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生化法

污水生化處理屬于二級(jí)處理，以去除不可沉懸浮物和溶解性可生物降解有機(jī)物為主要目的，其工藝構(gòu)成多種多樣，可分成活性污泥法、AB法、A/O法、A2/O法、SBR法、氧化溝法、穩(wěn)定塘法、土地處理法等多種處理方法。日前大多數(shù)城市污水處理廠都采用活性污泥法。生物處理的原理是通過(guò)生物作用，尤其是微生物的作用，完成有機(jī)物的分解和生物體的合成，將有機(jī)污染物轉(zhuǎn)變成無(wú)害的氣體產(chǎn)物（CO2）、液體產(chǎn)物（水）以及富含有機(jī)物的固體產(chǎn)物（微生物群體或稱生物污泥）；多余的生物污泥在沉淀池中經(jīng)沉淀池固液分離，從凈化后的污水中除去。

在污水生化處理過(guò)程中，影響微生物活性的因素可分為基質(zhì)類(lèi)和環(huán)境類(lèi)兩大類(lèi)：

基質(zhì)類(lèi)包括營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，如以碳元素為主的有機(jī)化合物即碳源物質(zhì)、氮源、磷源等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、以及鐵、鋅、錳等微量元素；另外，還包括一些有毒有害化學(xué)物質(zhì)如酚類(lèi)、苯類(lèi)等化合物、也包括一些重金屬離子如銅、鎘、鉛離子等。

環(huán)境類(lèi)影響因素主要有：

(1）溫度。溫度對(duì)微生物的影響是很廣泛的，盡管在高溫環(huán)境（50～70）和低溫環(huán)境（-5～0）中也活躍著某些類(lèi)的細(xì)菌，但污水處理中絕大部分微生物最適宜生長(zhǎng)的溫度范圍是20-30。在適宜的溫度范圍內(nèi)，微生物的生理活動(dòng)旺盛，其活性隨溫度的增高而增強(qiáng)，處理效果也越好。超出此范圍，微生物的活性變差，生物反應(yīng)過(guò)程就會(huì)受影響。一般的，控制反應(yīng)進(jìn)程的最高和最低限值分別為35和10。

（2）菌膠團(tuán)解體，處理效果急劇惡化。

(3）溶解氧。對(duì)好氧生物反應(yīng)來(lái)說(shuō)，保持混合液中一定濃度的溶解氧至關(guān)重要。當(dāng)環(huán)境中的溶解氧高于0.3mg/l時(shí)，兼性菌和好氧菌都進(jìn)行好氧呼吸；當(dāng)溶解氧低于0.2-0.3mg/l接近于零時(shí)，兼性菌則轉(zhuǎn)入?yún)捬鹾粑^大部分好氧菌基本停止呼吸，而有部分好氧菌（多數(shù)為絲狀菌）還可能生長(zhǎng)良好，在系統(tǒng)中占據(jù)優(yōu)勢(shì)后常導(dǎo)致污泥膨脹。一般的，曝氣池出口處的溶解氧以保持2mg/l左右為宜，過(guò)高則增加能耗，經(jīng)濟(jì)上不合算。

在所有影響因素中，基質(zhì)類(lèi)因素和PH值決定于進(jìn)水水質(zhì)，對(duì)這些因素的控制，主要靠日常的監(jiān)測(cè)和有關(guān)條例、法規(guī)的嚴(yán)格執(zhí)行。對(duì)一般城市污水而言，這些因素大都不會(huì)構(gòu)成太大的影響，各參數(shù)基本能維持在適當(dāng)范圍內(nèi)。溫度的變化與氣候有關(guān)，對(duì)于萬(wàn)噸級(jí)的城市污水處理廠，特別是采用活性污泥工藝時(shí)，對(duì)溫度的控制難以實(shí)施，在經(jīng)濟(jì)上和工程上都不是十分可行的。因此，一般是通過(guò)設(shè)計(jì)參數(shù)的適當(dāng)選取來(lái)滿足不同溫度變化的處理要求，以達(dá)到處理目標(biāo)。因此，工藝控制的主要目標(biāo)就落在活性污泥本身以及可通過(guò)調(diào)控手段來(lái)改變的環(huán)境因素上，控制的主要任務(wù)就是采取合適的措施，克服外界因素對(duì)活性污泥系統(tǒng)的影響，使其能持續(xù)穩(wěn)定地發(fā)揮作用。

實(shí)現(xiàn)對(duì)生物反應(yīng)系統(tǒng)的過(guò)程控制關(guān)鍵在于控制對(duì)象或控制參數(shù)的選取，而這又與處理工藝或處理目標(biāo)密切相關(guān)。

微生物包括細(xì)菌、病毒、真菌等。污水處理中，常用的菌種有：污水處理菌種、cod去除菌劑、氨氮去除菌種、總氮去除菌種、總磷去除菌種、工業(yè)污水治理菌種等等。

前已述及溶解氧是生物反應(yīng)類(lèi)型和過(guò)程中一個(gè)非常重要的指示參數(shù)，它能直觀且比較迅速地反映出整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，運(yùn)行管理方便，儀器、儀表的安裝及維護(hù)也較簡(jiǎn)單，這也是近十年中國(guó)新建的污水處理廠基本都實(shí)現(xiàn)了溶解氧現(xiàn)場(chǎng)和在線監(jiān)測(cè)的原因。

三級(jí)處理

對(duì)水的深度處理，它將經(jīng)過(guò)二級(jí)處理的水進(jìn)行脫氮、脫磷處理，用活性炭吸附法或反滲透法等去除水中的剩余污染物，并用臭氧或氯消毒殺滅細(xì)菌和病毒，然后將處理水送入中水道，作為沖洗廁所、噴灑街道、澆灌綠化帶、工業(yè)用水、防火等水源。

由此可見(jiàn)，污水處理工藝的作用僅僅是通過(guò)生物降解轉(zhuǎn)化作用和固液分離，在使污水得到凈化的同時(shí)將污染物富集到污泥中，包括一級(jí)處理工段產(chǎn)生的初沉污泥、二級(jí)處理工段產(chǎn)生的剩余活性污泥以及三級(jí)處理產(chǎn)生的化學(xué)污泥。由于這些污泥含有大量的有機(jī)物和病原體，而且極易腐敗發(fā)臭，很容易造成二次污染，消除污染的任務(wù)尚未完成。污泥必須經(jīng)過(guò)一定的減容、減量和穩(wěn)定化無(wú)害化處理井妥善處置。污泥處理處置的成功與否對(duì)污水廠有重要的影響，必須重視。如果污泥不進(jìn)行處理，污泥將不得不隨處理后的出水排放，污水廠的凈化效果也就會(huì)被抵消掉。所以在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，污水處理過(guò)程中的污泥處理也是相當(dāng)關(guān)鍵的。

方法原理

常用的水處理方法有：

（一）沉淀物過(guò)濾法

（二）硬水軟化法

（三）活性炭吸附法

（四）去離子法

（五）逆滲透法

（六）超過(guò)濾法

（七）蒸餾法

（八）紫外線消毒法

（九）生物化學(xué)法。

(十) 混合離子交換法

去離子法

去離子法的目的是將溶解於水中的無(wú)機(jī)離子排除，與硬水軟化器一樣，也是利用離子交換樹(shù)脂的原理。在這 使用兩種樹(shù)脂-陽(yáng)離子交換樹(shù)脂與陰離子交換樹(shù)脂。陽(yáng)離子交換樹(shù)脂利用氫離子（H+）來(lái)交換陽(yáng)離子；而陰離子交換樹(shù)脂則利用氫氧根離子（OH-）來(lái)交換陰離子，氫離子與氫氧根離子互相結(jié)合成中性水，其反應(yīng)方程式如下：

M+x+xH-Re→M-M-Rex+xH+1

A-z+zOH-Re→A-Rez+zOH-1

上式中的的M+x表陽(yáng)離子，x表電價(jià)數(shù)，M+x陽(yáng)離子與陽(yáng)離子樹(shù)脂上H-Re的氫離子交換，A-z則表陰離子，z表電價(jià)數(shù)，A-z與陰離子交換樹(shù)脂結(jié)合後，釋放出OH-離子。H+離子與OH-離子結(jié)合後即成中性的水。

這些樹(shù)脂之吸附能力耗盡之後也需要再還原，陽(yáng)離子交換樹(shù)脂需要強(qiáng)酸來(lái)還原；相反的，陰離子則需要強(qiáng)堿來(lái)還原。陽(yáng)離子交換樹(shù)脂對(duì)各種陽(yáng)離子的吸附力有所差異，它們的強(qiáng)弱程度及相對(duì)關(guān)系如下：

Ba2+>Pb2+>Sr2+>Ca2+>Ni2+>Cd2+>CU2+>Co2+>Zn2+>Mg2+>Ag1+>Cs1+>K1+>NH41+>Na1+>H1+

陰離子交換樹(shù)脂與各陰離子的親合力強(qiáng)度如下：

S02-4+>I->NO3->NO2->Cl->HCO3->OH->F-

如果陰離子交換樹(shù)脂消耗殆盡而沒(méi)有還原，則吸附力最弱的氟就會(huì)逐漸出現(xiàn)在透析用水中，造成軟骨病，骨質(zhì)疏松癥及其它骨病變；如果陽(yáng)離子交換樹(shù)脂消耗盡了，氫離子也會(huì)出現(xiàn)在透析用水之中，造成水質(zhì)酸性的增加，所以去離子功能是否有效，需要時(shí)常監(jiān)視。一般是*水質(zhì)的電阻系數(shù)（resistivity）或傳導(dǎo)度（conductivity）來(lái)判斷。去離子法所使用的離子交換樹(shù)脂同樣也會(huì)造成細(xì)菌的繁殖引起菌血癥，這是值得注意的一點(diǎn)。

反滲透法

反滲透法可以有效的清除溶解於水中的無(wú)機(jī)物，有機(jī)物，細(xì)菌，熱原及其它顆粒等，是透析用水之處理中最重要的一環(huán)。要了解"反滲透"原理之前，要先解釋"滲透（osmosis）的觀念。所謂滲透是指以半透膜隔開(kāi)兩種不同濃度的溶液，其中溶質(zhì)不能透過(guò)半透膜，則濃度較低的一方水分子會(huì)通過(guò)半透膜到達(dá)濃度較高的另一方，直到兩側(cè)的濃度相等為止。在還沒(méi)達(dá)到平衡之前，可以在濃度較高的一方逐漸施加壓力，則前述之水分子移動(dòng)狀態(tài)會(huì)暫時(shí)停止，此時(shí)所需的壓力叫作 "滲透壓 (osmotic pressure)"，如果施加的力量大於滲透壓時(shí)，則水份的移動(dòng)會(huì)反方向而行，也就是從高濃度的一側(cè)流向低濃度的一側(cè)，這種現(xiàn)象就叫作"反滲透"。反滲透的純化效果可以達(dá)到離子的層面，對(duì)於單價(jià)離子（monovalent　ions）的排除率（rejection　rate）可達(dá)90%-98%，而雙價(jià)離子（divalent ions）可達(dá)95%-99%左右（可以防止分子量大於200道爾敦的物質(zhì)通過(guò)）。

反滲透水處理常用的半透膜材質(zhì)有纖維質(zhì)膜（cellulosic），芳香族聚醞胺類(lèi)（aromatic polyamides），polyimide或polyfuranes等，至於它的結(jié)構(gòu)形狀有螺旋型（spiral wound），空心纖維型（hollow fiber）及管狀型（tubular）等。至於這些材質(zhì)中纖維素膜的優(yōu)點(diǎn)是耐氯性高，但在堿性的條件下（pH ≥8.0）或細(xì)菌存在的狀況下，使用壽命會(huì)縮短。polyamide的缺點(diǎn)是對(duì)氯及氯氨之耐受性差。

如果反滲透前沒(méi)有作好前置處理則滲透膜上容易有污物堆積，例如鈣，鎂，鐵等離子，造成反滲透功能的下降；有些膜（如polyamide）容易被氯與氯氨所破壞，因此在反滲透膜之前要有活性碳及軟化器等前置處理。反滲透雖然價(jià)錢(qián)較高，因?yàn)橐话惴礉B透膜的孔徑約在l0A以下，它可以排除細(xì)菌，病毒及熱原甚至各種溶解性離子等，所以在準(zhǔn)備血液透析析釋用水最好準(zhǔn)備這一道步驟。

反滲透系統(tǒng)的調(diào)試工作顯得尤為重要。我們可以從以下幾個(gè)方面來(lái)掌握：

運(yùn)行條件

運(yùn)行前準(zhǔn)備

試車(chē)運(yùn)行

分離流程

反滲透膜分離工藝設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的流程有如下幾種：

一級(jí)一段法這種方式是料液進(jìn)入膜組件后，濃縮液和產(chǎn)水被連續(xù)引出，這種方式水的回收率不高，工業(yè)應(yīng)用較少。另一種形式是一級(jí)一段循環(huán)式工藝，它是將濃水一部分返回料液槽，這樣濃溶液的濃度不斷提高，因此產(chǎn)水量大，但產(chǎn)水水質(zhì)下降。

一級(jí)多段法當(dāng)用反滲透作為濃縮過(guò)程時(shí)，一次濃縮達(dá)不到要求時(shí)，可以采用這種多步式方式，這種方式濃縮液體體積可減少而濃度提高，產(chǎn)水量相應(yīng)加大。

兩級(jí)一段法當(dāng)海水除鹽率要求把NaCl從35000 mg/L降至500mg/L時(shí)，則要求除鹽率高達(dá)98.6%如一級(jí)達(dá)不到時(shí)，可分為兩步進(jìn)行。即第一步先除去NaCl 90%，而第二步再?gòu)牡谝徊匠鏊腥コ齆aCl 89%，即可達(dá)到要求。如果膜的除鹽率低，而水的滲透性又高時(shí)，采用兩步法比較經(jīng)濟(jì)，同時(shí)在低壓低濃度下運(yùn)行時(shí)，可提高膜的使用壽命。

多級(jí)反滲透流程在此流程中，將第一級(jí)濃縮液作為第二級(jí)的供料液，而第二級(jí)濃縮液再作為下一級(jí)的供料液，此時(shí)由于各級(jí)透過(guò)水都向體外直接排出，所以隨著級(jí)數(shù)增加水的回收率上升，濃縮液體體積減少濃度上升。為了保證液體的一定流速，同時(shí)控制濃差極化，膜組件數(shù)目應(yīng)逐漸減少。