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安徽建筑大学污废水深度处理技术论文专业：xx级市政工程学生姓名：xxxx学号：xxxxx课题：污水深度处理工艺的综述与比较指导教师:xxxxxx年xx月xx日污水深度处理工艺的综述与比较摘要：为了达到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，污水经过城市污水或工业废水经一级、二级处理后必须进行深度处理。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。深度处理的方法有：絮凝沉淀法、砂滤法、活性炭法、臭氧氧化法、膜分离法、离子交换法、电解处理、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适用技术对我们的城市污水深度处理处理工程设计和建设都有重要的意义。关键词：城市污水；污水深度处理工艺；优缺点引言:目前,饮用水水质安全正受到人们普遍关注,而国家现行的水质标准也在不断提高.为了满足日益严格的饮用水水质标准,深度处理工艺正在成为技术改造的主要途径。污水深度处理，也称高级处理或三级处理。它是将二级处理出水再进一步进行物理、化学和生物处理，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要求。深度处理常见的方法有以下几种。1.絮凝沉淀法1.1絮凝沉淀法概述絮凝沉淀处理利用絮凝剂使水中悬浮颗粒发生凝聚沉淀的时处理过程。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处理时，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，水的沉淀处理效率不仅取决于颗粒沉速，而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、过滤等水处理过程中起着强化和提高处理效率的作用。1.2絮凝沉淀法工艺特点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；处理过的水中盐份少；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，运输。2.砂虑法2.1砂虑法概述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,从而实现液体和固体的分离.其中的悬浮颗粒和胶体就被截留在滤料的表面和内部空隙中，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。石英砂滤器是利用一种或几种过滤介质，常温操作、耐酸碱、氧化，PH适用范围为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，泥垢等污染物很快被冲走，耗水量少，按用户要求可设置全自动功能。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，从而达到过滤的目的。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。其过滤精度在0.005-0.01m之间,可有效去除胶体微粒及高分子有机物。2.2砂虑法应用电凝聚——砂滤法处理羊皮制革染色废水,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。处理出水水质好于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应和物理分离的综合过程。利用金属电极(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处理后得到净化[2]。3.活性炭吸附法3.1活性炭吸附法的原理1）依靠自身独特的孔隙结构活性炭是一种主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，微孔的内表面积可能相当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）分子之间相互吸附的作用力也叫“凡德瓦引力”。虽然分子运动速度受温度和材质等原因的影响，但它在微环境下始终是不停运动的。由于分子之间拥有相互吸引的作用力，当一个分子被活性炭内孔捕捉进入到活性炭内孔隙中后，由于分子之间相互吸引的原因，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。3.2臭氧氧化法臭氧氧化能力很强，O3+2H++2e→O2+H2O反应体系的标准电极电位E=2.07V。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，O3分解产生自由基的速度很快.新生成的羟基自由基尤其活泼，氧化能力更强，反应体系的标准电极电位为2.80V。臭氧与水中有机物的反应十分复杂，既有臭氧的直接氧化反应，也有新生自由基的氧化反应。这与反应条件与有机物的性质密切相关，酸性条件下，臭氧分解慢，O3的直接氧化反应起主要作用；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去除率增加，氧化率提高。另外，温度升高，臭氧分解速度加快，且化学反应速率提高，所以高温有利于有机物氧化。图1臭氧降解印染废水研究实验装置3.3臭氧活性炭吸附法特点后臭氧投加量是一个重要的参数，一般为1.5～2.5mg/L。因为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试验确定。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，降低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进臭氧投加方式、更高效的利用臭氧氧化作用是今后的研究重点。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主要是微孔吸附作用。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。试验结果表明，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％～86.7％，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，使活性炭能够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、触媒和化学反应活性的多功能载体。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处理的协同作用，从而延长活性炭的工作周期，大大提高处理效率，改善出水水质，并能处理那些采用单纯生化处理或炭吸附法法所不能去除的污染物质。试验证明生物活性炭的处理效果只与空床接触时间（EBCT）有关，在同样的接触时间下，处理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,能提高炭粒周围有机物浓度,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,反应器内的微生物具有更高活性,能够有效代谢难降解、难吸附有机物[5]。3.4臭氧活性炭吸附法应用1）活性炭具有强大的吸附功能,能够有效去除色度、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处理工艺,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处理方面有较大优势。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处理的工业废水之一。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,这类废水处理后很难达标排放,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处理,以保证该废水处理后的达标排放。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主要的饮用水深度处理技术之一,在国内外得到了应用,但是在运行中也陆续发现了一些新的水质问题,成为威胁饮用水水质安全的潜在因素.针对以上问题,对生产规模的臭氧生物活性炭组合工艺(60万m3d)进行了系统调查研究,包括微生物安全性、水生动物过度滋生和化学稳定性等,期间并结合中试(10m3h)进行了研究.结果表明,臭氧生物活性炭技术在微生物安全方面是可靠的,应加强运行管理;臭氧生物活性炭工艺在运行过程中,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,而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]。4.膜分离技术4.1膜分离技术的原理利用膜的选择性（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。膜本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4.2膜分离技术的特点表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，除了透析膜主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。反渗透和纳滤作为主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。4.3膜分离技术的应用膜分离技术具有高效、节能，工艺过程简单，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。本文主要介绍膜分离技术在纯净水处理中的应用[7]。膜分离技术是一种新型的高效分离技术[8]。研究表明,将超滤膜技术用于城市污水的深度处理,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,并在一定程度上降低BOD、COD、总氮和总磷等污染物浓度,获得稳定优异的中水水质.为了使该项技术早日实现在北京市乃至全国的工业化应用,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处理厂二级出水为处理对象,开展了500t/d超滤膜城市污水深度处理中水回用中试试验研究[9]。虽然膜分离技术的广泛成熟应用在许多方面离产业化要求还有很长的距离，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深入，膜分离技术应将得到更加广泛的应用。5.离子交换法5.1离子交换法的原理离子交换法是以圆球形树脂(离子交换树脂)过滤原水，水中的离子会与固定在树脂上的离子交换。常见的两种离子交换方法分别是硬水软化和去离子法。硬水软化主要是用在反渗透(RO)处理之前，先将水质硬度降低的一种前处理程序。软化机里面的球状树脂，以两个钠离子交换一个钙离子或镁离子的方式来软化水质。离子交换树脂利用氢离子交换阳离子，而以氢氧根离子交换阴离子；以包含磺酸根的苯乙烯和二乙烯苯制成的阳离子交换树脂会以氢离子交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交换