tǒng)由GTT發(fā)展而來(lái)的一種創(chuàng)新的流程，酸性污水處理系統(tǒng)PHIX（8）。該系統(tǒng)是設(shè)計(jì)用于處理酸性污水或預(yù)處理排放到水體或市政污水系統(tǒng)。PH值可由法律約束加以調(diào)整，以超標(biāo)排放罰款的形式實(shí)行。該系統(tǒng)是為了更好地控制超出PH排放和運(yùn)用所有的自然安全的媒體去消除專門的貯存或操作。該系統(tǒng)需要很大的容器，耐腐蝕性的注射器和混頻器，和微小的自動(dòng)化系統(tǒng)。結(jié)論化學(xué)污染物造成的河流小溪的污染問(wèn)題已經(jīng)成為最嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題之一。化學(xué)污染物進(jìn)入河流、小溪對(duì)其造成極大的危害。污水處理的主要目的一般是使人類和工業(yè)排放