工業(yè)廢水處理的基本方法――物理法（一）

 
        工業(yè)廢水處理在基本方法，就是采用各種技術(shù)與手段，將廢水中所含的污染物質(zhì)分離去除、回收利用，或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為無害物質(zhì)，使水質(zhì)得到凈化。
        現(xiàn)代廢水處理技術(shù)，按原理可分為物理處理法、化學(xué)處理法和生物化學(xué)處理法等。

        物理處理法，即是利用物理作用分離廢水中呈懸浮狀態(tài)的固體污染物質(zhì)。方法有：篩濾法、沉淀法，上浮法，氣浮法，過濾法和反滲透法等。

       化學(xué)處理法，即是利用化學(xué)反應(yīng)的作用，分離回收廢水中處于各種形態(tài)的污染物質(zhì)（包括懸浮的、溶解的、膠體的等）。主要方法有中和、混凝、電解、氧化還原、萃取、吸附、離子交換和電滲析等。

      生物化學(xué)處理法，即是利用微生物的代謝作用，使廢水中呈溶解、膠體狀態(tài)的有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的無害物質(zhì)。主要可分為兩類，即利用好氧微生物作用的好氧法和利用厭氧微生物作用的厭氧法。前者廣泛用于處理城市污水及有機(jī)性工業(yè)廢水，其中有活性污泥法和生物膜法兩種；后者多用于處理高濃度有機(jī)廢水與廢水處理過程中產(chǎn)生的污泥。

      由于廢水中的污染物是多種多樣的，往往需要采用幾種方法的組合，才能處理不同性質(zhì)的污染物，達(dá)到凈化的目的與排放標(biāo)準(zhǔn)。
 
一、物理處理

        廢水的物理處理一般是在常溫常壓條件下，采用物理或機(jī)械的方法，如水質(zhì)水量的調(diào)節(jié)、篩濾、澄清、沉淀、氣浮等，對廢水進(jìn)行預(yù)處理，除去廢水中的不溶解的懸浮固體（包括油膜、油品）和漂浮物，為二級處理做準(zhǔn)備。物理處理方法的最大優(yōu)點是因為在處理過程中不改變物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，設(shè)備簡單，操作方便，運行費用低，分離效果良好，因此應(yīng)用極為廣泛，但物理法的缺點是僅能去除水中的固體懸浮物和漂浮物，COD的去除率一般只有30%左右，對水中的溶解性雜質(zhì)基本無法去除。
       根據(jù)物理作用的不同，物理處理法可分為采用格柵和篩網(wǎng)的預(yù)處理、澄清、沉淀、氣浮、過濾、吸附、膜分離、蒸發(fā)濃縮、結(jié)晶等。
 
1、預(yù)處理
        預(yù)處理也稱初步處理，通常指在污水處理廠或給水處理廠的進(jìn)口處，通過一些專用處理設(shè)備或構(gòu)筑對污水進(jìn)行簡單的處理，去除水中所含有的會影響后續(xù)設(shè)備正常運行的大塊狀雜質(zhì)及長纖維，如漂浮物、砂粒、果殼、纖維物，所涉及的技術(shù)包括格柵、篩網(wǎng)、沉砂等。對于水質(zhì)和水量變化較大的工業(yè)廢水，在處理之前還需要進(jìn)行水量和水質(zhì)的均和調(diào)節(jié)。

（1）格柵 
        格柵的基本結(jié)構(gòu)是由一組平行的金屬柵條按一定的間距（15～20mm）制成的框架，斜放在廢水流經(jīng)的渠道或泵站集水池的進(jìn)口處，以截留水中較大的懸浮物和漂浮物，防止水泵、管道以及處理設(shè)備的堵塞。被格柵截留的物質(zhì)稱為柵渣，柵渣的含水率約為70～80%，容重約為750kg/m³。
       按形狀，格柵可分為平面格柵與曲面格柵兩種。按格柵柵條的凈間隙，可分為粗格柵（50～100mm）、中格柵（10～40mm）、細(xì)格柵（3～10mm）3種。按清渣方式，可分為人式清渣和機(jī)械清渣兩種。
 
（2）篩網(wǎng)
       對于水中的某類懸浮物，如纖維（碎布、線頭、羽毛、獸毛等）、紙漿、藻類等一些細(xì)固體雜質(zhì)，一般格柵不能完全截除。為了避免給后續(xù)的處理構(gòu)筑物或設(shè)備帶來麻煩，需要在格柵之后再用篩網(wǎng)進(jìn)行補(bǔ)充處理，去除水大于篩網(wǎng)孔徑的顆粒雜質(zhì)。由于篩網(wǎng)的清渣設(shè)備不能承受較大的雜質(zhì)，如漂木、樹枝等，篩網(wǎng)前需要設(shè)置格柵。
       篩網(wǎng)可分為四大類：a、固定篩，常用的設(shè)備為水力篩網(wǎng)；b、板框型旋轉(zhuǎn)篩，常用的設(shè)備為旋轉(zhuǎn)篩網(wǎng)；c、連續(xù)傳送帶型旋轉(zhuǎn)篩網(wǎng)，常用的設(shè)備為帶式旋轉(zhuǎn)篩；d、轉(zhuǎn)筒型篩網(wǎng)，常用的設(shè)備為轉(zhuǎn)鼓篩和微波機(jī)。
      造紙、紡織、毛紡、化纖、羽絨加工、制革等工業(yè)廢水含有較多的纖維雜質(zhì)，一般需使用篩網(wǎng)進(jìn)行處理，常用的篩網(wǎng)類型有水力篩、轉(zhuǎn)鼓篩、帶式旋轉(zhuǎn)篩等。個別小型城市污水處理采用水力篩去除細(xì)小雜質(zhì)。在地表水取水工程中，如自來水取水、冷卻水取水等，常用旋轉(zhuǎn)篩網(wǎng)去除水中的小魚、小草等細(xì)小雜質(zhì)。個別以高藻湖庫水作為水源水的給水處理廠采用微濾機(jī)進(jìn)行除藻預(yù)處理。

（3）沉砂
        沉砂的目的是在城市污水處理中去除砂粒等粒徑較大的重質(zhì)顆粒物，以防止對后續(xù)處理構(gòu)筑物及設(shè)備可能產(chǎn)生的不利影響，包括堵塞管道、造成過量的機(jī)械磨損、占據(jù)污泥消化池池容等。
      因城市污水的下水道系統(tǒng)會帶入較多的砂粒等大顆粒物，城市污水處理在初次沉淀池前必須設(shè)備沉砂池。含砂料較少的工業(yè)廢水處理可以不設(shè)置沉砂池。
      城市污水處理中沉砂池所去除的顆粒物包括砂粒、煤渣、果核等。沉砂池的設(shè)計要求是：對砂粒（密度2.65g/cm3）的去除粒徑為0.2mm，并要求外運沉砂中盡量少含附著與夾帶的有機(jī)物，以免在沉砂池廢渣的處理過程中產(chǎn)生砂渣的過度腐敗問題。
      沉砂池的形式可分為平流式、曝氣式和旋流式沉砂池三大類。

（4）均質(zhì)與水量調(diào)節(jié)
       從工業(yè)企業(yè)和居民區(qū)排出的廢水，其水量和水質(zhì)都是隨時間而變化的，工業(yè)廢水的變化幅度一般比城市污水大。為了保證后續(xù)處理構(gòu)筑物或設(shè)備的正常運行，需對廢水的水量和水質(zhì)進(jìn)行均化和調(diào)節(jié)。
     調(diào)節(jié)水量和水質(zhì)的構(gòu)筑物稱為調(diào)節(jié)池。工業(yè)廢水處理一般都設(shè)置調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)池還可兼作沉淀或隔油池。
     調(diào)節(jié)池按形式可以分為圓形、方形、多邊形等，可建在地下或地上。按結(jié)構(gòu)分為混凝土、鋼筋混凝土、石結(jié)構(gòu)和自然體等。按在工藝流程中的位置可分為前置原廢水集中調(diào)節(jié)池，按廢水性質(zhì)設(shè)多個分流調(diào)節(jié)流、處理后調(diào)節(jié)池。一般按調(diào)節(jié)池的功能將其分為水量調(diào)節(jié)池、水質(zhì)調(diào)節(jié)池和同時兼具部分預(yù)處理作用的調(diào)節(jié)池。

2、沉淀
       當(dāng)水中懸浮物的相對密度大于廢水的相對密度時，在重力作用下，懸浮物下沉形成沉淀物，稱為沉降或沉淀。沉淀法即是利用懸浮顆粒與水的密度差，在重力作用下將重于水的懸浮顆粒從水中分離的一種水處理工藝。該工藝簡單，在水處理中應(yīng)用極為廣泛，一般適于去除20～100μm以上的顆粒。膠體不能直接用沉淀法去除，需經(jīng)混凝處理后，使顆粒尺寸變大，才能通過沉淀去除。
     根據(jù)懸浮顆粒的濃度和性質(zhì)，沉淀可分為四種基本類型。

（1）自由沉淀 
       顆粒在沉淀過程中呈離散狀態(tài)，互不干擾，其形狀、尺寸、密度等均在沉淀過程中不發(fā)生改變，下沉速度恒定。這種現(xiàn)象時常發(fā)生在廢水處理工藝中的沉砂池和初沉池的前期。

（2）絮凝沉淀
      當(dāng)水中懸浮顆粒濃度不高，但具有絮凝性時，在沉淀過程中，顆粒相互干擾，其尺寸、質(zhì)量均會隨沉淀深度的增加而增大，沉速亦隨深度而增加。這種現(xiàn)象通常發(fā)生在廢水處理工藝中的初沉池后期、二沉池前期以及給水處理工藝中的混凝沉淀單元。

（3）擁擠沉淀
     又稱分層沉淀，當(dāng)懸浮顆粒濃度較大時，每個顆粒在下沉過程中都要受到周圍其他顆粒的干擾，在清水與渾水之間形成明顯的交界面，并逐漸向下移動。這種現(xiàn)象主要發(fā)生在高濁水的沉淀單元、活性污泥的二沉池等。

（4）壓縮沉淀
      當(dāng)懸浮顆粒濃度很高時，顆粒相互接觸，相互支撐，在上層顆粒的重力下，下層顆粒間的水被擠出，污泥層被壓縮。這種現(xiàn)象發(fā)生在沉淀池底部。
        以上四種沉淀類型中，自由沉淀是沉淀法的甚而，沉淀池的理論分析與設(shè)計都是基于自由沉淀的。

3、氣浮
       上浮是一種固液分離或液液分離的方法，是廢水處理中不可缺少的處理方法。上浮法是通過在水中通入空氣，產(chǎn)生高度分散的微細(xì)的氣泡，以氣泡為載體，黏附廢水中密度接近于水的固體或液體污染物粘附，形成密度小于水的氣浮體，在浮力作用下，上浮至水面形成浮渣層，從而回收水中的懸浮物質(zhì)，同時改善水質(zhì)。
      在上浮法中使用最普遍的是氣浮法，即向廢水中通往空氣，然后降低壓力，使空氣呈細(xì)小氣泡形式向水面上升，把吸附在氣泡表面的懸浮物帶到水面。為改善水中懸浮物與微細(xì)氣泡的粘結(jié)程度，通常還需同時向水中加入混凝劑或浮選劑。
       氣浮法可用于廢水中靠自然沉淀難于去除的懸浮物，如石油工業(yè)或煤氣發(fā)生站廢水中所含的乳化油類（粒徑在0.5～25μm），毛紡工業(yè)洗毛廢水中所含的羊毛脂及洗滌劑，食品工業(yè)廢水中所含的油脂，選煤車間廢水中的細(xì)煤（粒徑在0.5～1mm），以及相對密度接近1的固體顆粒，如造紙廢水中的紙漿、纖維工業(yè)廢水中的細(xì)小纖維等。在給水處理中，氣浮法也可用來進(jìn)行固液分離，特別是對含藻類多的低溫低濁的湖水，處理效果比沉淀法顯著。
        采用氣浮法濃縮活性污泥，也可獲得含水率比沉淀法更低的污泥，浮渣體積可比沉淀濃縮污泥小2～10倍。此外，利用氣浮法還可分離、回收以分子或離子狀態(tài)存在的污染物，如表面活性劑和金屬離子。
       上浮法處理過程包括微小氣泡的產(chǎn)生、微小氣泡與污染物的黏附以及上浮分離等步驟。使用上浮法處理工藝必須滿足三個基本條件，即廢水中的被處理污染物必須呈懸浮狀態(tài)、廢水中必須通入足量的細(xì)微氣泡、氣泡和懸浮物顆粒必須產(chǎn)生黏附作用。