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1       污水处理的方法有哪些

首先得知道是污水的类型生活污水还是工业废水处理方法大致三类：物理处理法是利用物理作用分离污水中呈悬浮固体状态污染物质的方法。主要方法有：格栅截留法、沉淀法、气浮法和过滤法等。

化学处理法是利用化学反应的作用分离回收污水中各种污染物质(包括悬浮物、胶体和溶解物等)的方法，主要用于处理工业废水。主要方法有：中和、混凝、电解、氧化还原、汽提、萃取、吸附和离子交换等。

2      常用的污水处理方

现在将这些处理法的原理及功能在此一一说明

由于大量微生物被固定在填料层表面，形成高浓度的污泥床，俗称生物膜，它具有较强的耐负荷冲击，此种结构由于没有或较少量地产生悬浮性的活性污泥，因而不会产生污泥膨胀，这也是此法的一大特点，此阶段产关键在于填料层的生物培养与落床，只要运行初期将此项工作做好，运行期间基本不用过问其它问题。

2.1   沉淀物过滤法

沉淀物过滤法的目的是将水源内之悬浮颗粒物质或胶体物质清除乾净。这些颗粒物质如果没有清除，会对透析用水其它精密的过滤膜造成破坏或甚至水路的阻塞。这是较古老且较简单的净水法，所以这个步骤常用在水纯化的初步处理，或有必要时，在管路中也会多加入几个滤器(filter)以清除体积较大的杂质。滤过悬浮的颗粒物质所使用的滤器种类很多，例如网状滤器，沙状滤器(如石英沙等)或膜状滤器等。

只要颗粒大小大於这些孔洞之大小，就会被阻挡下来。对於溶解於水中的离子，就无法阻拦下来。如果滤器太久没有更换或清洗，堆积在滤器上的颗粒物质会愈来愈多，则水流量及水压会逐渐减少。人们就是利用入水压与出水压差来判断滤器被阻塞的程度。因此滤器要定时逆冲以排除堆积其上的杂质，同时也要在固定时间内更换滤器。

2.2   硬水软化法

硬水的软化需使用离子交换法，它的目的是利用阳离子交换树脂以钠离子来交换硬水中的钙与镁离子，*此来降低水源内之钙镁离子的浓度。其软化的反应式如下：

Ca2++2Na-EX→Ca-EX2+2Na+1

Mg2++2Na-EX→Mg-EX2+2Na+1

式中的EX表示离子交换树脂，这些离子交换树脂结合了Ca2+及Mg2+之后，将原本含在其内的Na+离子释放出来。

现在市面上出售的离子交换树脂为球状的合成**物高分子电解质。在硬水软化的过程中，钠离子会逐渐被使用耗尽，则交换树脂的软化效果也会逐渐降低，这时需要作还原(regeneration)的工作，也就是每隔固定时间加入特定浓度的盐水，一般是10%，其反应方式如下：

Ca-EX2+2Na+(浓盐水)→2Na-EX+Ca2+

Mg-EX2+2Na+(浓盐水)→2Na-EX+Mg2+

如果水处理的过程中没有阳离子的软化，不只是逆渗透膜上会有钙镁体的沉积以致降低功效甚至破坏逆渗透膜，同时病人也容易得到硬水症候群。硬水软化器也会引起细菌繁殖的问题，所以设备上需要有逆冲的功能，一段时间后就要逆冲一次以防止太多杂质吸附其上。另一个值得注意问题的是高血钠症，因为透析用水的软化与再还原过程是*计时器来控制，正常情况还原作用大多发生在半夜，这是*阀门在控制，如果发生故障，大量盐水就会涌进水源，进而造成病人的高血钠症。

2.3   活性碳

活性碳是由木头，残木屑，水果核，椰子壳，煤炭或石油底渣等物质在高温下乾馏炭化而成，制成后还需以热空气或水蒸气加以活化。它的主要作用是清除氯与氯氨以及其它分子量在60到300道尔顿的溶解性**物质。活性碳的表面呈颗粒状，内部是多孔的，孔内有许多约1Onm~lA大小的毛细管，1g的活性碳内部表面积高达700-1400m2，而这些毛细管内表面及颗粒表面就是吸附作用之所在。影响活性碳清除**物能力的因素有活性碳本身的面积，孔洞大小以及被清除**物的分子量及其极性(Polarity)，它主要工作原理是物理的吸附能力来排除杂物，当吸附能力达饱合之后，吸附过多的杂质就会掉落下来污染下游的水质，所以必须定时利用逆冲的方式来清除吸附其上的杂质。

这种活性碳滤器如果吸附能力明显下降，必须更新。测定进水及出水的TOC浓度差(或细菌数量差)是考量更换活性碳的依据之一。有些逆渗透膜对氯的耐受性不佳，所以在逆渗透之前要有活性碳的处理，使氯能够有效的被活性炭吸附，但是活性碳上的孔洞吸附的细菌容易繁殖滋长，同时对於分子较大**物的清除，活性碳的功效有限，所以必须进行逆渗透膜在后面补强。

2.4   去离子法

去离子法的目的是将溶解於水中的无机离子排除，与硬水软化器一样，也是利用离子交换树脂的原理。在这使用两种树脂-阳离子交换树脂与阴离子交换树脂。阳离子交换树脂利用氢离子(H+)来交换阳离子；而阴离子交换树脂则利用氢氧根离子(OH-)来交换阴离子，氢离子与氢氧根离子互相结合成中性水，其反应方程式如下：

M+x+xH-Re→M-M-Rex+xH+1

A-z+zOH-Re→A-Rez+zOH-1

上式中的的M+x表阳离子，x表电价数，M+x阳离子与阳离子树脂上H-Re的氢离子交换，A-z则表阴离子，z表电价数，A-z与阴离子交换树脂结合后，释放出OH-离子。H+离子与OH-离子结合后即成中性的水。

这些树脂之吸附能力耗尽之后也需要再还原，阳离子交换树脂需要强酸来还原；相反的，阴离子则需要强碱来还原。阳离子交换树脂对各种阳离子的吸附力有所差异，它们的强弱程度及相对关系如下：

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

阴离子交换树脂与各阴离子的亲合力强度如下：

SO2-4+>I->NO3->NO2->Cl->HCO3->OH->F-

如果阴离子交换树脂消耗殆尽而没有还原，则吸附力较弱的氟就会逐渐出现在透析用水中，造成软骨病，骨质疏松症及其它骨病变；如果阳离子交换树脂消耗尽了，氢离子也会出现在透析用水之中，造成水质酸性的增加，所以去离子功能是否有效，需要时常监视。一般是*水质的电阻系数(resistivity)或传导度(conductivity)来判断。去离子法所使用的离子交换树脂同样也会造成细菌的繁殖引起菌血症，这是值得注意的一点。

2.5   逆渗透法

逆渗透法可以有效的清除溶解於水中的无机物，**物，细菌，热原及其它颗粒等，是透析用水之处理中较重要的一环。要了解“逆渗透”原理之前，要先解释“渗透(osmosis)”的观念。所谓渗透是指以半透膜隔开两种不同浓度的溶液，其中溶质不能透过半透膜，则浓度较低的一方水分子会通过半透膜到达浓度较高的另一方，直到两侧的浓度相等为止。在还没达到平衡之前，可以在浓度较高的一方逐渐施加压力，则前述之水分子移动状态会暂时停止，此时所需的压力叫作"渗透压(osmoticpressure)"，如果施加的力量大於渗透压时，则水份的移动会反方向而行，也就是从高浓度的一例流向低浓度的一方，这种现象就叫作"逆渗透"。逆渗透的纯化效果可以达到离子的层面，对於单价离于(monovalentions)的排除率(rejectionrate)可达90%-98%，而双价离子(divalentions)可达95%-99%左右(可以防止分子量大於200道尔敦的物质通过)。

逆渗透水处理常用的半透膜材质有纤维质膜(cellulosic)，芳香族聚酝胺类(aromaticpolyamides)，polyimide或polyfuranes等，至於它的结构形状有螺旋型(spiralwound)，空心纤维型(hollowfiber)及管状型(tubular)等。至於这些材质中纤维素膜的优点是耐氯性高，但在碱性的条件下(pH≥8.0)或细菌存在的状况下，使用寿命会缩短。polyamide的缺点是对氯及氯氨之耐受性差。至於采用那一种材质较好，则目前还没有定论。

如果逆渗透前没有作好前置处理则渗透膜上容易有污物堆积，例如钙，镁，铁等离子，造成逆渗透功能的下降；有些膜(如polyamide)容易被氯与氯氨所破坏，因此在逆渗透膜之前要有活性碳及软化器等前置处理。逆渗透虽然价钱较高，因为一般逆渗透膜的孔径约在l0A以下，它可以排除细菌，病毒及热原甚至各种溶解性离子等，所以在准备血液透析析释用水较好准备这一道步骤。

2.6   **过滤法

**过滤法与逆渗透法类似，也是使用半透膜，但它无法控制离子的清除，因为膜之孔径较大，约10-200A之间。只能排除细菌，病毒，热原及颗粒状物等，对水溶性离子则无法滤过。**过滤法主要的作用是充当逆渗透法的前置处理以防止逆渗透膜被细菌污染。它也可用在水处理的较后步骤以防止上游的水在管路中被细菌污染。一般是利用进水压与出水压差来判断**过滤膜是否有效，与活性碳类似，平时是以逆冲法来清除附着其上的杂质。

2.7   蒸馏法

蒸馏法是古老却也是有效的水处理法，它可以清除任何不可挥发性的杂质，但是无法排除可挥发性的污染物，它需要很大的储水槽来存放，这个储水槽与输送管却是造成污染的重要原因，目前血液透析用水不用这种方式来处理。

2.8   紫外线消毒法

紫外线消毒法是目前常使用的方法之一，它的杀菌机转是破坏细菌核酸的生命遗传物质，使其无法繁殖，其中较重大的反应是核酸分子内的pyrimidine盐基变成双合体(dimer)。一般是使用低压水银放电灯的人工253.7nm波长的紫外线能量。紫外线杀菌灯的原理与日光灯相同，只是灯管内部不涂萤光物质，灯管的材质是采用紫外线穿透率高的石英玻璃。一般紫外线装置依用途分照射型，浸泡型及流水型。

在血液透析稀释用水所使用的紫外线是安放在储水槽到透析机器之间的管路上，也就是所有的透析用水在使用之前都要接受一次紫外线的照射，以达到彻底杀菌的效果。对紫外线的感受性较大的是绿脓菌，大肠菌；相反的，耐受性较大的则是枯草菌芽胞体。因为紫外线消毒法安全，经济，对菌种的选择性少，水质也不会改变，所以近年已广泛使用这种方法，例如船上的饮用水就常使用这种消毒法。

● 格栅井

格栅井设置于调节池内污水源头进水一端，设计考虑节约用地和投资，格栅井内设置人工格栅，通过人工格栅拦截去除生活污水中较大的悬浮物固体、纸屑，保护水泵及后续管路系统不被堵塞，格栅井尺寸为1200×700×1500mm。并在格栅井上设置盖板，防冻。

● 调节池

在整个处理系统中设置了污水调节池。通过调节池设置，能充分平衡水质、水量，使污水能比较均匀进入后续处理单元，提高整个系统的抗冲击性能减少处理单元的设计规模。有利于降低运行成本和水质波动带来的影响。在调节池内设置空气搅拌装置,防止发生沉淀现象,同时可以起到水质均衡的作用。设置液位自动控制装置，水泵将根据液位自动开启。

调节池设计水力停留时间8小时，采用钢结构。池内设二台潜水排污泵，一用一备。

● 缺氧池

由于污水中的**成分较高，BOD₅/CODcr=0.5可生化性好，因此设计采用生物膜法。

因为生活污水中**氮含量高，在进行生物降解时会以氨氮的形式出现，所以排入水中的氨氮的指标会升高，而氨氮也是一个污染控制指标，因此在接触氧化池前加缺氧池，缺氧池可利用回流的混合液中带入的硝酸盐和进水中的**物碳源进行反硝化，使进水中NO₂^-、NO₃^-还原成N₂达到脱氮作用，在去除**物的同时降解氨氮值。

● 接触氧化池

污水经缺氧池处理后，自流进入接触氧化池，从而进入接触氧化阶段，即进入好氧处理。

接触氧化池是一种生物膜法为主，兼有活性泥的生物处理装置，通过提供氧源，污水中的**物被微生物所吸附、降解，使水质得到净化。

在设计过程中考虑接触氧化时间较长为宜，即6小时，内部设高比表面积弹性填料，填充率为70%，比表面积近600m²/m³，在设计面积负荷时也应充分考虑周围环境，能确保较好的处理效率。因此设计负荷应选择比较低的值：0.83kg/m³·日。填料使用寿命在8年。池内氧气由国内百事德（江苏）机械有限公司生产的回转式鼓风机提供。气水比也同时考虑较高的值：15:1，曝气形式：微气孔曝气，曝气头考虑采用目前国际水处理较先进的胶膜曝气头。该装置在运行过程中永远不会出现堵塞现象，具有曝气气孔小，氧的利用率高等优点，与传统曝气形式相比，具有无可比拟的优点。

● 沉淀池

污水经过接触氧化后，夹带氧化过程中产生的少量的活性污泥及新陈代谢的生物膜，以及不能进行生物降解的少量固形物，进入二沉池进行固液分离。使水得到澄清排出。沉淀池采用竖流式，总停留时间2.0小时，沉淀的污泥全部回流至污泥池作进一步消化减少剩余污泥。出水槽设计成可调液位的齿形集水槽，增加沉淀效果。

接触氧化是一种以生物膜法为主兼有活性污泥法的生物处理工艺。经过充分充氧的污水，浸没全部填料并以一定的速度流经填料，生满生物膜的填料表面经过与充氧的污水充分接触，使水中**物得到吸附和降解，从而使污水得到进化。

● 消毒池

按国家标准“TJ14-74”制作，有效消毒停留时间为40分钟以上。在本单元大肠杆菌和其它细菌得到较有效的杀灭，此时出水细菌个数<100个/L。本单元设置溢流排放口。

● 污泥池

沉淀生物滤池的污泥定时排入污泥池，进行厌氧消化/同时采用间隙好氧混合的方法，通过消化可以减少剩余污泥量约70%以上。污泥池上清液夹带活化污泥回流至缺氧内，剩余污泥定期清理。调节池、缺氧、好氧、二沉池等产气均由ABS管排入高空落水管，以免造成二次污染。