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污水物理处理方法
物理处理法
 
物理处理法是通过物理作用,以分离、回收污水中不溶解的、呈悬浮状的污染物质(包括油膜和油珠),在处理过程中不改变其化学性质。常用的有过滤法、沉淀法、浮选法等。
 
(1)过滤法
 
过滤介质用来阻止污水中的悬浮物。过滤介质有筛网、纱布、谷物,常用的过滤设备有格栅、筛网、微滤等。
 
格栅和屏风。在排水工程中,流经下水道进入水处理厂的废水,应首先通过一组金属垂直平行框架(格栅)、斜放在通道中的穿孔板或筛网(格栅),使漂浮物或悬浮物不能通过并被困在格栅上,细筛或过滤器。
 
格栅板。这一步骤是对废水进行预处理,以回收有用物质;废水的初始溢流便于后续处理,减少沉淀池或其他处理设备的负荷;防止泵送机械被颗粒物堵塞。
 
为了保护水泵和其他处理设备,网格截流的效果取决于污水的质量和网格间隙的大小。除渣方法有手动和机械两种。闸渣应及时清理处置。
 
筛网主要用于截留粒径在几毫米到几十毫米之间的细小悬浮状态碎屑,如纤维、纸浆、藻类等,通常用铁丝、化纤编织,或用穿孔钢板,一般小于5毫米,最小可为0.2毫米。
 
筛网过滤装置有滚筒式、旋转式、旋转板式、静振斜筛。无论采用何种结构,既能保留污垢,又便于卸料和清洗筛面。
 
颗粒介质过滤(又称红、滤料、震料过滤):当废水通过颗粒滤料(如石英砂)床时,细小的悬浮物和四肢被困在滤料表面和内部空间。
 
常用的滤料有石英砂、无烟煤和石榴石。在过滤过程中,滤料可以物理地截留、沉降和吸收悬浮物。过滤效果取决于滤料孔径大小、滤料层厚度、过滤速度和污水性质。
 
当废水自上而下流经颗粒滤料层时,较大粒径的悬浮颗粒首先被困在表面滤料的空隙中,使该层滤料的空隙越来越小,逐渐形成一层以困集群为主的滤膜颗粒物,起主要过滤作用。这一行动属于阻截或筛选。
 
当废水经过滤料层时,众多的滤料表面为悬浮物的沉降提供了巨大的有效面积,形成无数的小“沉淀池”,悬浮物容易沉降。这种作用是由于重力沉降引起的。
 
由于滤料比表面积大,与悬浮物之间存在明显的物理吸附。另外,沙粒在水中常带有负表面电荷,能吸附带正电的铁、铝等部分,从而在滤料表面形成带正电的膜,然后吸附带负电的胶体和各种有机物等胶体,接触絮凝作用发生在沙粒上。
 
(2)沉淀法
 
沉降是指污水中悬浮物与水的相对密度不同,通过重力沉降将悬浮物与水分离的原理。根据水中悬浮颗粒物的浓度和絮凝特性(即其粘附能力),可分为四种类型:
 
分离沉降(或自由沉降):在沉淀过程中,颗粒之间不发生聚合,分离沉降。这个位置只受水中重力和水流阻力的影响,其形状、大小和质量没有变化,下落速度也没有变化。
 
絮凝沉降(或絮凝沉降):絮凝沉降是指在混凝剂的作用下,将废水中的胶体和细小悬浮物混凝成可分离的絮凝体,再经重力沉降分离去除。混凝沉淀的特点是在沉淀过程中,颗粒相互碰撞,聚集形成较大的絮体。因此,颗粒的尺寸和质量随深度的增加而增大,沉降速度也随深度的增加而增大。
 
常用的无机絮凝剂有硫酸铝、硫酸亚铁、三氯化铁和聚合铝;常用的有机絮凝剂有聚丙烯冷胶等,还可以像水玻璃、石灰等使用助凝剂。
 
区域沉降沉降(又称挤淤、分层沉降):当废水中悬浮物含量较高时,颗粒间距离较小,可使其整体收敛,并共同沉降,颗粒间的位置不变,所以清水与混合液水下,有一个明显的界面逐渐下移,这种沉降称为区域沉降。高浊度水的沉淀池和二沉池(沉淀中后期)的沉淀大多属于这一类。
 
压缩和沉淀:当悬浮物中的悬浮固体浓度很高时,颗粒相互接触和挤压。在上部颗粒的重力作用下,下部颗粒间的水被挤出,颗粒群被压缩。压缩沉降在沉淀池底部的污泥斗或污泥浓缩池中缓慢发生。根据水中悬浮物性质的不同,有沉砂池和沉淀池两种设备。
 
沉砂池用于去除较密实的颗粒物,如砂粒、灰渣等。沉砂池通常设置在污水处理单元前,以防止用于处理污水的其他机械设备磨损。
 
沉淀池利用重力将水中的悬浮杂质分离出来。它可以分离直径在20到100纳米或更大的颗粒。根据沉淀池的水流方向,可分为水平流、径向流和垂直流三种类型。
 
平流沉淀池:废水从池的一端流出,在池内水平流动。水中的悬浮物逐渐沉到池底,澄清水从另一端溢出。
 
径向沉淀池:池体多为圆形,直径较大,一般大于20~30m,适用于大型水处理厂。原水经进水管进入中心管后,通过管壁上的孔口和周边的环形穿孔挡板向沉淀池周边辐射。随着水的横截面增大,流速减小,颗粒沉降,澄清水从周围溢出进入水槽并排出。
 
立式沉淀池:断面多为圆形,也有正方形和多边形。水从中心管底部流入池中,通过反射板的阻挡作用分布在整个水平段上,缓慢向上流动。沉降速度超过上升速度的颗粒沉入污泥斗,澄清水从周围的洞穴溢出。
 
在污水处理和利用的方法中,沉淀(或上浮)法往往是先于其它处理方法进行预处理的方法。在生物处理和污水处理的情况下,一般需要提前通过预沉池去除大部分悬浮物,以减少生化处理的负荷。但经生物处理后的出水仍需经二沉池进行泥水分离处理,以保证出水水质。
 
(3)浮选法
 
将工厂废水、空气和沉淀液以微小气泡的形式从水中作为载体,相对密度接近污水中的小颗粒污染物(如乳化油等)附着在气泡上,并随着气泡上升到表面,然后采用机械撇渣的方法,使废水中的污染物可以从废水中分离出来。
 
疏水性物质倾向于漂浮,而亲水性物质倾向于不漂浮。因此,有时为了提高气浮效率,需要在污水中加入浮选剂,改变污染物的表面特性,使一些亲水性物质变成疏水性物质,然后气浮去除,这种方法称为“气浮”。
 
气浮要求气泡分散度高,量大,有利于提高气浮效果。泡沫层的稳定性应适当,既有利于浮渣在水面上的稳定,又不影响浮渣的输送和脱水。有两种方法可以创建气泡:
 
机械方法:使空气通过微孔管、微孔板,在转台上开孔产生小气泡。
 
压力解:将空气在一定压力下溶于水中,达到饱和状态,然后突然减压,过饱和的空气就会以微小气泡的形式从水中逸出。目前,气浮法处理废水大多采用压力溶气法。
 
气浮的主要优点是:设备的运行能力优于沉淀池。一般固液分离只需15~20分钟,占地少,效率高。气浮工艺产生的污泥干燥,不易腐烂,从表面刮去,操作方便。整个工作是向水中通入空气,增加水中的潜氧,去除水中的有机物,对藻类表面活性剂和臭味有明显的效果,为后续的出水水质处理和利用提供了有利条件。
 
气浮的主要缺点是:耗电量大;设备维护管理工作量增加,运行部件经常堵塞;浮渣在水面以上,易受风、雨等气候因素影响。
 
(4)离心分离法
 
通过对悬浮颗粒(如乳化油)和污水施加不同的离心力,实现了含悬浮污染物废水的高速分离。离心设备常用旋风分离器和离心分离器。
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