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廢水處理(sewagetreatment,wastewatertreatment):為使污水達到排水某一水體或再次使用的水質要求,并對其進行凈化的過程。污水處理被廣泛應用于建筑、農業,交通、能源、石化、環保、城市景觀、醫療、餐飲等各個領域,也越來越多地走進尋常百姓的日常生活。

按污水來源分類,污水處理一般分為生產污水處理和生活污水處理。生產污水包括工業污水、農業污水以及醫療污水等,而生活污水就是日常生活產生的污水,是指各種形式的無機物和有機物的復雜混合物,包括:①漂浮和懸浮的大小固體顆粒;②膠狀和凝膠狀擴散物;③純溶液。

按污水的性質來分,水的污染有兩類:一類是自然污染;另一類是人為污染。當前對水體危害較大的是人為污染。水污染可根據污染雜質的不同而主要分為化學性污染、物理性污染和生物性污染三大類。污染物主要有:(1)未經處理而排放的工業廢水;(2)未經處理而排放的生活污水;(3)大量使用化肥、農藥、除草劑的農田污水;(4)堆放在河邊的工業廢棄物和生活垃圾;(5)水土流失;(6)礦山污水。

由于在污水中,工業廢水占了很大比重,而且對環境的影響更加嚴重,所以工業廢水的處理也收到了更大的關注。本文主要通過幾個具體的例子,介紹目前工業產業中常見的污水類型,并且提供相應的解決方案。

橡膠產業的廢水處理

近年來,我國天然橡膠產業快速發展,橡膠加工企業廢水處理難題日益凸顯。作為生產四大工業基礎原料之一的天然橡膠行業,在我國經濟社會發展中一直發揮著不可替代的作用。但制膠廢水處理問題始終是行業難點,也是行業研究熱點,因為制膠廢水是造成水環境污染的重要原因之一。

據了解,天然橡膠制膠過程會產生大量高濃度有機廢水,若不經處理直接排入水體,會耗盡水中的溶解氧,導致魚蝦滅跡、水體惡臭。特別是廢水中高含量的氮成分,不但對人體有害,還可能造成水體富營養化。云南省各級政府高度重視制膠廢水處理問題,曾經采取過多種措施治污,效果卻不盡人意,這與行業治污基礎薄弱有著直接關系。

最常用的工藝有3種,即自然氧化塘工藝、厭氧塘+兼性塘+一體化氧化溝工藝、厭氧+好氧生物接觸氧化工藝。

自然氧化塘工藝較為傳統,運用得最早,也最普遍,目前仍有80%左右的企業使用。這項工藝投資較少,采用機械設備少,運行管理簡便,不需要對污泥進行處理;但其占地面積大,廢水處理停留時間長,抗沖擊負荷能力弱,處理效果和系統穩定性較差。厭氧塘+兼性塘+一體化氧化溝工藝在穩定塘后增加了一體化氧化溝處理,以提高廢水處理的穩定性。雖然穩定性好、運行管理方便,但這項工藝對污泥控制有較嚴格的要求,控制不當易出現污泥膨脹、泡沫、上浮、沉積等現象。厭氧+好氧生物接觸氧化工藝在穩定塘后增加生物膜法,進一步處理廢水。這項工藝系統同樣具有良好的穩定性和簡便的運行管理,且設備故障率低,即使生物膜自行脫落也不會造成堵塞。

以上三種工藝沒有完全的優勝策略,需要根據不同企業的情況,結合自身特點進行分布。

紡織業的污水處理

紡織印染廢水工業是一個用水量大、廢水有機含量高,污染高的行業。紡織印染廢水主要來源于漿(織布)廢水、精煉廢水、漂白廢水、絲光廢水、染色廢水、印花廢水、整理廢水等工序。對紡織印染廢水的治理,首先也應該以防為主,積極改造生產工藝和設備,減少廢物和廢料的產生;通過逆流用水和重復用水來減少污染物的排放量,提高水的回用率;回用染化原料,降低生產成本,又減輕環境污染,一舉多得,最終的廢水再經處理排放。

紡織印染廢水由于具有廢水量大、水質復雜、水質水量變化大的特點,其治理比較復雜,它的處理一般也劃分一級,二級,三級三個處理階段。一級處理多采用格柵、預沉池或初沉池,用簡單的物理機械法或化學法使廢水中懸浮物或塊狀體分離出來,或中和廢水的酸堿度。二級處理多是生物化學處理,可有效地去除膠狀的溶解性有機污染物,有效地改善水質,廢水可生化性較好時,可選擇生化法;當廢水可生化性較差時,可選擇化學法,如混凝沉淀或加壓氣浮等方法。三級處理多采用物理法或化學法,對其進行深度處理,達標排放或回用。

池塘水的凈化處理

我們知道水的酸堿度、濁度…等,這些因素直接影響著水質的高低。我們常見的濾料有火山沸石,椰殼活性炭,交換軟樹脂和麥飯石…等等。濾材種類不同,其功能亦不同,但其主要的目的皆為凈化水質,讓水質可以調整至適合魚兒生存的環境。經由過濾后,所有的水樣之濁度皆下降,代表濾材可以有效過濾水中之懸浮粒子。由于椰殼活性炭、吸氨沸石、日本火山沸石皆具有孔隙、大的比表面積,因此可以有效吸附水中雜質,降低水中濁度。海沙由于其顆粒細小,因此可以有效濾除雜質,但其對于pH值的改善不如椰殼活性炭好。加入明礬可以提升過濾的效果,但水樣之pH值卻因此而由中性變為酸性。使用椰殼活性炭可將濁度值降至最低,且其顏色之改變是由肉眼就可明顯發現。

濾材高度越高,濁度值越低,這是因為水樣通過濾材的長度越長,被濾材過濾或吸附的雜質越多,也因此其濁度值會越低。不同的過濾速度,對于濁度和pH值并未有太大的改變,可能是因為我們的過濾速度差異不大所致。過濾溫度對于濁度值的影響不大,可能是因為我們的加熱溫度只到60℃并非很高,或是水中并未含有一些聚合粒子,因此溫度提高并未對其產生影響。

海沙的過濾效果和經濟效益最佳,因其不需要成本;但椰殼活性炭對于脫色、除臭的效果最佳,因此若要凈化家中的飲用水,建議採用椰殼活性炭當作濾材,因其可以去除自來水中的余氯,且亦能降低水中硬度,使水的口感更佳。過實驗可知,若要改善水質,可以經由馬達抽取池塘水,利用海沙或是活性炭作為濾材進行過濾,可以使池塘的水變得澄清與適合魚兒生存。

食品產業廢水處理

一.物理處理法是指應用物理作用改變廢水成分的處理方法。用于食品工業廢水處理的物理處理法有篩濾、撇除、調節、沉淀、氣浮、離心分離、過濾、微濾等。前五種工藝多用于預處理或一級處理,后三種主要用于深度處理。

(1)篩濾。篩濾是預處理中使用最廣泛的一種方法。主要作用是從廢水中分離出較粗的分散性懸浮固體物。所用的設備有格柵和格篩。格柵攔截較粗的懸浮固體,其作用是保護水泵和后續處理設備。食品工業廢水中常用的格篩有固定篩、轉動篩和震動篩等,格篩最常用的孔徑是10—40目。

(2)撇除。某些食品工業廢水中含有大量的油脂,這些油脂必須在進入生物處理工藝前予以除去,否則會造成管道、水泵和一些設備的堵塞,還會對生物處理工藝造成一定的影響。此外,油脂除去并回收又有較大的經濟價值。廢水中的油脂根據其物理狀態可分為游離漂浮狀和乳化狀兩大類。通常隔油池除去漂浮狀油脂。隔油池對漂浮狀油脂的去處率可達90%以上。如果處理流程中設有調節池或沉淀池,則隔油池可與調節池或初沉池合用統一構筑物,可節省投資和占地。對小型處理系統,可設油水分離器撇油。

(3)調節。對于水質水量變化幅度大的食品工業廢水,常設置調節池對廢水的水質和水量進行調節,調節時間一般為6—24h,多為6—12h左右。調節池容量為日處理廢水量的15%—50%。

(4)沉淀。沉淀是用來除去原廢水中無機固體物和有機固體物,以及分離生物處理工藝中的固相和液相。用沉砂池除去原廢水中的無機固體物;用初沉池除去原廢水中的有機固體物;用二沉池分離生物處理工藝中的生物相和液相,沉砂池一般設在格柵和格篩之后。為了清除廢水中無機固體物表面的有機物,避免廢水中有機固體物在沉砂池中產生沉淀,可采用曝氣沉砂池。采用初沉池可降低后續工藝的負荷。初沉池除去懸浮固體的效果與加工的原料和產品有關。按池中的水流方向分為平流沉淀池、豎流沉淀池、輻流沉淀池。為了提高沉淀池的沉淀效率,可在沉淀池內設置平行的斜板或斜管而成斜板(管)沉淀池。一般沉淀時間1.5—2.0h。

(5)氣浮。氣浮主要用于除去食品工業廢水中的乳化油、表面活性物質和其他懸浮固體。有真空式氣浮、加壓溶氣氣浮和散氣管(板)式氣浮。當廢水進入容器氣浮池之前,往水中投加化學混凝劑或助凝劑,可提高乳化油脂和膠體懸浮顆粒的去除率。據資料介紹,氣浮可除去90%以上的油脂和40%—80%的BOD5和SS。氣浮池HRT一般30min。

二.化學處理法是指應用化學原理和化學作用將廢水中的污染物成分轉化為無害物質,使廢水得到凈化。污染物在經過化學處理過程后改變了化學本性,處理過程中總是伴隨著化學變化。用食品工業廢水的化學處理法有中和、混凝、電解、氧化還原、離子交換、膜分離法等。

(1)混凝法。食品工業廢水處理中所用的化學處理工藝主要是混凝法?;炷ú荒軉为毷褂?,必須與物理處理工藝的沉淀、澄清法或氣浮法結合使用,構成混凝沉淀或混凝氣浮,混凝沉淀可作為生物處理的預處理,也可作為生物處理后的深度處理?;炷恋矸ㄊ撬幚淼囊粋€重要方法。對于一些膠體顆粒較小、或是一些膠體溶液,難以或不能發生沉降的廢水加入化學混凝劑,使其形成易于沉降的大顆粒而去除。廢水中呈膠體狀態的蛋白質和多糖類物質,經加藥混凝沉淀即有較好的去除效果。常用的藥劑有:石灰、硫酸亞鐵、三氯化鐵和硫酸鋁等。石灰一般不單獨使用,常與其他藥劑配合使用,最佳投藥量和pH值宜通過試驗確定。

(2)氧化還原?;瘜W氧化還原是轉化廢水中污染物的有效方法。廢水中呈溶解狀態的無機物和有機物,通過化學反應被氧化或還原為微毒或無毒的物質,或者轉化成容易與水分離的形態,從而達到處理的目的。

(3)離子交換。離子交換主要是利用離子交換劑對水中存在的有害離子(包括有機的及無機的)進行交換去除的方法。

三.生物化學處理法是有機廢水處理系統中最重要的過程之一。在食品工業的廢水處理中,生物處理工藝可分為好氧工藝、厭氧工藝、穩定塘、土地處理以及由上述工藝的結合而形成的各種各樣的組合工藝。食品廢水是有機廢水,生物法是主要的二級處理工藝,目的在于降解COD、BOD5。好氧生物處理工藝根據所利用的微生物的生長形式分為活性污泥工藝和膜法工藝。前者包括傳統活性污泥法、階段曝氣法、生物吸附法、完全混合法、延時曝氣法、氧化溝、間歇活性污泥法(SBR)等。后者包括生物濾池、塔式生物濾池、生物轉盤、活性生物濾池、生物接觸氧化法、好氧流化床等。一般好氧處理對低濃度廢水效果較好。厭氧生物處理工藝適用于食品工業廢水,主要原因是廢水中含易生物降解的高濃度有機物,且無毒性。此外,厭氧處理動力消耗低,產生的沼氣可作為能源,生成的剩余污泥量少,厭氧處理系統全部密閉,利于改善環境衛生,可以季節性或間歇性運轉,污泥可長期儲存。

家庭廢水的重復利用

我們在生活中,時時處處都會用到水,洗菜、做飯、洗衣、洗澡、沖廁、拖地板等等,每完成一個生活步驟,可能就會產生不少污水。這些污水往往直接排入下水道,造成了相當大的水資源浪費。提倡低碳生活,首先要從我做起,保護好環境、節約用水。那么,如何在我們的居家生活中,合理利用這些污水,減輕對水資源的浪費呢?

一般來說,家庭用水最集中的地方是廚房、洗手間和衛生間,也是生活廢水產生的主要區域,廚房、洗手間產生的生活廢水從理論上應該可以用來給衛生間沖洗廁所使用的??墒?,在以往的裝修施工中,廚房、洗手間和衛生間的下水道走管設計大致成一個平面,生活廢水無法回收利用。

我們可以在家庭內部水電裝修的時候稍微改動一下。廚房、洗手間的水槽位置本來就比較高,可以適當抬高下方下水管道的水平鋪設高度,將這兩處的廢水引流到衛生間。管道可以隱蔽鋪設在家庭墻面內,或者是壁柜里面,這樣不至于影響房間內部美觀。在衛生間內設立一個較大儲水桶(箱),與廁所坐便器的儲水箱連接,或者連接到廁所蹲位的沖水管道上。在儲水桶(箱)的側面頂端設立溢出管道,將儲水桶(箱)內滿溢的水導流進入下水管道。儲水桶(箱)下部還可設立出水閥門供沖洗拖把使用。具體實施方法參見附圖所示:在衛生間設立儲水桶(1),下端分別連接馬桶水箱(2)和出水籠頭(6);從廚房盥洗池(3)和洗手間盥洗池(4)接出的排水管(5)連接到儲水箱(1)上方;儲水箱(1)上方留有溢出排水管(7)連通到住房的總排水管(8)。通過這樣的設計,我們就可以比較充分的利用家庭生活廢水,達到節約用水的目的了。

中國廢水處理的現狀

我國污水處理產業發展進步較晚,建國以來到改革開放前,我國污水處理的需求主要是以工業和國防尖端使用為主。改革開放后,國民經濟的快速發展,人民生活水平的顯著提高,拉動了污水處理的需求。進入二十世紀九十年代后,我國污水處理產業進入快速發展期,污水處理需求的增速遠高于全球水平。

伴隨著污水處理市場的快速發展,我國污水處理產量也結束了長期徘徊的局面,實現了高速增長。我國污水處理產量從2000年的46萬噸增長到2004年的236萬噸,年平均增長率在82.6%,占國內市場需求的比重也由2000年的24.47%提高到2004年的52.80%。而同期,世界污水處理產量則僅以6%左右的速度增長。

從總體上看,我國污水處理正在經歷由規模小、水平低、品種單一、嚴重不能滿足需求到具有相當規模和水平、品種質量顯著提高和初步滿足國民經濟發展要求的深刻轉變,污水處理需求將逐步實現自給。

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