生活污水是人们日常生活中产生的废水,包含了各种污染物,如果不经过有效处理直接排放,将会对环境造成严重的污染。以下是几种常见的生活污水处理方法。
沉淀法是利用重力作用,使污水中的固体物质在中立的作用下进行沉淀,从而使固体物质与水分离。这种工艺分离效果好,简单易行,应用广泛。例如在污水处理厂的沉砂池和沉淀池,沉砂池主要去除污水中密度较大的固体颗粒物,而沉淀池则主要用于去除污水中大量的呈颗粒状的悬浮固体。污水流入池内由于流速降低,其中的固体物质就会逐渐沉淀下来,实现固液分离。
筛选法是利用筛滤介质截流污水中的悬浮物。属于砂滤处理的设备有格栅、微滤机、砂滤池、真空滤机、压滤机等。格栅是由一组平行的金属栅条制成的金属框架,斜置在废水流经的渠道上,或泵站集水池的进口处,用以截阻大块的呈悬浮或漂浮状态的固体污染物,以免堵塞水泵和沉淀池的排泥管。微滤机则可以进一步过滤较小的悬浮物。
对于一些相对密度接近于水的细微颗粒,因其自重难于在水中下沉或上浮,可采用气浮法。此法将空气打入污水中,并使其以微小气泡的形势由水中析出,污水中密度近于水的微小颗粒状污染杂质(如乳化油)黏附到气泡上,并随气泡升至水面,形成泡沫浮渣而被去除。根据空气打入方式的不同,气浮设备有加压溶汽气浮法、叶轮气浮法和射流气浮法等。为提高气浮效果,有时需要向污水中投加混凝剂。
使含有悬浮固体或乳化油的污水,由于悬浮固体和废水的质量不同,受到的离心力也不同,质量大的悬浮固体被抛甩到污水外侧,这样就可使悬浮固体和污水分别通过各自的排出口排出设备之外,从而使污水得以净化。这种方法常用于处理含油污水等。
混凝沉淀法是向污水中投加一定量的药剂,经过脱稳、架桥等反应过程,使污水中的污染物凝聚并沉降。水中呈胶体状态的污染物质通常带有负电荷,胶体颗粒之间互相排斥形成稳定的混合液,若水中带有相反电荷的电解质(混凝剂)可使污水中的胶体颗粒改变为呈电中性,并在分子引力作用下,凝聚成大颗粒下沉。常用的混凝剂有硫酸铝、氯化铁等。
用化学方法消除污水中过量的酸和碱,使其pH值达到中性左右的过程称为中和法。处理含酸污水以碱作为中和剂,处理含碱污水以酸作为中和剂,也可以吹入含CO₂的烟道气进行中和。酸和碱均指无机酸和无机碱,一般依照“以废制废”的原则,亦可采用药剂中和处理,可以连续进行,也可间歇进行。例如,在处理工业酸性废水时,可以用石灰乳作为中和剂。
污水中呈溶解状态的有机物和无机物,在投加氧化剂和还原剂后,由于电子的迁移而发生氧化和还原作用。常见的氧化剂有臭氧、氯、高锰酸钾等,可用于去除色度、有机物等。例如,臭氧具有强氧化性,可以分解污水中的有机污染物,同时还能起到杀菌消毒的作用。
化学沉淀法是通过向污水中加入化学药剂,使某些溶解性污染物转化为难溶性沉淀物,从而从污水中分离出来。例如加石灰除磷、加硫化物除重金属。在处理含重金属的污水时,加入硫化物可以使重金属离子形成硫化物沉淀,从而降低污水中重金属的含量。
活性污泥法是一种常用的好氧生物处理方法,它是利用活性污泥中的微生物对污水中的有机污染物进行分解和代谢。活性污泥是由细菌、真菌、原生动物等微生物和有机、无机胶体物质组成的絮状体。在曝气池中,污水与活性污泥充分混合,并通入空气,使微生物在有氧的条件下对有机污染物进行分解。经过处理后的污水和活性污泥进入二沉池进行分离,活性污泥一部分回流到曝气池,另一部分作为剩余污泥排出。
生物膜法是使微生物附着在载体表面,形成生物膜,污水在流经生物膜时,其中的有机污染物被生物膜中的微生物分解和代谢。常见的生物膜法处理设备有生物滤池、生物转盘、MBR膜生物反应器等。生物滤池是让污水通过由滤料组成的滤床,微生物在滤料表面生长形成生物膜,对污水进行净化。MBR膜生物反应器则是将膜分离技术与生物处理技术相结合,具有高效的固液分离效果和良好的出水水质。
厌氧处理是在无氧的条件下,利用厌氧微生物对污水中的有机污染物进行分解和代谢。厌氧消化常用于高浓度有机废水,如食品、酿酒废水。常见的厌氧处理工艺有UASB(上流式厌氧污泥床)、IC反应器等。UASB是一种高效的厌氧反应器,污水从反应器底部进入,向上流动通过厌氧污泥床,有机污染物在厌氧微生物的作用下被分解为甲烷和二氧化碳等气体。
A/O工艺是一种用于脱氮的工艺,它由厌氧池和好氧池组成。在厌氧池中,污水中的有机物被厌氧微生物分解,同时反硝化细菌将硝酸盐还原为氮气。在好氧池中,好氧微生物对剩余的有机物进行分解,同时硝化细菌将氨氮氧化为硝酸盐。
A²/O工艺是在A/O工艺的基础上发展而来的,它增加了一个缺氧池,用于进一步脱氮除磷。在厌氧池中,聚磷菌释放磷并吸收有机物;在缺氧池中,反硝化细菌进行反硝化作用;在好氧池中,聚磷菌过量吸收磷,同时好氧微生物对有机物进行分解。通过这种组合工艺,可以有效地去除污水中的氮和磷。
活性炭具有巨大的比表面积和丰富的孔隙结构,能够吸附污水中的有机物、重金属、色度等污染物。将二级出水通过活性炭吸附柱,可以进一步去除水中的污染物,提高水质。活性炭吸附适用于对水质要求较高的场合,如饮用水的深度处理、中水回用等。
膜分离技术包括超滤(UF)、反渗透(RO)等。超滤是利用超滤膜的筛分作用,截留水中的大分子有机物、胶体、细菌等。反渗透则是在压力的作用下,使水通过反渗透膜,而水中的盐分、有机物等杂质被截留。膜分离技术具有分离效率高、出水水质好等优点,但膜的成本较高,且容易受到污染,需要定期进行清洗和更换。
曝气生物滤池是一种将生物处理与过滤相结合的深度处理工艺。它在滤池中装填有特殊的滤料,微生物附着在滤料表面形成生物膜。污水通过滤池时,其中的有机污染物被生物膜中的微生物分解,同时滤料还可以起到过滤作用,去除水中的悬浮物。曝气生物滤池具有处理效率高、占地面积小等优点。
城镇生活污水通常采用集中处理的方式,采用 “格栅 + 沉砂池 + A²/O 工艺 + 二沉池” 的处理流程。格栅可以去除粗大杂物,沉砂池去除砂粒,保护后续设备。初沉池去除多数悬浮物和部分有机物。A²/O工艺用于脱氮除磷,二沉池进行泥水分离。经过这样的处理,COD 去除率达 85% 以上,氮磷去除率超 70%,符合 GB 18918 - 2002 一级 A 标准。
对于农村或老旧小区等分散式的生活污水,可以选用一体化 MBR 设备。这种设备占地仅为传统工艺的 1/3,无需专人值守,处理成本约 1.2 - 1.8 元 / 吨水,出水可用于冲厕、绿化。一体化 MBR 设备将膜生物反应器技术集成在一个设备中,具有高效的处理效果和较小的占地面积。
生活污水处理对于保护环境、保障人民健康具有重要意义。如果生活污水未经处理直接排放,其中的有机物、氮、磷等污染物会导致水体富营养化,引起藻类大量繁殖,破坏水生态平衡。同时,污水中的病原体还可能传播疾病,危害人类健康。通过有效的污水处理,可以减少污染物的排放,保护水资源,改善水环境质量。
随着科技的不断进步和环保要求的提高,生活污水处理技术也在不断发展。未来的发展趋势包括提高处理效率、降低处理成本、实现资源回收利用等。例如,将污水处理与能源回收相结合,利用厌氧消化产生的沼气发电;开发新型的生物处理技术,提高微生物对难降解有机物的降解能力;推广智能化的污水处理系统,实现自动化运行和管理等。
总之,生活污水处理是一项重要的环保工作,选择合适的处理方法对于提高污水处理效果、保护水环境至关重要。不同的处理方法适用于不同的水质和处理要求,在实际应用中需要根据具体情况进行选择和组合。