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污废水深度解决技术论文
专 业： xx级市政工程
学生姓名： xx xx
学 号： xxxxx
课 题： 污水深度解决工艺的综述与比较
指导教师: xxxx
xx年xx月xx日
污水深度解决工艺的综述与比较
摘 要：为了达成一定的回用水标准使污水作为水资源回用于生产或生活中，污水通过城市污水或工业废水经一级、二级解决后必须进行深度解决。常用于去除水中的微量COD和BOD有机污染物质，SS及氮、磷高浓度营养物质及盐类。深度解决的方法有：絮凝沉淀法、砂滤法、活性炭法、臭氧氧化法、膜分离法、离子互换法、电解解决、湿式氧化法、催化氧化法等物理化学方法与生物脱氮、脱磷法等。熟悉了解国内外这些工艺，因地制宜的合理选择合用技术对我们的城市污水深度解决解决工程设计和建设都有重要的意义。
关键词：城市污水；污水深度解决工艺；优缺陷
引言:
目前,饮用水水质安全正受到人们普遍关注,,深度解决工艺正在成为技术改造的重要途径。污水深度解决，也称高级解决或三级解决。它是将二级解决出水再进一步进行物理、化学和生物解决，以便有效去除污水中各种不同性质的杂质，从而满足用户对水质的使用规定。深度解决常见的方法有以下几种。
絮凝沉淀解决运用絮凝剂使水中悬浮颗粒发生凝聚沉淀的时解决过程。地面水中投加絮凝剂后形成的矾花或生活污水的有机性悬浮物、活性污泥等在沉淀池中沉降解决时，絮体互相碰撞凝聚，颗粒尺寸变大，沉速随深度加深而增快。这时，水的沉淀解决效率不仅取决于颗粒沉速，并且与沉淀池深度有关。絮凝过程为水中细小胶体与分散颗粒由于分子吸引力的作用互相粘结凝聚的过程，分自由絮凝与接触絮凝两种类型（前者发生在沉淀池中，而后者发生在悬浮澄清池或接触滤池中），生成的矾花在沉淀、过滤等水解决过程中起着强化和提高解决效率的作用。
絮凝沉淀法絮凝体成型快，活性好，过滤性好；不需加碱性助剂，如遇潮解，其效果不变；适应PH值宽，适应性强，用途广泛；解决过的水中盐份少；能除去重金属及放射性物质对水的污染；有效成份高，便于储存，运送。
水和废水通过粒状滤料（如砂滤中的石英砂）床层时，在压力差的作用下,悬浮液中的液体（或气体）透过可渗性介质（过滤介质）,固体颗粒为介质所截留,，这种通过粒状介质层分离不溶性污染物的方法称为粒状介质过滤。石英砂滤器是运用一种或几种过滤介质，常温操作、耐酸碱、氧化，PH合用范围为2-13。系统配置完善的保护装置和监测仪表,且具有反冲洗功能，泥垢等污染物不久被冲走，耗水量少，按用户规定可设立全自动功能。在一定的压力下，使原液通过该介质的触絮凝、吸附、截留，去除杂质，从而达成过滤的目的。其内装的填料一般为：石英砂、无烟煤、颗粒多孔陶瓷、锰砂等，用户可根据实际情况选择使用。-,可有效去除胶体微粒及高分子有机物。
电凝聚——砂滤法解决羊皮制革染色废水,可使原废水的CODcr浓度从344～ 806mg /L降至44～ 135mg /L,BOD5从188～ 209mg /L降至45～ 49mg /L,色度从20～ 100倍降至2～ 25倍。解决出水水质好于GB8978-88《污水综合排放标准》新建项目二级标准[1]。电解羊皮制品染色废水是多种电化学反映和物理分离的综合过程。运用金属电极(Fe)在电解槽内作电极时得失电子的能力,使还原性污染物被氧化,氧化性污染物被还原。各种污染物经电解还原、电解气浮和电解凝聚解决后得到净化
[2]。
1）依靠自身独特的孔隙结构 
活性炭是一种重要由含碳材料制成的外观呈黑色，内部孔隙结构发达、比表面积大、吸附能力强的一类微晶质碳素材料。活性炭材料中有大量肉眼看不见的微孔，1克活性炭材料中微孔，将其展开后表面积可高达800－1500平方米，特殊用途的更高。也就是说，在一个米粒大小的活性炭颗粒中，微孔的内表面积也许相称于一个客厅面积的大小。正是这些高度发达，如人体毛细血管般的孔隙结构，使活性炭拥有了优良的吸附性能。 
2）分子之间互相吸附的作用力 
也叫“凡德瓦引力”。 虽然分子运动速度受温度和材质等因素的影响，但它在微环境下始终是不断运动的。由于分子之间拥有互相吸引的作用力，当一个分子被活性炭内孔捕获进入到活性炭内孔隙中后，由于分子之间互相吸引的因素，会导致更多的分子不断被吸引，直到添满活性炭内孔隙为止。
臭氧氧化能力很强，O3+2H++2e→O2+H2O反映体系的标准电极电位E=。臭氧在水中分解产生原子氧和氧气还可以产生一系列自由基，特别是在碱性介质中，，氧化能力更强，。臭氧与水中有机物的反映十分复杂，既有臭氧的直接氧化反映，也有新生自由基的氧化反映。
这与反映条件与有机物的性质密切相关，酸性条件下，臭氧分解慢，O3的直接氧化反映起重要作用；碱性条件下，臭氧分解快，羟基自由基氧化作用加大，随着溶液pH提高，CODcr去除率增长，氧化率提高。此外，温度升高，臭氧分解速度加快，且化学反映速率提高，所以高温有助于有机物氧化。
图1 臭氧降解印染废水研究实验装置
后臭氧投加量是一个重要的参数，一般为 ～。由于水中有机物的种类和浓度不同，后臭氧的最佳投加量必须通过实验拟定。过小的臭氧投加量不能使原水中大分子有机物有效的分解，不利于后继生物活性炭的吸附和生物降解。过大的臭氧投加量虽能使原水中一部分有机污染物降解氧化为最终产物H2O和CO2，减少了活性炭的有机负荷，但很不经济实用。在实际工程应用中进一步改善臭氧投加方式、更高效的运用臭氧氧化作用是此后的研究重点。
生物活性炭滤池位于后臭氧接触池之后。活性炭可经济有效的去除嗅、味、色度、农药、放射性有机物及其它人工合成有机物。活性炭是内部具有发达的孔隙结构和巨大的比表面积，其中微孔构成的内表面积占总面积的 95％以上，活性炭对有机物的去除重要是微孔吸附作用。活性炭的孔径特点决定了它对不同分子大小有机物的去除效果不同。实验结果表白，活性炭易于吸附水中苯类化合物和小分子量腐殖质，对分子量 500～1000 的腐殖质，可吸附面积达GAC吸附面积的 25％，去除率一般为 70％～％，而对分子量小于 500 和大于3000 的有机物则达不到有效去除的效果。正是这一特点，使活性炭可以有效的吸附臭氧氧化分解产生的小分子有机物[3] 。活性炭是一种兼有吸附、触媒和化学反映活性的多功能载体。好氧微生物群落可以分散在炭段表面，也可以成膜覆盖在整个炭粒外表面，形成生物活性炭。微生物附着其上，可以发挥生化和物化解决的协同作用，从而延长活性炭的工作周期，大大提高解决效率，改善出水水质，并能解决那些采用单纯生化解决或炭吸附法法所不能去除的污染物质。 实验证明生物活性炭的解决效果只与空床接触时间（EBCT）有关，在同样的接触时间下，解决效率与滤速无明显的相关性。Scholz等则认为,由于活性炭的吸附,能提高炭粒周边有机物浓度,利于生物降解[4];Nishijima等在分析对比GAC与无烟煤作为生物载体的特性后,认为具有吸附作用的GAC作为生物载体能刺激生物活性,反映器内的微生物具有更高活性,可以有效代谢难降解、难吸附有机物[5]。
1）活性炭具有强大的吸附功能,可以有效去除色度、吸附难降解有机物,而上流式生物滤池是新近发展的生物膜解决工艺,具有占地小、效率高的特点。与常规生物膜工艺相比,生物活性炭法(BAC)在低浓度、难降解的有机废水的解决方面有较大优势。 纺织印染废水因其水量大、有机污染物含量高、色度深、水质变化大等特点成为难解决的工业废水之一。特别是目前印染厂普遍采用碱减量技术,形成碱减量-印染混合废水。由于碱度大、色度高,成分复杂,这类废水解决后很难达标排放,特别是色度和COD指标难以符合排放标准,是治理难点。业内人士一直在寻找经济、高效
“把关”工艺,对印染碱减量废水进行深度解决,以保证该废水解决后的达标排放。
2）臭氧生物活性炭技术应用中水质安全研究
臭氧生物活性炭工艺已经成为重要的饮用水深度解决技术之一,在国内外得到了应用, 但是在运营中也陆续发现了一些新的水质问题,, 对生产规模的臭氧生物活性炭组合工艺 (60 万m3 d)进行了系统调查研究,涉及微生物安全性、水生动物过度滋生和化学稳定性等, 期间并结合中试(10 m3 h),臭氧生物活性炭技术在微生物安全面是可靠的, 应加强运营管理;臭氧生物活性炭工艺在运营过程中,会孳生大量的水生动物, 这在我国高温高湿热地区更为显著, 并且水生动物生长具有一定规律性,影响水质安全;在原水碱度低的情况下, 臭氧生物活性炭工艺出水 pH值会出现大幅下降现象,严重影响了水质化学稳定性[6]。
运用膜的选择性（孔径大小），以膜的两侧存在的能量差作为推动力，由于溶液中各组分透过膜的迁移率不同而实现分离的一种技术。在一种流体相间有一层薄的凝聚相物质，把流体相分隔开来成为两部分，这一薄层物质称为膜。膜自身是均一的一相或由两相以上凝聚物构成的复合体。被膜分开的流体相物质是液体或气体。
图2 膜分离过程示意图
表1 膜分离的种类及特点
膜的分类
膜分离的种类及特点
微滤
多孔膜、溶液的微滤、脱微粒子
压力差
水、溶剂和溶解物
悬浮物、细菌类、微粒子、大分子有机物
超滤
脱除溶液中的胶体、各类大分子
压力差
溶剂、离子和小分子
蛋白质、各类酶、细菌、病毒、胶体、微粒子
反渗透和纳滤
脱除溶液中的盐类及低分子物质
压力差
水和溶剂
无机盐、糖类、氨基酸、有机物等
透析
脱除溶液中的盐类及低分子物质
浓度差
离子、低分子物、酸、碱
无机盐、糖类、氨基酸、有机物等
电渗析
脱除溶液中的离子
电位差
离子
无机、有机离子
渗透气化
溶液中的低分子及溶剂间的分离
压力差、浓度差
蒸汽
液体、无机盐、乙醇溶液
气体分离
气体、气体与蒸汽分离
浓度差
易透过气体
不易透过液体
从图中可以看出，除了透析膜重要用于医疗用途以外，几乎所有的分离膜技术均可应用于任何分离、提纯和浓缩领域。反渗透和纳滤作为重要的水及其它液体分离膜之一，在分离膜领域内占重要地位。
膜分离技术具有高效、节能，工艺过程简朴，投资少，污染小等优点，因而在化工、轻工、电子、医药、纺织、生物工程、环境治理、冶金等方面具有广泛的应用前景。本文重要介绍膜分离技术在纯净水解决中的应用[7]。膜分离技术是一种新型的高效分离技术[8]。研究表白,将超滤膜技术用于城市污水的深度解决,可以完全脱除中水的细菌和大肠杆菌,有效地清除水中的SS,并在一定限度上减少BOD、COD、总氮和总磷等污染物浓度,,清华大学、北京市城市排水公司和北京蓝景膜技术工程有限公司合作,以北京市高碑店污水解决厂二级出水为解决对象,开展了500 t/d超滤膜城市污水深度解决中水回用中试实验研究[9] 。虽然膜分离技术的广泛成熟应用在许多方面离产业化规定尚有很长的距离，但是随着新型膜材的不断开发、高效的强化膜过程分离技术研究的不断进一步，膜分离技术应将得到更加广泛的应用。
离子互换法是以圆球形树脂(离子互换树脂)过滤原水，水中的离子会与固定在树脂上的离子互换。常见的两种离子互换方法分别是硬水软化和去离子法。硬水软化重要是用在反渗透(RO)解决之前，先将水质硬度减少的一种前解决程序。软化机里面的球状树脂，以两个钠离子互换一个钙离子或镁离子的方式来软化水质。离子互换树脂运用氢离子互换阳离子，而以氢氧根离子互换阴离子；以包含磺酸根的苯乙烯和二乙烯苯制成的阳离子互换树脂会以氢离子互换碰到的各种阳离子(例如Na+、Ca2+、Al3+)。同样的，以包含季铵盐的苯乙烯制成的阴离子互换树脂会以氢氧根离子互换碰到的各种阴离子(如Cl-)。从阳离子互换树脂释出的氢离子与从阴离子互换树脂释出的氢氧根离子相结合后生成纯水。
离子互换树脂工作流程：
吸附（adsorption）溶液中的离子与树脂上官能团发生反映，并结合到树脂上的过程。
淋洗（elution）用一定浓度的淋洗剂将已吸附在离子互换树脂上的金属由树脂转移到水溶液中的过程，又称解吸。
转型（transformation）将树脂从一种型式转变为其他离子型式的过程。
离子互换树脂（ion exchange resin）一种带有官能团（有互换离子的活性基团）、具有网状结构与不溶性的高分子聚合物。通常是球形颗粒物。
饱和树脂（loadedresin）在某一特定条件下，当吸附尾液中被吸附离子的浓度与进料液中浓度相等或达成动态平衡时的离子互换树脂。
阴阳离子互换树脂可被分别包装在不同的离子互换床中，提成所谓的阴离子互换床和阳离子互换床。也可以将阳离子互换树脂与阴离子互换树脂混在一起，置于同一个离子互换床中。不管是哪一种形式，当树脂与水中带电荷的杂质互换完树脂上的氢离子及(或)氢氧根离子，就必须进行“再生”。再生的程序恰与纯化的程序相反，运用氢离子及氢氧根离子进行再生，互换附着在离子互换树脂上的杂质。离子互换分离常在柱式设备中进行。由于操作方法的不同离子互换法又可分为淋洗法和排代法等。将离子互换剂装入互换柱中，含被分离物质的溶液由柱顶加入，使之在互换柱顶端发生互换吸附，然后用一种溶液（淋洗剂或排代剂）连续流过互换柱，使被分离离子在柱中实现多次离子互换吸附和解吸，最后达成不同离子间的分离。离子互换法的关键在于选择合适的离子互换剂和吸附、淋洗的条件。互换剂中互换基团的性质，交联度、粒度和互换容量的大小，对互换过程有重要影响。往溶液中加入络合剂可提高离子互换法的选择性，以获得更加良好的分离效果。