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污水处理是指为使污水达到排入某一水体或再次使用的水质要求,对其进行净化的过程。
一、污水处理的重要性
环境保护
未经处理的污水直接排放会对自然水体造成严重污染。例如,含有大量有机物的污水进入河流后,会导致水中溶解氧急剧下降,引发水生生物的死亡。污水中的重金属(如汞、镉、铅等)会在水生生物体内积累,通过食物链传递,终危害人类健康。
它还会影响土壤质量。用未经处理的污水灌溉农田,污水中的有害物质会改变土壤的理化性质,使土壤肥力下降,甚至导致土壤板结和盐碱化。
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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