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废水处理方法发展

Amit Sonune *，Rupali Ghate

水和国家管理研究所，504号邮局，Paithan 路，Aurangabad 431005(MS)，印度

电子邮件： amitsonune@yahoo.com

2004年2月10日收到； 2004年2月19日获得接受

摘要：废水是排入代表社区生活的废弃物的城市下水道的中的水中的固体和液体，废水包含溶解的和悬浮的有机固体，而它们在生物学上是可分解的和易腐烂的。废水的两个主要类别：生活的和工业的，并不是完全可分的。废水处理是一个过程，在此过程中废水中的固体一部分被去除，另一部分从非常复杂的易于腐败的有机固体转换为矿物质或者相对稳定有机固体。主要和次要的处理过程去除了废水中绝大多数的BOD和悬浮物。但是，越来越多的例子证明这种程度的处理不足以保护得到的水，或者为工业和/或本国再循环提供可重复使用的水。因此，为了更进一步的去除有机物和固体或者去除营养物和/或毒性物质 ，污水处理厂增加了额外的处理步骤。在最近几年在水处理领域方面有几次新发展。备选方案已经有古典和传统水质处理系统。个人、社区、工业和国家为争取方法保持必要的可利用的、适合使用的资源，高级废水处理方法已经成为一块全球焦点。高级废水处理技术，以及减少废水和水再循环行动，为延缓可用水的不可避免的损失带来了希望。膜技术非常适合废水的再循环和重新使用。 膜可以在很宽的粒度和分子量范围内加以选择。 膜技术在过去的十年中已经成为一项重要的分离技术。膜技术主要优势在于它的工作过程中并不增加化学成分、能源耗费相对较低、简单和较好安排的过程传导。 本篇文章包括了全部先进的废水处理和回用方法。

关键字：废水；主要处理；次要处理；膜技术；再循环；重新使用；高级水处理。

相应作者：在地中海南部国家举办的2004欧盟淡化策略会议上提出：欧洲的地中海国家和地中海南方国家之间的合作。该会议由欧洲淡化组织和可饮用水办公室发起，于2004年5月30日到6月2日在摩洛哥的马拉喀什举行。

0011-9164/04/$- 前瞻 copy; 2004 Elsevier B.V.版权所有

1、介绍

水占地球表面积的71%，人类身体的65%由水构成。为了饮用、娱乐以及观赏，每个人都希望获得洁净的水。如果水体受到污染，不仅在经济上和审美上会失去它的价值，并且还会对人类的健康、水中的鱼类和依赖水体的野生动物的生存构成威胁。

化学污染物对河流的污染是最严重的环境问题之一。进入河、溪的化学物质的污染造成了惊人数量的破坏。虽然某些水质污染是自然过程产生的，但主要还是人类活动的结果。 我们每天在家庭和工业里使用水。 我们使用的水取自湖泊、河流和地下(地下水)；在我们使用之后--并且污染它- 多数又返回了这些位置。 使用过的水被称为'废水'。在排入水道之前，如果没有处理，其结果就是严重的污染。

废水可以定义为混合液体或者在水中携带的来自住宅、机构和商业和工业建设的废物，以及地下水、地面水和暴雨。 废水一般包含大量的需氧废料、病原或者疾病媒介、有机物质、，刺激植物生长的营养物质、无机物、矿物质和沉淀物，废水中也可能包含有毒的化合物[1].

废水可以分为4类：

bull; 生活废水：来自住宅和商业机构和相似设施的废水；

bull; 工业废水：工业废物支配的废水；

bull; 渗入/ 流入：通过间接和直接的方法，例如通过漏关节、裂缝或者多孔的墙进入下水道系统的外来的水。流入是从雨水管道连接处、屋顶集箱、基础和下水道地下室或者通过人孔盖进入下水道系统的雨水；

bull; 暴雨：由于降雨引起的径流。

多年来市政废水处理的主要目标仅仅是减少废水中悬浮物、耗氧物质、溶解的无机化合物和有害的细菌。不过，近年来，更多的重点已经被放在从市政处理过程中改进固体废物的处理方法。处理市政废水的基本的方法分成三级：初步处理，包括粗砂迁移、筛选、磨碎和沉淀；二级处理通过生物方法使用活性污泥氧化分解有机物，然后再滤掉活性污泥；三级处理，在该工艺中采用先进的生物方法除氮，粒状过滤和活性碳吸附等物理化学方法也被采用[2].

在同行业以及不同行业间，工业废水的特性有很大的不同。工业排出物的影响不仅依赖于它们的集体特性，比如生化需氧量和固体悬浮物的数量，而且决定于具体的有机物和无机物的含量。可提供三种选择来控制工业废水：在工厂废水产生的源头进行控制；排入市政处理源之前对废水进行预处理；或者废水在工厂进行完全处理或者重新使用或者直接排入回收水源。

工业废水是工业工厂和制造过程中产生的排除物。工业废水可以代表全体的社区废水的一个重要部分，并且必须为污水处理厂的成功操作考虑。在某些地方工业废水和其他社区废水被一起收集起来，混合后集中处理。在其他实例中，在排入市政下水道之前，工厂可能对工业废水提供一些预处理或者局部处理。在还有的其他情况下，工业废水的量和性质决定了分开收集和处理是必要的。由于建立在社区的工业和制造业的特殊性，工业废水的组成、浓度、流量和体积在很大程度上不同。工业废水的具体的组成和体积将会肯定地取决于已排放水的使用。产生重要的大量废水的典型工业包括造纸和纤维工厂、工钢厂、精炼和石化、化学和肥料工厂、肉打包机和家禽处理器、蔬菜和水果包装操作等等。工业排出物可能由高需氧量的浓度很高的有机的废水组成或者包含能损坏下水道和其他建筑物的不良的化学成分。 工业排出物可能包含阻止生物降解或者含有有毒成分的化合物，这些化合物阻碍了污水处理厂的合理操作。热量的排放是工业污水中必须考虑的一个不怎么明显来源，因为它降低了溶解氧量。很多工业使用大量的冷却水，尽管金属和化学工业也确实在使用冷却水，电力工业是冷却水的最大用户。

2.传统的废水处理过程

传统的废水处理方法由物理、化学和生物处理过程结合而成，该操作用以去除固体、有机物，有时也用来去除废水中的营养物质。一般的术语过去常常用来描述处理的不同程度，按处理水平递增次序为：初步、一级、二级和三级或深度废水处理。

2.1 预处理

预处理的目标是去除经常在原水中存在的粗大的固体和其他体积较大的物质。预处理有助于除去在尺寸方面较大、连附的、悬浮的或者流动的固体。这些固体由木头的碎片、布、纸、塑料制品、废料，连同一些粪便排泄物等等组成。去除的是比重较大的固体无机物，比如沙、石、金属、玻璃等。这些物体叫做砂砾和多余的油脂。

2.2 一级处理

一级处理通过物理学上的沉淀以及气浮过程用于除去有机物和无机固体。大约25- 50%的进水生物化学需氧量(BOD5)、50-70%的总悬浮固体(SS)和65%的油脂在一级处理期间被除去。一些有机氮，有机的磷和与固体相关的重金属也在一级沉积期间被除去，但是胶状和溶解的成分并没有受到影响。一级沉积单元的流出物被认为是初级流出物。表格1 通过来自加利福尼亚州的3个源污水处理厂主要排除物的数据，提供了相关信息。

表格1

加利福尼亚州被选定的污水处理厂的未处理废水和主要排除物的质量。

来源：国际淡化协会[3].

2.3 二级处理

二级处理的目标是更进一步的除去初级处理后的废水中残余的有机物和悬浮固体。就固体的尺寸大小而言，其分配是大约30%的悬浮物、6%的胶状和大约65%溶解固体。初级处理的功能是除去尽可能多的悬浮固体。初级处理利用干扰清除装置或者分解池，除去废水中可去除的有机物和无机固体。因此，初级处理后的废水中，包含了大量的胶状、有机溶解物和无机固体。新近排放标准和水质标准对废水中有机物的去除指标超出了单独采取初级处理的去除能力。二级处理可以完成一级处理所不能达到的新近排放标准和水质标准要求中对废水中有机物的去除。

二级处理过程由废水的生物处理组成，生物处理利用在受控环境内的多种不同类型的微生物来处理废水。次要处理处理以利用在受控环境内的微生物的很多不同的类型由生物学的处理废水组成。不同于一级处理，几个好氧的生物过程在二级处理中得到了运用， 氧被提供给微生物，提高了微生物体分解代谢有机物的速率。

3. 废水处理方法的发展

初级处理和二级处理去除了废水中大量的BOD和悬浮固体。尽管如此，越来越多的事例说明，为了保护得到的水或者为工业和生活提供可再循环的水，这种程度的处理是不够的。因此，污水处理厂增加了额外的处理步骤，以更进一步的去除有机物和固体或者去除营养物和/或毒性物质。

因此，高级废水处理被定义为：用于产生高级品质的废水任何过程，该过程优于通常的二级处理过程，其操作控制单元通常在二级处理中是没有的。上述定义故意非常宽泛并且围绕在如今的废水处理过程中通常不会出现的控制单元。

3.1 深度废水处理的类型

按照流态深度废水处理过程可以分为三大类：

bull; 三级处理

bull; 物化处理

bull; 生物学和物理学综合处理

三级处理可以被定义为：继传统的二级处理之后的任何处理过程，该过程在流程中增加了操作单元。在常规的二级处理过程后面增加的处理过程可能很简单比如增加一台去除悬浮物的过滤器，也可能很复杂，比如为有机物、悬浮物、氮和磷的去除增加许多处理单元。物化处理被定义为这样的一个处理过程，在该过程中为了获得期望的废水生物学和物理-化学过程被混合采用。生物学、物理学化学综合处理与三级处理的区别在于三级处理的任何过程都是在传统的生物处理之后增加的，而在综合处理过程中，生物学和物理化学处理方法是被混合采用的。

对深度废水处理进行分类的另一种方法是处理目标的差异性。深度废水处理被用来：

bull; 多余的有机物和悬浮固体的去除；

bull; 需氧氮的去除（NOD）；

bull; 营养物质的去除 ；

bull; 有毒物质的去除；

如今，如果不是最多也有很多的实例，传统的二级处理去除了足够BOD和悬浮物。 但是废水的深度处理是必

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