命題點(diǎn)11 城市污水處理方法
污水中各種污染物質(zhì)可分為懸浮物質(zhì)、膠體物質(zhì)和溶解性物質(zhì)。污水處理就是利用各種方法將污水中所含有的污染物質(zhì)分離出來(lái)，或轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定和無(wú)害的物質(zhì)從而使污水得到凈化。城市污水處理方法，按原理可分為物理處理法、生物處理法和化學(xué)處理法3類(lèi)。
物理處理法：利用物理作用分離污水中呈懸浮狀態(tài)的固體污染物質(zhì)的處理方法，主要有篩濾法(格柵、篩網(wǎng))、沉淀法(沉砂池、沉淀池)、氣浮法、過(guò)濾法(快濾池、慢濾池)和反滲透法(有機(jī)高分子半滲透膜)等。
生物處理法：利用微生物的代謝作用，使污水中呈溶解性、膠體狀態(tài)的有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的無(wú)害物質(zhì)的處理方法。主要可分為兩大類(lèi)：利用好氧微生物作用的好氧氧化法和利用厭氧微生物作用的厭氧還原法。好氧氧化法廣泛用于處理城市污水，主要有活性污泥法(氧化溝、曝氣池等)，生物膜法(生物轉(zhuǎn)盤(pán)、生物濾池、接觸氧化法等);厭氧還原法主要有厭氧塘，污泥的厭氧消化池等。
化學(xué)處理法：利用化學(xué)反應(yīng)分離污水中的污染物質(zhì)的處理方法，主要有中和、電解、氧化還原和電滲析、氣提、吹脫、萃取等。
命題點(diǎn)12 污泥處理
在污水處理過(guò)程中產(chǎn)生大量污泥，這些污泥的成分非常復(fù)雜，不僅含有很多有毒物質(zhì)(如病原微生物、寄生蟲(chóng)卵以及重金屬離子等)，也含有可利用物質(zhì)(如植物營(yíng)素氮、磷、鉀、有機(jī)物等)。污泥很不穩(wěn)定，不能任意堆積和排放，否則會(huì)影響污水廠(chǎng)的整體效果，危害環(huán)境衛(wèi)生。因此污泥在最終處理前需要進(jìn)行妥善的穩(wěn)定處理。這不僅可以消除污泥的危害，還可以回收污泥中的有用物質(zhì)，以便達(dá)到變害為利，綜合利用的目的。
污泥中干物質(zhì)量約為30～50s/L，含水率高(97%以上)，體積龐大，其處理費(fèi)用較高，約占全廠(chǎng)運(yùn)行費(fèi)用的20%～50%，所以對(duì)污泥處理必須給予充分重視。
沉淀物按其主要成分的不同，可分為污泥和沉渣。以有機(jī)物為主要成分的沉淀物稱(chēng)為污泥。它的特點(diǎn)是：有機(jī)物含量高，易腐化發(fā)臭。有的含有寄生蟲(chóng)卵和病原體，顆粒密度較小(接近水的密度)，含水率高且不易脫水，便于用管道輸送。例如，初次沉淀池和二次沉淀池分離的沉淀物均屬污泥。以無(wú)機(jī)物為主要成分的沉淀物稱(chēng)為沉渣。它的特點(diǎn)是：顆粒較粗，密度較大，含水率不高易于脫水，化學(xué)穩(wěn)定性高，流動(dòng)性差，不易用管道輸送。例如，沉砂池中排出的沉淀物主要為砂、煤屑等，故屬于沉渣。
污泥按其產(chǎn)生的來(lái)源可以分為以下幾類(lèi)：
(1)初次沉淀污泥：來(lái)自初沉池，其性質(zhì)隨污水的性質(zhì)而異。
(2)剩余活性污泥：來(lái)自生物膜法與活性污泥法后的二次沉淀池。
(3)熟污泥：初次沉淀污泥和剩余活性污泥經(jīng)消化處理后即稱(chēng)熟污泥或稱(chēng)消化污泥。
(4)化學(xué)污泥：用化學(xué)處理污水所產(chǎn)生的污泥稱(chēng)化學(xué)污泥。
1.污泥的濃縮
污泥的含水率很高(一般在97%以上)，因而體積很大。為了便于污泥的運(yùn)輸、處理和處置，需要降低污泥的含水率。一般的濃縮技術(shù)可使剩余污泥含水率由99%降至97%～98%，初沉污泥的含水率可降至85%。污泥經(jīng)濃縮后仍呈流態(tài)，但體積可以大為減小。
污泥濃縮的方法主要有重力濃縮法、氣浮濃縮法和離心濃縮法。其中以重力濃縮法使用最為廣泛。
2.污泥厭氧消化
污水在處理過(guò)程中產(chǎn)生的污泥，含有高濃度的有機(jī)物，通過(guò)微生物的代謝作用使其降解。但是在自然條件下的分解過(guò)程由于供氧不足產(chǎn)生厭氧狀態(tài)，稱(chēng)之為污泥腐敗。污泥腐敗產(chǎn)物中存在硫化氫及硫醇等惡臭物質(zhì)，對(duì)環(huán)境衛(wèi)生產(chǎn)生嚴(yán)重影響，因此，必須對(duì)污泥進(jìn)行穩(wěn)定處理。污泥穩(wěn)定處理的方法主要有：化學(xué)穩(wěn)定法，即使用化學(xué)藥劑殺死微生物，使污泥在短期內(nèi)不腐敗;生物穩(wěn)定法，即在人工控制條件下，加速污泥中有機(jī)物的分解，使有機(jī)物變?yōu)榉€(wěn)定的無(wú)機(jī)物。生物穩(wěn)定法又分為厭氧消化和好氧消化兩種方法。由于污泥中有機(jī)物濃度很高，在一般情況下多采用厭氧消化法，采用的構(gòu)筑物稱(chēng)為污泥消化池。
污泥厭氧處理又稱(chēng)厭氧消化，即在無(wú)氧條件下，利用兼性菌及專(zhuān)性厭氧菌的作用來(lái)降解有機(jī)污染物。
3.污泥脫水與干化
污泥經(jīng)濃縮處理后，含水率仍然很高，一般在95%—97%左右，體積仍很大。為了便于污泥的運(yùn)輸和最后處置，需要進(jìn)一步降低污泥含水率，將污泥含水率降低至85%以下的過(guò)程稱(chēng)為脫水干化。脫水后的污泥體積大為減小，具有固體的性質(zhì)，呈泥塊狀。污泥脫水的方法主要有自然脫水及污泥烘干、焚燒等。
(1)污泥干化場(chǎng)：污泥干化場(chǎng)的優(yōu)點(diǎn)是：方法簡(jiǎn)單，不需要機(jī)械設(shè)備。但是占地面積大，衛(wèi)生條件差，因而在大型污水處理廠(chǎng)不宜采用。
(2)機(jī)械脫水：機(jī)械脫水的特點(diǎn)是占地面積小，工作效率高，衛(wèi)生條件好。機(jī)械脫水設(shè)備的種類(lèi)很多，常用的有真空過(guò)濾機(jī)、壓力過(guò)濾機(jī)和離心脫水機(jī)等。各種機(jī)械脫水設(shè)備工作的基本原理都是以過(guò)濾介質(zhì)，(一種多孔性物質(zhì))兩面產(chǎn)生的壓力差作為推動(dòng)力的，污泥中的水分被強(qiáng)制通過(guò)過(guò)濾介質(zhì)，固體顆粒被截留在介質(zhì)上，從而使污泥脫水。
命題點(diǎn)13 城市污水的常規(guī)處理工藝
1.一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)污水處理工藝
現(xiàn)代處理污水工藝技術(shù)，按照處理程度，可以分為一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)處理污水工藝。
一級(jí)處理：在污水處理設(shè)施進(jìn)口處，必須設(shè)置格柵，主要是采用物理處理法截留較大的漂浮物，以便減輕后續(xù)處理構(gòu)筑物的負(fù)荷，使之能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)。沉砂池一般設(shè)在格柵后面，也可以設(shè)在初沉池前，目的是去除比重較大的無(wú)機(jī)顆粒。初沉池對(duì)無(wú)機(jī)物有較好的去除效果，一般設(shè)在生物處理構(gòu)筑物的前面。經(jīng)過(guò)一級(jí)處理后的污水BOD5一般可去除30%左右，達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)，只能作為二級(jí)處理的預(yù)處理。
二級(jí)處理：主要去除污水中呈膠體和溶解性狀態(tài)的有機(jī)污染物質(zhì)，通常采用生物處理法。生物處理構(gòu)筑物是處理流程中最主要的部分，利用微生物的代謝作用，將污水中呈溶解性、膠體狀態(tài)的有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為無(wú)害物質(zhì)，從而達(dá)到排放的要求，一般去除率能達(dá)到90%以上，有機(jī)污染物可達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，處理后的五日生化需氧量(BOD5)可降至20—30mg/L。二沉池的主要功能是去除生物處理過(guò)程中所產(chǎn)生的，以污泥形式存在的生物脫落物或已經(jīng)死亡的生物體。
一級(jí)和二級(jí)處理法是城市污水處理經(jīng)常采用的，因此又稱(chēng)為常規(guī)處理法。
三級(jí)處理：在一級(jí)、二級(jí)處理后，用來(lái)進(jìn)一步處理難以降解的有機(jī)物、磷和氮等能夠?qū)е滤w富營(yíng)養(yǎng)化的可溶性無(wú)機(jī)物等。主要處理方法有生物脫氮除磷法、混凝沉淀法、砂濾法、活性炭吸附法、離子交換法和電滲析法等。通過(guò)三級(jí)處理，BOD5能進(jìn)一步降到5 mg/L以下。
2.城市污水廠(chǎng)典型工藝流程
原污水經(jīng)過(guò)一級(jí)處理后進(jìn)入曝氣池(活性污泥法)，在空氣攪拌和供氧的條件下，與活性污泥混合接觸，其中好氧生物降解，將最終分解為二氧化碳，水、氨、氮等。曝氣池混合出水進(jìn)入二次沉淀池后進(jìn)行泥水分離。上部澄清液流入接觸池經(jīng)投氧滅菌后排人受納水體。沉淀的污泥經(jīng)濃縮、厭氧消化和脫水后可進(jìn)行利用。
命題點(diǎn)14 泵站工藝流程和構(gòu)成
2.泵站的格柵
格柵攔截污水中較大的漂浮物及雜質(zhì)，起保護(hù)水泵的作用。
柵條：一般可采用10mm×50mm～10mm×100mm的扁鋼制成，后面橫向支撐可以使用槽鋼(80～100mm)，每隔800～1000mm加1個(gè)，通常預(yù)先制成500mm左右寬度的柵條現(xiàn)場(chǎng)組合而成;人工清除間隙應(yīng)不小于進(jìn)水管渠有效斷面的2倍，機(jī)械清除時(shí)應(yīng)不小于進(jìn)水管渠有效面的1.2倍。
格柵傾斜角度：格柵傾斜角度為45°～75°，一般有機(jī)耙時(shí)采用70°。
大型雨、污水、合流泵站，應(yīng)盡量采用機(jī)械格柵。當(dāng)格柵寬度小于4m時(shí)，一般使用固定式清污機(jī);當(dāng)寬度大于4m，且格柵分為幾個(gè)格時(shí)，可使用移動(dòng)式清污機(jī)。
3.泵站的其他構(gòu)成
泵站還包括：機(jī)器間;溢流井;出水井等。
4.泵站運(yùn)行特點(diǎn)
污水泵站：一般為全日運(yùn)行。
雨水泵站：根據(jù)降雨量決定開(kāi)動(dòng)泵的臺(tái)數(shù)和大小。
合流泵站：降雨時(shí)應(yīng)立即能按著雨水流量來(lái)控制，又要滿(mǎn)足使污水及時(shí)排出。
污水中各種污染物質(zhì)可分為懸浮物質(zhì)、膠體物質(zhì)和溶解性物質(zhì)。污水處理就是利用各種方法將污水中所含有的污染物質(zhì)分離出來(lái)，或轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定和無(wú)害的物質(zhì)從而使污水得到凈化。城市污水處理方法，按原理可分為物理處理法、生物處理法和化學(xué)處理法3類(lèi)。
物理處理法：利用物理作用分離污水中呈懸浮狀態(tài)的固體污染物質(zhì)的處理方法，主要有篩濾法(格柵、篩網(wǎng))、沉淀法(沉砂池、沉淀池)、氣浮法、過(guò)濾法(快濾池、慢濾池)和反滲透法(有機(jī)高分子半滲透膜)等。
生物處理法：利用微生物的代謝作用，使污水中呈溶解性、膠體狀態(tài)的有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的無(wú)害物質(zhì)的處理方法。主要可分為兩大類(lèi)：利用好氧微生物作用的好氧氧化法和利用厭氧微生物作用的厭氧還原法。好氧氧化法廣泛用于處理城市污水，主要有活性污泥法(氧化溝、曝氣池等)，生物膜法(生物轉(zhuǎn)盤(pán)、生物濾池、接觸氧化法等);厭氧還原法主要有厭氧塘，污泥的厭氧消化池等。
化學(xué)處理法：利用化學(xué)反應(yīng)分離污水中的污染物質(zhì)的處理方法，主要有中和、電解、氧化還原和電滲析、氣提、吹脫、萃取等。
命題點(diǎn)12 污泥處理
在污水處理過(guò)程中產(chǎn)生大量污泥，這些污泥的成分非常復(fù)雜，不僅含有很多有毒物質(zhì)(如病原微生物、寄生蟲(chóng)卵以及重金屬離子等)，也含有可利用物質(zhì)(如植物營(yíng)素氮、磷、鉀、有機(jī)物等)。污泥很不穩(wěn)定，不能任意堆積和排放，否則會(huì)影響污水廠(chǎng)的整體效果，危害環(huán)境衛(wèi)生。因此污泥在最終處理前需要進(jìn)行妥善的穩(wěn)定處理。這不僅可以消除污泥的危害，還可以回收污泥中的有用物質(zhì)，以便達(dá)到變害為利，綜合利用的目的。
污泥中干物質(zhì)量約為30～50s/L，含水率高(97%以上)，體積龐大，其處理費(fèi)用較高，約占全廠(chǎng)運(yùn)行費(fèi)用的20%～50%，所以對(duì)污泥處理必須給予充分重視。
沉淀物按其主要成分的不同，可分為污泥和沉渣。以有機(jī)物為主要成分的沉淀物稱(chēng)為污泥。它的特點(diǎn)是：有機(jī)物含量高，易腐化發(fā)臭。有的含有寄生蟲(chóng)卵和病原體，顆粒密度較小(接近水的密度)，含水率高且不易脫水，便于用管道輸送。例如，初次沉淀池和二次沉淀池分離的沉淀物均屬污泥。以無(wú)機(jī)物為主要成分的沉淀物稱(chēng)為沉渣。它的特點(diǎn)是：顆粒較粗，密度較大，含水率不高易于脫水，化學(xué)穩(wěn)定性高，流動(dòng)性差，不易用管道輸送。例如，沉砂池中排出的沉淀物主要為砂、煤屑等，故屬于沉渣。
污泥按其產(chǎn)生的來(lái)源可以分為以下幾類(lèi)：
(1)初次沉淀污泥：來(lái)自初沉池，其性質(zhì)隨污水的性質(zhì)而異。
(2)剩余活性污泥：來(lái)自生物膜法與活性污泥法后的二次沉淀池。
(3)熟污泥：初次沉淀污泥和剩余活性污泥經(jīng)消化處理后即稱(chēng)熟污泥或稱(chēng)消化污泥。
(4)化學(xué)污泥：用化學(xué)處理污水所產(chǎn)生的污泥稱(chēng)化學(xué)污泥。
1.污泥的濃縮
污泥的含水率很高(一般在97%以上)，因而體積很大。為了便于污泥的運(yùn)輸、處理和處置，需要降低污泥的含水率。一般的濃縮技術(shù)可使剩余污泥含水率由99%降至97%～98%，初沉污泥的含水率可降至85%。污泥經(jīng)濃縮后仍呈流態(tài)，但體積可以大為減小。
污泥濃縮的方法主要有重力濃縮法、氣浮濃縮法和離心濃縮法。其中以重力濃縮法使用最為廣泛。
2.污泥厭氧消化
污水在處理過(guò)程中產(chǎn)生的污泥，含有高濃度的有機(jī)物，通過(guò)微生物的代謝作用使其降解。但是在自然條件下的分解過(guò)程由于供氧不足產(chǎn)生厭氧狀態(tài)，稱(chēng)之為污泥腐敗。污泥腐敗產(chǎn)物中存在硫化氫及硫醇等惡臭物質(zhì)，對(duì)環(huán)境衛(wèi)生產(chǎn)生嚴(yán)重影響，因此，必須對(duì)污泥進(jìn)行穩(wěn)定處理。污泥穩(wěn)定處理的方法主要有：化學(xué)穩(wěn)定法，即使用化學(xué)藥劑殺死微生物，使污泥在短期內(nèi)不腐敗;生物穩(wěn)定法，即在人工控制條件下，加速污泥中有機(jī)物的分解，使有機(jī)物變?yōu)榉€(wěn)定的無(wú)機(jī)物。生物穩(wěn)定法又分為厭氧消化和好氧消化兩種方法。由于污泥中有機(jī)物濃度很高，在一般情況下多采用厭氧消化法，采用的構(gòu)筑物稱(chēng)為污泥消化池。
污泥厭氧處理又稱(chēng)厭氧消化，即在無(wú)氧條件下，利用兼性菌及專(zhuān)性厭氧菌的作用來(lái)降解有機(jī)污染物。
3.污泥脫水與干化
污泥經(jīng)濃縮處理后，含水率仍然很高，一般在95%—97%左右，體積仍很大。為了便于污泥的運(yùn)輸和最后處置，需要進(jìn)一步降低污泥含水率，將污泥含水率降低至85%以下的過(guò)程稱(chēng)為脫水干化。脫水后的污泥體積大為減小，具有固體的性質(zhì)，呈泥塊狀。污泥脫水的方法主要有自然脫水及污泥烘干、焚燒等。
(1)污泥干化場(chǎng)：污泥干化場(chǎng)的優(yōu)點(diǎn)是：方法簡(jiǎn)單，不需要機(jī)械設(shè)備。但是占地面積大，衛(wèi)生條件差，因而在大型污水處理廠(chǎng)不宜采用。
(2)機(jī)械脫水：機(jī)械脫水的特點(diǎn)是占地面積小，工作效率高，衛(wèi)生條件好。機(jī)械脫水設(shè)備的種類(lèi)很多，常用的有真空過(guò)濾機(jī)、壓力過(guò)濾機(jī)和離心脫水機(jī)等。各種機(jī)械脫水設(shè)備工作的基本原理都是以過(guò)濾介質(zhì)，(一種多孔性物質(zhì))兩面產(chǎn)生的壓力差作為推動(dòng)力的，污泥中的水分被強(qiáng)制通過(guò)過(guò)濾介質(zhì)，固體顆粒被截留在介質(zhì)上，從而使污泥脫水。
命題點(diǎn)13 城市污水的常規(guī)處理工藝
1.一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)污水處理工藝
現(xiàn)代處理污水工藝技術(shù)，按照處理程度，可以分為一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)處理污水工藝。
一級(jí)處理：在污水處理設(shè)施進(jìn)口處，必須設(shè)置格柵，主要是采用物理處理法截留較大的漂浮物，以便減輕后續(xù)處理構(gòu)筑物的負(fù)荷，使之能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)。沉砂池一般設(shè)在格柵后面，也可以設(shè)在初沉池前，目的是去除比重較大的無(wú)機(jī)顆粒。初沉池對(duì)無(wú)機(jī)物有較好的去除效果，一般設(shè)在生物處理構(gòu)筑物的前面。經(jīng)過(guò)一級(jí)處理后的污水BOD5一般可去除30%左右，達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)，只能作為二級(jí)處理的預(yù)處理。
二級(jí)處理：主要去除污水中呈膠體和溶解性狀態(tài)的有機(jī)污染物質(zhì)，通常采用生物處理法。生物處理構(gòu)筑物是處理流程中最主要的部分，利用微生物的代謝作用，將污水中呈溶解性、膠體狀態(tài)的有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為無(wú)害物質(zhì)，從而達(dá)到排放的要求，一般去除率能達(dá)到90%以上，有機(jī)污染物可達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，處理后的五日生化需氧量(BOD5)可降至20—30mg/L。二沉池的主要功能是去除生物處理過(guò)程中所產(chǎn)生的，以污泥形式存在的生物脫落物或已經(jīng)死亡的生物體。
一級(jí)和二級(jí)處理法是城市污水處理經(jīng)常采用的，因此又稱(chēng)為常規(guī)處理法。
三級(jí)處理：在一級(jí)、二級(jí)處理后，用來(lái)進(jìn)一步處理難以降解的有機(jī)物、磷和氮等能夠?qū)е滤w富營(yíng)養(yǎng)化的可溶性無(wú)機(jī)物等。主要處理方法有生物脫氮除磷法、混凝沉淀法、砂濾法、活性炭吸附法、離子交換法和電滲析法等。通過(guò)三級(jí)處理，BOD5能進(jìn)一步降到5 mg/L以下。
2.城市污水廠(chǎng)典型工藝流程
原污水經(jīng)過(guò)一級(jí)處理后進(jìn)入曝氣池(活性污泥法)，在空氣攪拌和供氧的條件下，與活性污泥混合接觸，其中好氧生物降解，將最終分解為二氧化碳，水、氨、氮等。曝氣池混合出水進(jìn)入二次沉淀池后進(jìn)行泥水分離。上部澄清液流入接觸池經(jīng)投氧滅菌后排人受納水體。沉淀的污泥經(jīng)濃縮、厭氧消化和脫水后可進(jìn)行利用。
命題點(diǎn)14 泵站工藝流程和構(gòu)成
2.泵站的格柵
格柵攔截污水中較大的漂浮物及雜質(zhì)，起保護(hù)水泵的作用。
柵條：一般可采用10mm×50mm～10mm×100mm的扁鋼制成，后面橫向支撐可以使用槽鋼(80～100mm)，每隔800～1000mm加1個(gè)，通常預(yù)先制成500mm左右寬度的柵條現(xiàn)場(chǎng)組合而成;人工清除間隙應(yīng)不小于進(jìn)水管渠有效斷面的2倍，機(jī)械清除時(shí)應(yīng)不小于進(jìn)水管渠有效面的1.2倍。
格柵傾斜角度：格柵傾斜角度為45°～75°，一般有機(jī)耙時(shí)采用70°。
大型雨、污水、合流泵站，應(yīng)盡量采用機(jī)械格柵。當(dāng)格柵寬度小于4m時(shí)，一般使用固定式清污機(jī);當(dāng)寬度大于4m，且格柵分為幾個(gè)格時(shí)，可使用移動(dòng)式清污機(jī)。
3.泵站的其他構(gòu)成
泵站還包括：機(jī)器間;溢流井;出水井等。
4.泵站運(yùn)行特點(diǎn)
污水泵站：一般為全日運(yùn)行。
雨水泵站：根據(jù)降雨量決定開(kāi)動(dòng)泵的臺(tái)數(shù)和大小。
合流泵站：降雨時(shí)應(yīng)立即能按著雨水流量來(lái)控制，又要滿(mǎn)足使污水及時(shí)排出。