基本知识

水处理基本知识 污水处理的相关工艺

水处理工程主要包括给水处理工程和污水处理工程。

给水处理主要是指将原水经过澄清、过滤、消毒、除臭、除味、除铁、软化、淡化和除盐等工艺流程，去除原水中所含的各种有害杂质，使之成为符合人们生活、生产用水水质标准的水。纯水制备，海水淡化，饮用水制备等都属于给水处理范畴。

污水处理主要是指将污水经过物理法，化学法，物理化学法，生物法等工艺流程，对其水质进行净化，从而达到排放到某一水体或者回用的标准。污水主要包括生活污水，生产污水（含工业废水），地表水等，范畴相当广泛。日常生活中，人们往往经常将污水，废水，中水等概念互相混用，本质上都属于污水概念，后文中涉及到的污水主要为工业废水，所以可能存在废水和污水混用的情况。

污水处理的根据不同的处理程度，分为一级处理，二级处理和三级处理。

一级处理：主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质，物理处理法大部分只能完成一级处理的要求。经过一级处理的污水，BOD一般可去除30%左右，达不到排放标准。一级处理属于二级处理的预处理。

二级处理：主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质(BOD，COD物质），去除率可达90%以上，使有机污染物达到排放标准，相当于给水处理的核心工艺。

三级处理：进一步处理难降解的有机物、氮和磷等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等。主要方法有生物脱氮除磷法，混凝沉淀法，砂滤法，活性炭吸附法，离子交换法和电渗分析法等。

因为污水的含义非常广泛，现实生活中的污水处理，往往由多股不同种类的污水混合而成，即使是同一种污水类型，也因为其中有毒，有害物质的含量高低而在工艺选择上有所区别。所以在污水处理过程中，要灵活运用处理工艺，有技巧的选择合并或者单独处理不同的污水种类。

污水处理的工艺分类方法很多，我们选择相对常见的物理，化学，生物法分类。选择其中的相应工艺，再配合上特定的膜处理工艺（电渗析、反渗透、超滤、纳滤、微滤等）可以应对绝大部分污水处理的工艺需求。

物理法：物理或机械的分离方式。常见的物理法有沉淀，离心分离，上浮等。

化学法：加入化学物质，使其与污水中的有毒有害物质产生反应，达到消解或分离的目的。常见的化学法有中和，氧化，还原，分解，混凝，化学沉淀等。

物理化学法：利用物理化学的分离原理，达到特定物质的状态分离。常见的物理化学法有气提，吹脱，吸附，萃取，离子交换，电解电渗析，反渗透等。

生物法：利用微生物的代谢，降解等作用，从而使污水中有机物转变为无机物。常见的生物法有好氧法、厌氧法和生物酶法等。

几个常用工艺补充解释：

混凝：通过某种方法（如投加化学药剂）使水中胶体粒子和微小悬浮物聚集的过程。混凝包括凝聚与絮凝两种过程。凝聚主要指胶体脱稳并生成微小聚集体的过程，絮凝主要指脱稳的胶体或微小悬浮物聚结成大的絮凝体的过程，能起到相应凝聚和絮凝的药剂都统称为混凝剂。

常见的混凝剂有聚合氯化铝（PAC）,硫酸亚铁,三氯化铁，聚丙烯酰胺（PAM）等。

混凝的结果受污水污染物的组成，酸碱度（pH）高低，水温及水流等多种条件影响，根据不同情况选用不同的混凝剂。一般pH值为碱性或弱碱性情况下，混凝沉淀效果较好。

pH（酸碱）中和：也称为pH调节，是指通过投加一定的pH调节剂到污水溶液中，以期达到预想的pH数值。常见的pH调节剂有生石灰（氢氧化钙），片碱（氢氧化钠），各种强酸和柠檬酸等。

氧化还原法：将污水中的污染物经过氧化或者被还原，从而转变为无毒无害的新物质，达到处理的目的。常见的氧化还原法有化学氧化法，芬顿（Fenton）氧化法，湿式氧化法，电化学法，光催化氧化法等，最常用的氧化剂有空气（氧气）、臭氧、氯气、次氯化钠等，最常见的还原剂有硫酸亚铁、铁屑、亚硫酸氢钠、硼氢化钠等。

1.化学氧化法：利用臭氧、氯气、高锰酸钾、二氧化氯、过氧化氢等氧化剂将污水中的污染物氧化成二氧化碳和水的一种处理技术。

工艺特点：工艺简单，反应速度快，药剂成本高。含氯氧化剂则主要用于含酚、含氰、含硫污水的处理。

备注：臭氧氧化法还具有杀菌，增加水中含氧量从而降低污水COD和BOD的作用。

2.芬顿（Fenton）氧化法：利用亚铁离子与过氧化氢结合的Fenton试剂来处理污水的一种方法，适用于生物法和一般化学氧化法难降解的诸如醚类、硝基苯酚类、氯酚类、芳香族胺类、多环芳香族类等有机污水的处理。

工艺特点：工艺较复杂，高效、低耗、无二次污染。

反应机理：H2O2在Fe2+的催化下，产生活泼的羟基自由基·OH，可以将有机物及还原性物质分解为CO2、H2O等无机物。

Fenton技术的两种发展趋势，一种是在体系中引入紫外线的光Fenton(photo-Fenton)技术，另一种是将Fenton反应与电解结合的电Fenton(electro-Fenton)技术。电Fenton技术因具有原位生成H2O2和Fe2+、曝气提高污水处理的混合程度、阳极氧化与电吸附辅助处理污水等优点。

3.湿式氧化法：是在高温、高压条件下，用氧气或者空气中的氧气来氧化污水中的难降解有机物，使其氧化分解成易生化处理的小分子有机物和无机物的处理过程。

工艺特点：应用范围广、高效、快速、低污染，部分物质可回收再利用。广泛应用于含氰污水、煤气化污水、含硫污水、含酚污水、造纸黑液等工业污水的处理。

4.电化学法：利用电极在污水中发生的电化学反应产生强氧化剂、气体或絮凝剂，使污水中污染物去除的过程。按照作用原理可将其分为电解氧化、电气浮、电絮凝等。

电解氧化又可分为直接电解和间接电解，直接电解是在电极上直接将污染物氧化或还原而去除，间接电解是利用在电场作用下电极表面产生的羟基自由基、次氯酸根等强氧化剂将污染物转化为易降解或无害物质，使污水得到净化。

电气浮是利用电解过程产生的气体，如污水中的氯离子将导致氯气溢出，使污水中的挥发性杂质和轻质悬浮物浮于污水表面，从而达到污水净化的作用。

电絮凝是在电化学处理污水过程中消耗铁阳极或铝阳极，使其在污水中形成铁盐或铝盐絮凝剂，将胶体和悬浮物质去除。

5.光催化氧化法：利用TiO2、ZnO等N型半导体作催化剂，与光联合促进化学反应，使污水中的有机污染物发生氧化，转化为无毒无害的CO2、H2O。

其机理是半导体在光的照射作用下，使水分子失去电子，产生具有强氧化能力的·OH，导致污水中的各种有机物质被氧化。光催化处理污水的效果与催化剂晶型、结晶度、比表面、光强、pH、反应器等有关。

好氧法：利用好氧微生物在有氧条件下降解代谢处理废水的方法，常用的好氧处理方法有活性污泥法、生物膜法、生物接触氧化、生物流化床等方法。

厌氧法：在无氧的条件下，通过厌氧微生物降解代谢来处理废水的方法。常见的厌氧处理方法有有厌氧塘法、厌氧滤床法、厌氧流动床法、厌氧膨胀床法、厌氧旋转圆盘法、厌氧池法、升流式厌氧污泥床(UASB)法等。

厌氧法的操作条件要比好氧法苛刻，但是综合成本更低。通常为了取得更好的处理效果，将好氧法和厌氧法联合使用。

生物酶法：有机物通过酶反应形成游离基，然后游离基发生化学聚合反应生成高分子化合物沉淀。