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污水处理方法——物理处理法

2020/03/28
现代污水处理方法主要分为物理处理法、化学处理法、物理化学处理法和生物处理法四类。
物理处理法是通过物理作用,以分离、回收污水中不溶解的、呈悬浮状的污染物质(包括油膜和油珠),在处理过程中不改变其化学性质。常用的有过滤法、沉淀法、浮选法等。
(1) 过滤法:利用过滤介质截流污水中的悬浮物。过滤介质有筛网、纱布、粒物,常用的过滤设备有格栅、筛网、微滤机等。
1) 格栅与筛网:在排水工程中,废水通过下水道流人水处理厂,首先应经过斜置在渠道内的一组金属制的呈纵向平行的框条(格栅)、穿孔板或过滤网(筛网),使漂浮物或悬浮物不能通过而被阻留在格栅、细筛或滤料上。
格栅板
这一步属废水的预处理其目的在于回收有用物质;初步漫清废水以利于以后的处理,减轻沉淀池或其他处理设备的负荷;保护抽水机械,以免受到颗粒物堵塞发生故障。
保护水泵和其他处理设备,格栅截留的效果主要取决于污水水质和格栅空隙的大小。清渣方法有人工与机械两种。栅渣应及时清理和处理。
筛网主要用于截留粒度在数毫米到数十毫米的细碎悬浮态杂物,如纤维、纸浆、藻类等,通常用金属丝、化纤编织而成,或用穿孔钢板,孔径一般小于5mm,最小可为0.2mm。
筛网过滤装置有转鼓式、旋转式、转盘式、固定式振动斜筛等。不论何种结构,既要能截留污物,又便于卸料及清理筛面 。
2) 粒状介质过滤(又称彤、滤、 惊料过滤):废水通过粒状滤料(如石英砂)床层时,其中细小的悬浮物和肢体就被截留在滤料的表面和内部空隙中。
常用的过滤介质有石英砂、无烟煤和石榴石等。在过滤过程中滤料同时对悬浮物进行物理截留、沉降和吸附等作用。过滤的效果取决于滤料孔径的大小、滤料层的厚度、 过滤速度及污水的性质等因素。
当废水自上而下流过粒状滤料层时,位径较大的悬浮颗粒首先被截留在表层滤料的空隙中,从而使此层滤料空隙越来越小,逐渐形成一层主要由被截留的团体颗粒构成的滤膜, 并由它起主要的过滤作用。这种作用属于阻力截留或筛滤作用。
废水通过滤料层时,众多的滤料表面提供了巨大的可供悬浮物沉降的有效面积,形成无数的小 “沉淀池”,悬浮物极易在此沉降下来。这种作用属于重力 沉降。
由于滤料具有巨大的表面积,它与悬浮物之间有明显的物理吸附作用。此外,砂粒在水中常常带有表面负电荷,能吸附带正电荷的铁、铝等肢体,从而在滤料表面形成带正电荷的薄膜,并进而吸附带负电荷的胶土和多种有机物等胶体,在砂粒上发生接触絮凝。
(2) 沉淀法:沉淀法是利用污水中的悬浮物和水的相对密度不同的原理, 借助重力沉降作用使悬浮物从水中分离出来。根据水中悬浮颗粒的浓度及絮凝特性(即彼此帖结聚团的能力)可分为四种:
1) 分离沉降(或自由沉降):在沉淀过程中,颗粒之间互不聚合,单独进行沉降。颗位只受到本身在水中的重力和水流阻力的作用,其形状、 尺寸、 质量均不改变,下降速度也不改变。
2)混凝沉淀(或称作絮凝沉降):混凝沉降是指在混凝剂的作用下,使废水中的胶体和细微悬浮物凝聚为具有可分离性的絮凝体,然后采用重力沉降予以分离去除。混凝沉淀的特点是在沉淀过程中,颗粒接触碰撞而互相聚集形成较大絮体,因此颗粒的尺寸和质量均会随深度的增加而增大,其沉速也随深度 而增加。
常用的无机混凝剂有硫酸铝、硫酸亚铁、三氯化铁及聚合铝;常用的有机絮凝剂有聚丙烯酷胶等,还可采用助凝剂如水玻璃、石灰等 。
3)区域沉降(又称拥挤沉降、成层沉降):当废水中悬浮物含量较高时,颗粒间的距离较小,其间的聚合力能使其集合成为一个整体,并一同下沉,而颗粒相互间的位置不发生变动,因此澄清水和混水间有一明显的分界面,逐渐向下移动,此类沉降称为区域沉降。加高浊度水的沉淀池和二次沉淀池中的沉降(在沉降中后期)多属此类。
4)压缩沉淀:当悬浮液中的悬浮固体浓度很高时,颗粒互相接触、挤压,在上层颗粒的重力作用下,下层颗粒间隙中的水被挤出,颗粒群体被压缩。压缩沉淀发生在沉淀池底部的污泥斗或污泥浓缩池中,进行得很缓慢。依据水中悬浮性物质的性质不同,设有沉砂池和沉淀池两种设备。
沉淀池
沉砂池用于除去水中砂粒、煤渣等相对密度较大的元机颗粒物。沉砂池一般设在污水处理装置前,以防止处理污水的其他机械设备受到磨损。
沉淀池是利用重力的作用使悬浮性杂质与水分离。它可以分离直径为20~100µ,m以上的颗粒。根据沉淀池内的水流方向,可将其分为平流式、辐流式和竖流式三种。
①平流式沉淀池:废水从池一端流人,按水平方向在池内流动,水中悬浮物逐渐沉向池底,澄清水从另一端溢出。
②辐流式沉淀池:池子多为圆形,直径较大,一般在20~30m以上,适用于大型水处理厂。原水经进水管进入中心筒后,通过筒壁上的孔口和外围的环形穿孔挡板,沿径向呈辐射状流向沉淀池周边。由于过水断面不断增大,流速逐渐变小,颗粒沉降下来,澄清水从其周围溢出汇入集水槽排出。
③竖流式沉淀池:截面多为圆形,也有方形和多角形的。水由中心管的下口流入池中,通过反射板的阻拦向四周分布于整个水平断面上,缓缓向上流动。沉速超过上升流速的颗粒则沉到污泥斗,澄清后的水由四周的埋口溢出池外。
在污水处理与利用的方法中,沉淀(或上浮)法常常作为其他处理方法前的预处理。如用生物处理法处理、污水时,一般需事先经过预沉池去除大部分悬浮物质,以减少生化处理时的负荷,而经生物处理后的出水仍要经过二次沉淀池的处理,进行泥水分离以保证出水水质。
(3)浮选法:将空气通人污水中,并以微小气泡形式从水中析出成为载体,污水中相对密度接近于水的微小颗粒状的污染物质(如乳化油等)附在气泡上,并随气泡上升到水面,然后用机械的方法撇除,从而使污水中的污染物质得以从污水中分离出来。疏水性的物质易气浮,而亲水性的物质不易气浮。因此有时为了提高气浮效率,需向污水中加入浮选剂改变污染物的表面特性,使某些亲水性物质转变为疏水性物质,然后气浮除去,这种方法称为“浮选”。
气浮时要求气泡的分散度高,量多,有利于提高气浮的效果。泡沫层的稳定性要适当,既便于浮渣稳定在水面上,又不影响浮渣的运送和脱水。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、带孔转盘等生成微小气泡。
2)压力溶气法:将空气在一定的压力下溶于水中, 并达到饱和状态, 然后突然减压, 过饱和的空气便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多采用压力溶气法。
气浮法的主要优点有:设备运行能力优于沉淀池,一般只需15~20min即可完成固液分离,因此它占地少,效率较高;气浮法所产生的污泥较干燥,不易腐化,且系表面刮取,操作较便利;整个工作是向水中通人空气,增加了水中的潜解氧量,对除去水中有机物、藻类表面活性剂及臭味等有明显效果,其出水水质为后续处理及利用提供了有利条件。
气浮法的主要缺点是:耗电量较大;设备维修及管理工作量增加,运转部分常有堵塞的可能;浮渣露出水面,易受风、 雨等气候因素影响。
除了上述两种气浮方法外,目前较为常用的方法还有电解气浮法
(4)离心分离法:含有悬浮污染物质的污水在高速旋转时,利用悬浮颗粒(如乳化油)和污水受到的离心力不同, 从而达到分离目的的方法。常用的离心设备有旋流分离器和离心分离器等。
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