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污水处理一般分为以下几个主要步骤:
格栅拦截
这是污水处理的第一道工序。格栅通常安装在污水渠道的入口处,其作用是拦截污水中较大的固体杂物,如树枝、塑料垃圾、纸张等。格栅的间隙大小可以根据污水的来源和后续处理要求进行设计。例如,在处理生活污水的小型污水处理厂,格栅间隙一般为 10 - 20 毫米,能够有效防止大型物体进入后续处理单元,避免损坏设备。
沉砂池沉淀
经过格栅后的污水进入沉砂池。沉砂池主要是利用重力作用,使污水中的砂粒、砾石等比重较大的无机颗粒沉淀到池底。这是因为这些颗粒如果进入后续处理单元,可能会磨损设备或影响处理效果。平流式沉砂池是常见的一种,污水在其中以较低的流速水平流动,砂粒等在重力作用下逐渐沉淀,沉淀时间一般在 30 - 60 秒左右。
调节池调节
对于污水水质和水量波动较大的情况,需要设置调节池。调节池可以对污水的水量和水质进行均衡调节。例如,一些工业企业的污水排放具有间歇性,且水质成分复杂。调节池可以收集不同时段的污水,使后续处理单元能够在相对稳定的水质和水量条件下运行。在调节池中,通过搅拌装置使污水充分混合,防止沉淀和分层现象的发生。
初次沉淀池沉淀
经过预处理后的污水进入初次沉淀池。初次沉淀池主要是去除污水中的悬浮固体,其原理是重力沉降。污水在沉淀池内缓慢流动,悬浮固体在重力作用下逐渐沉淀到池底形成污泥。沉淀时间一般为 1 - 3 小时,根据沉淀池的类型(如辐流式、竖流式等)和污水的性质有所不同。初次沉淀池能够去除污水中约 50% - 70% 的悬浮固体,减轻后续处理单元的负担。
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生物处理 - 活性污泥法
从曝气池流出的混合液进入二次沉淀池。在二次沉淀池中,活性污泥在重力作用下沉淀到池底,与处理后的上清液分离。沉淀后的污泥一部分回流到曝气池前端,以维持曝气池中活性污泥的浓度,另一部分作为剩余污泥排出系统进行后续处理。二次沉淀池的沉淀时间一般为 1 - 2.5 小时,其表面水力负荷(单位时间内单位面积沉淀池所处理的水量)是设计的重要参数。
经过初次沉淀池后的污水进入曝气池。在曝气池中,污水与活性污泥充分混合,同时通过曝气设备向污水中充入空气,为微生物提供氧气。微生物在有氧的条件下分解污水中的有机物。例如,活性污泥中的细菌、原生动物等微生物会将污水中的糖类、蛋白质、脂肪等有机物分解为二氧化碳、水和微生物细胞物质。曝气时间和曝气强度需要根据污水的性质和处理要求进行控制,一般曝气时间为 4 - 8 小时。
曝气池曝气:
二次沉淀池泥水分离:
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消毒处理
紫外线照射可以破坏病原体的 DNA 或 RNA 结构,使其失去繁殖能力。紫外线消毒具有消毒速度快、不产生消毒副产物等优点。但是紫外线消毒的穿透能力有限,对于污水中的悬浮物和色度有的要求,需要在消毒前对污水进行适当的预处理。
水反应生成次氯酸,次氯酸具有强氧化性,能够破坏病原体的细胞膜等结构,从而达到消毒的目的。但是消毒会产生一些消毒副产物,如三卤甲烷等,可能对人体健康和环境产生的危害。
为了杀灭污水中的病原体,如细菌、病毒、寄生虫卵等,需要进行消毒处理。常见的消毒方法有消毒、二氧化氯消毒、紫外线消毒等。
消毒:
紫外线消毒:
除磷脱氮处理
生物脱氮是一个复杂的过程,主要包括硝化和反硝化两个阶段。在硝化阶段,污水中的氨氮在好氧条件下被硝化细菌转化为硝酸盐;在反硝化阶段,硝酸盐在缺氧条件下被反硝化细菌还原为氮气,从而从污水中逸出。生物脱氮需要为硝化细菌和反硝化细菌提供适宜的环境条件,如合适的温度、pH 值、溶解氧等。
向污水中加入化学药剂,如铝盐(聚合氯化铝)、铁盐(硫酸亚铁)等,这些药剂与污水中的磷酸盐反应,生成难溶性的磷酸盐沉淀,通过沉淀或过滤的方式将磷去除。化学除磷的效果较好,但会增加污泥的产量。
化学除磷:
生物脱氮:
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