第七章污水處理和再生

第七章

污水處理和再生

7.1污水處理基本方法

現(xiàn)代的污水處理方法主要有物理處理法、化學(xué)處理法和生物處理法等3類。此外，上述這些

方法的聯(lián)合應(yīng)用，則又成為另一類的處理方法。

7.1.1物理處理法

這是一種通過物理作用分離和去除污水中不溶解的懸浮固體(包括油膜和油珠)的方法。這種

處理法的設(shè)備大都比較簡單，操作方便，分離效果良好，使用極為廣泛。根據(jù)物理作用的不同，可分為篩濾截留法、重力分離法和離心分離法等。7.1.2化學(xué)處理法

這是一種通過化學(xué)反應(yīng)和傳質(zhì)作用來分離、去除廢水中呈溶解、膠體狀態(tài)的污染物或?qū)⑵滢D(zhuǎn)

化為無害物質(zhì)的方法。這種方法具有設(shè)備簡單、操作方便的特點，但是其成本一般較高。在化學(xué)處理法中，以投加藥劑產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)的方法有：中和法、氧化還原法和混凝法等。以傳質(zhì)作用為基礎(chǔ)的方法有萃取法、離子交換法、電滲析、汽提法、電解法等。7.1.3生物處理法

通過微生物的代謝作用，使廢水中呈溶液、膠體以及細微懸浮狀態(tài)的有機污染物，轉(zhuǎn)化為穩(wěn)

定且無害的物質(zhì)的廢水處理法，亦稱生物化學(xué)處理法。根據(jù)作用微生物的不同，可分為需氧生物處理法和厭氧生物處理法兩種類型。

7.1.4物理化學(xué)處理法

這是一種通過物理和化學(xué)的綜合作用使廢水得到凈化的方法。一般系指由物理方法和化學(xué)方法組成的廢水處理系統(tǒng)，或指包括物理過程和化學(xué)過程的單項處理方法，如吸附、吹脫、萃取、電滲析、離子交換、反滲透等。7.1.5生態(tài)工程處理法7.2工業(yè)廢水處理

工業(yè)廢水是指工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水、污水和廢液，其中含有隨水流失的工業(yè)生產(chǎn)用料

、中間產(chǎn)品和產(chǎn)品以及生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污染物。通常，工業(yè)廢水有以下幾種分類方法：

第一種是按工業(yè)廢水中所含主要污染物的化學(xué)性質(zhì)分類，含無機污染物為主的為無機廢水，

含有機污染物為主的為有機廢水。例如電鍍廢水和礦物加工過程的廢水，是無機廢水；食品或石油加工過程的廢水，是有機廢水。第二種是按工業(yè)企業(yè)的產(chǎn)品和加工對象分類，如冶金廢水、造紙廢水、煉焦煤氣廢水、金屬酸洗廢水、化學(xué)肥料廢水、紡織印染廢水、染料廢水、制革廢水、農(nóng)藥廢水和電站廢水等。

第三種是按廢水中所含污染物的主要成分分類，如酸性廢水、堿性廢水、含氰廢水、含鉻廢

水、含鎘廢水、含汞廢水、含酚廢水、含醛廢水、含油廢水、含硫廢水、含有機磷廢水和放射性廢水等。

前兩種分類法不涉及廢水中所含污染物的主要成分，也不能表明廢水的危害性。第三種分類

法，明確地指出廢水中主要污染物的成分，能表明廢水的一定的危害性。實際上，一種工業(yè)企業(yè)可以排放出幾種不同性質(zhì)的廢水，而一種廢水又含有不同的污染物和不同的污染效應(yīng)。即便是一套生產(chǎn)裝置排放出的廢水，也可能同時含有幾種污染物。在不同的工業(yè)企業(yè)，雖然其產(chǎn)品、原料和加工過程截然不同，但也可能排放出性質(zhì)類似的廢水。工業(yè)廢水的有效治理應(yīng)遵循以下幾點原則：

(a)最根本的是改革生產(chǎn)工藝，盡可能在生產(chǎn)過程中杜絕有毒有害廢水的產(chǎn)生。如以無毒用

料或產(chǎn)品取代有毒用料或產(chǎn)品。

(b)在使用有毒原料以及產(chǎn)生有毒的中間產(chǎn)物和產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，采用合理的工藝流程和設(shè)備，并實行嚴格的操作和監(jiān)督，消除漏逸，盡量減少流失量。

(c)應(yīng)將含有劇毒物質(zhì)廢水(如含有一些重金屬、放射性物質(zhì)、高濃度酚和氰等廢水)，與其他廢水分流，以便于處理和回收有用的物質(zhì)。(d)一些流量大而污染輕的廢水(如冷卻廢水)，應(yīng)在廠內(nèi)經(jīng)適當處理后再循環(huán)使用。

(e)成分和性質(zhì)類似于城市污水的有機廢水，如造紙廢水、制糖廢水、食品加工廢水等，應(yīng)集中建造大型污水處理廠，包括因地制宜修建的生物氧化塘、污水庫等簡易可行的處理設(shè)施。大型污水處理廠既能顯著降低基建和運行的費用，又能易于保持良好的運行狀況和處理效果。

(f)對于含有難以降解污染物的廢水，則應(yīng)該進行單獨的處理。7.3城市污水處理

城市污水包括生活污水、工業(yè)廢水和徑流污水等，城市污水是由城市排水管網(wǎng)匯集并輸送到

污水處理廠進行處理。

城市污水的污染，一般經(jīng)歷3個時期：病源污染期、總體污染期和新污染期。

在病源污染期，城市污水主要是生活污水。在總體污染期，污水排入水體后，造成水體中懸浮物數(shù)量和生化需氧量愈來愈高，水體缺氧，水生物滅絕。在新污染期，由于工業(yè)的高度發(fā)展，污水所含的污染物種類更加復(fù)雜。工業(yè)廢水已日益成為城市污水處理中的主要對象。城市污水的處理涉及很多方面。必須對下水道體制、污水處理廠的位置和處理工藝、處理后

的污水的利用等等，進行綜合規(guī)劃。

城市污水處理工藝，應(yīng)因地制宜采用多種形式，要根據(jù)城市污水的利用或排放的去向，同時

要考慮水體的自然凈化以及污水在利用過程中的凈化作用來確定廢水的處理程度及相應(yīng)的處理工藝。處理后的污水，無論用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)或回灌地下，均須符合國家頒發(fā)的有關(guān)水質(zhì)標準和法令。在缺水地區(qū)，應(yīng)把污水當作資源來利用。

城市污水處理分為三個級別：污水一級處理、污水二級處理和污水三處理。

一級處理采用的是物理處理方法，即用格柵、沉淀池、沉砂池等構(gòu)筑物，去除污水中不溶解的污染物和寄生蟲卵。

二級處理采用的是生物處理方法，即主要通過微生物的代謝作用進行物質(zhì)轉(zhuǎn)化的過程，將污水中各種復(fù)雜的有機物氧化降解為簡單的物質(zhì)。

三級處理是用生物化學(xué)(硝化-反硝化)法、堿化吹脫法或離子交換法除氮；用化學(xué)沉淀法除磷；用臭氧氧化法、活性炭法或超過濾法去除難降解有機物；用反滲法去除鹽類；用氯化法消毒等，并由上述單元過程的一種或幾種組成污水處理工藝。7.3.1污水的一級處理

城市污水處理的三個級別中的第一級，用以去除廢水中的漂浮物和部分懸浮狀態(tài)的污染物，

調(diào)節(jié)廢水pH值，減輕廢水的腐化程度和后續(xù)處理工藝負荷。

污水經(jīng)一級處理后，一般達不到排放標準。所以通常以一級處理為預(yù)處理，以二級處理為主

體，必要時再進行三級處理，即高級處理。7.3.2污水二級處理

二級處理屬城市污水處理的三個級別中的第二級。污水經(jīng)過一級處理后，再進行二級處理，

以除去污水中大量的有機污染物，使污水得到進一步的凈化。長期以來，把生物處理作為污水二級處理的主體工藝，因此，在城市污水處理中，二級處理通常就是生物處理。二級處理的工藝按BOD的去除率可分為兩類：一類是不完全的二級處理，這種工藝可以去除BOD75%左右(包括一級處理)，出水的BOD可在60毫克/升以下，主要采用高負荷生物濾池等設(shè)施；另一類是完全的二級處理，這種工藝可以去除BOD85%～95%(包括一級處理)，出水的BOD可在20毫克/升以下，主要采用活性污泥法。采用活性污泥法工藝處理，效果較好時，出水的BOD可在10毫克/升以下，懸浮物可在15毫克/升以下，能夠達到排放標準。

7.3.3污水三級處理

三級處理是城市污水處理三個級別中的最后一級，是污水的高級處理措施。污水經(jīng)過二級處

理后，仍含有磷、氮和難以生物降解的有機物、礦物質(zhì)、病原體等，需進一步進行凈化處理，以便消除污染。污水高級處理的另一種形式是物理化學(xué)處理法。根據(jù)三級處理出水的具體去向和用途，其處理流程和組成單元有所不同。如果為防止受納水

體富營養(yǎng)化，則采用除磷和除氮的處理單元過程；如果為保護下游飲用水源或浴場不受污染，則應(yīng)采用除磷、除氮、除毒物、除病原體等處理單元過程；如果直接作為城市飲用水以外的生活用水，例如洗衣、清掃、沖洗廁所、噴灑街道和綠化地帶等用水，其出水水質(zhì)要求接近于飲用水標準，則要采用更多的處理單元過程。7.4造紙及制糖工業(yè)廢水處理

7.4.1造紙工業(yè)廢水的處理

造紙工業(yè)生產(chǎn)分為兩個主要工藝階段，即制漿和抄紙。制漿是把植物原料中的纖維分離出來

，制成漿料，再經(jīng)漂白；抄紙則是把漿料稀釋、成型、壓榨、烘干、制成紙張。這兩項工藝都耗用大量的水。生產(chǎn)1噸紙約需100噸水(木漿)至400噸水(草漿)，其中大部分水被作為廢水排出。制漿產(chǎn)生的廢水，污染最為嚴重，呈黑褐色，稱為黑液。每生產(chǎn)1噸紙漿，排出的黑液約10噸。黑液中的污染物濃度很高，生化需氧量高達5000～40000毫克/升，纖維總量有時高達產(chǎn)品總量的15%以上，還含有大量無機鹽和色素。漂白工序排出的廢水中也含有酸堿等物質(zhì)。在抄紙工藝中排出的廢水，稱為白水，其中含有大量纖維和在生產(chǎn)過程中添加的填料與膠料。

7.4.1.1黑液處理

目前廣泛采用的黑液處理方法是燃燒法，以回收氫氧化鈉、硫化鈉、硫酸鈉以及同有機物結(jié)合的其他鈉鹽。這種方法適用于處理以木材為原料的堿法造紙廢水，而不適用于處理以草類纖維為原料的造紙廢水。因此，草漿黑液目前還不能廣泛利用。

7.4.1.2漂白廢水處理

紙漿一般要進行三段漂白工藝。在氯化段，產(chǎn)生酸性廢水；在堿處理段，產(chǎn)生堿性廢水；在

漂白段，產(chǎn)生氧化物廢水。這些廢水可與抄紙廢水混合處理。

主要處理方法有：

(1)物理法

通過過濾、沉淀、上浮等方法，主要去除廢水中固體懸浮物如木節(jié)、樹皮、漿渣、纖維、填

料、膠料和涂料等。一般可去除懸浮物80%以上，去除化學(xué)耗氧量50%左右。

(2)生物法

用活性污泥法、生物膜法等，也可用氧化塘或在曝氣池內(nèi)去除有機物。

(3)化學(xué)法

采用中和、氧化脫臭等。中和處理常用在澄清前調(diào)節(jié)pH值，使漂白廢水滿足生物法處理所需

的條件，也可在廢水排放前進行中和以達到排放要求。漂白廢水常在生物處理前段或后段進行脫臭、脫色等處理。

(4)吸附和凝聚法

此法用以脫色，去除懸浮物和膠體物質(zhì)。如利用石灰、活性炭或混凝沉淀法脫色，并可去除

大量有機物。7.4.1.3白水處理

抄紙產(chǎn)生的廢水含有大量紙漿纖維以及高嶺土、滑石粉、松香等填料和膠料。白水可以直接

送回紙漿稀釋槽重復(fù)利用，也可采用分離法(篩網(wǎng)過濾、沉淀和氣浮等)回收其中的纖維和填料。這種方法可使懸浮物下降至15～20毫克/升，纖維回收率達90%以上，處理后的白水可回用。

7.4.2制糖工業(yè)廢水處理

以甘蔗為原料的和以甜菜為原料的糖廠，因原料和生產(chǎn)工藝不同，所排廢水也有差異。一般說來，制糖工業(yè)廢水主要來自制糖生產(chǎn)過程和制糖副產(chǎn)品綜合利用過程。廢水一般含有機物和糖分，COD和BOD均很高；廢水大多帶有顏色，有的顏色較深，含氮、磷、鉀等元素較高，基本上不含有毒物質(zhì)。

制糖工業(yè)廢水的處理首先要做到清污分流，把廢水按高、中、低3種濃度區(qū)分開。高濃度廢水，先回收利用，再處理；中濃度廢水(包括高濃度廢水經(jīng)第一級回收利用后的廢水)含BOD和COD低于5000～10000毫克/升，經(jīng)凈化處理后回用或排放；低濃度廢水，主