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废水
基本指南
星期五,2019 6月14日

废水:污水处理、管理和解决方案的基本指南

废水处理、收集和排放对保护人类健康、环境和周围水质至关重要。在处理废水之前,需要从为住宅、市政、商业和工业场所提供服务的下水道网络收集废水,包括从道路和其他不透水表面排出的雨水。废水处理和工业废水处理正在不断发展。历史上,它被设计用来清理废水,在清理后的废水能够安全排放到周围地区之前。今天,废水被视为一种可产生的宝贵资源:用于灌溉、工业甚至饮用的能源、营养物和水。本文提供了您需要了解的关于废水处理中涉及的不同处理阶段和技术的一切信息。

废水:创造可持续价值

废水处理为何重要?

据IWA说,今天,大约80%的废水排放到世界上的水道中,在那里造成了健康、环境和气候相关的危害。据估计,高收入国家的废水处理能力目前占所产生废水的70%,而低收入国家仅占8%。

此外,城市化,而在同一时间使用更多的地球资源日益减少,根据IWA进一步加剧与废水产生量不断增加这一挑战。

将未经处理的废水排放到水体中,不仅会导致富营养化和人类健康风险,还会大大增加以一氧化二氮和甲烷形式排放的温室气体(GHG)。未经处理的污水的排放量是常规废水处理的三倍。

未经处理的污水排放可能占城市全球排放的很大比例,即使处理覆盖率仍然很低,就像许多新兴城市一样。

污水管理和适当的下水道系统在卫生和疾病预防的重要作用。至关重要的是要建立一个系统来管理社区的废水和污水。否则,废水会污染当地环境和饮用水供应,从而增加疾病传播的风险。

全球获得安全饮水、适当的环境卫生和适当的卫生教育可以减少疾病和疾病造成的死亡,从而改善健康、减少贫困和社会经济发展。

然而,在许多国家,由于缺乏资源、投资、基础设施、可用技术和空间,没有实施适当的废水管理。许多国家面临向其人口提供这些基本必需品的挑战,使人们面临患水、环境卫生和与卫生有关的疾病的风险。

在《2030年可持续发展议程》中,目标6旨在确保到2030年人人可持续管理和获得水和卫生设施。

然而,在2015年,每10个人中就有3个人(21亿人)无法获得安全的饮用水,45亿人(每10个人中有6个人)没有安全管理的卫生设施。

以及保障人体健康,保护环境,现代化的污水处理帮助确定如何创建嵌入在废水流的材料,能源和水的价值。

什么是废水处理?

废水处理涉及废水的收集经常被成千上万污水管道公里。

收集系统的大小取决于它们所服务的地区和国家。例如,英国最大的收集系统与大约9000个废水处理厂相连。

在一些国家和地区,从屋顶,道路和人行道的雨水在一个单独的系统,被称为地表水下水道,这直接进入河流被收集。可选地,废水和地表水是在废水处理之前合并的下水道混合在一起。

利用光纤传感电缆在英国最近的发展正在评估流动,深度,温度和结构完整性沿下水道管每五米的测量。

废水一旦进入处理厂,需要经过四个阶段,包括:

  • 初步处理(预处理)-去除砂砾和砾石,筛除大块固体。
  • 一级处理-沉降较大的悬浮物,一般为有机物。
  • 二级处理-生物分解和减少残留有机物。
  • 三级处理-使用不同的处理工艺处理不同的污染物。

在污水处理、生成固体和水的混合物,称为污泥。根据IWA,污水处理厂产生的污泥量仅为待处理的进水污水量的1%左右(脱水污泥为0.5%)。为了有效和高效地管理污水处理系统,绝对有必要提取污泥,包括惰性固体和多余的生物质,以防止它们在系统内积聚。

在污水处理厂的污泥产生的类型有:

  • 初级污泥 - 通过从初级沉降原始废水中除去沉淀的固体产生;其特征在于高putrescibility和良好的脱水性能相比生物污泥时;在初级污泥总固体含量范围为2-5%。
  • 二级污泥(也称为生物污泥) - 通过生物过程,如活性污泥或生物膜系统产生;含有生长在可生物降解的物质的微生物(可溶性或颗粒状),内源性残基和惰性在初级沉降(其中一个初级沉降器存在)不除去或与原废水(其中没有主沉降存在)在进入固体;在二级污泥TS含量在范围0.5-1.5%。
  • 化学污泥 - 由特定物质的沉淀(即磷)或悬浮固体制备。

废水预处理(预处理)

预处理是必要的,以清除任何可能干扰后续处理。它可以保护原水提升系统和管道不受堵塞,以及其他处理设备不受磨损,并且通常可以清除任何可能干扰后续处理的东西。它们还可以帮助减少机械部件的磨损,延长卫生基础设施的寿命。

以下构成预处理操作,尽管废水处理厂可以包括更多的选项中的一个,这取决于原水质量:棒材筛选;使劲的;粉碎;除砂;油脂去除,经常与除砂相结合;除油;副产品处理:砂砾和油脂;联合治疗电源清洗废旧厂房砂砾和。

预处理的优势包括相对低的资本成本和低到中等的运行成本。与此同时,损害随后运输和/或处理技术的风险也降低了。同时,最大的缺点是需要频繁的维护。

筛选通常是废水处理厂的第一个单元操作,用于清除物体,以防止下游设备和管道的损坏和堵塞。在一些现代污水处理厂中,粗筛和细筛都可以使用。

粗筛去除废水中的大固体,抹布,和碎屑,并且通常具有6毫米(0.25英寸)或更大的开口。粗筛的类型包括机械和人工清洁棒条筛,包括垃圾机架。

细筛通常用于去除可能在创建下游过程的运行和维护的问题,特别是在缺乏初级处理系统的材料。典型开口尺寸细筛是1.5至6毫米(0.06至0.25)。与至1.5毫米(0.01至0.06)放置后粗或细筛的0.2的开口非常细筛可以减少悬浮固体到接近由初级澄清达到的水平。

三阶段废水处理工艺

  1. 主要治疗

  2. 初级处理的目的是通过沉降除去沉淀的有机和无机固体,以及通过撇去除材料将漂浮(浮渣)。大约25%至35%的传入生化需氧量(BOD),50%至70%的总悬浮固体(SS),并且所述油和油脂的65%的主处理过程中除去。一些有机氮,有机磷,并与相关联的固体重金属初级沉淀期间也被除去,但胶态溶解的组分不会受到影响。

  3. 二级处理

  4. 二次处理的目的是去除残留的有机物和悬浮物。在大多数情况下,二级处理是在一级处理之后进行的,涉及使用好氧生物处理工艺去除可生物降解的溶解有机物和胶体有机物。好氧生物处理是在有氧的好氧微生物(主要是细菌)代谢废水中的有机物,从而产生更多的微生物和无机终产物。

    有几种需氧生物工艺用于二次处理。这些不同主要在氧的方式提供给微生物和生物代谢有机物的速率。常见的高速率工艺包括活性污泥工艺、滴滤器或生物过滤器、氧化沟和旋转生物接触器。

    在活性污泥工艺中,分散生长反应器是一个曝气池或池,包含废水和微生物的悬浮液,混合液。曝气池的内容物通过曝气装置进行剧烈混合,该装置也为生物悬浮液提供氧气。通常使用的曝气装置包括释放压缩空气的淹没式曝气器和通过搅动液体表面引入空气的机械表面曝气器。在曝气池中的水力停留时间通常在3到8小时之间,但在BOD废水高的情况下可能会更高。

    曝气步骤后,微生物与液体分离沉降和澄清的液体是次要的废水。一部分生物污泥作为回流活性污泥(RAS)循环到曝气池,以保持高浓度混合液悬浮物(MLSS)水平。剩下的作为剩余活性污泥(SAS)或称为废活性污泥(WAS)从过程中去除,并送往污泥处理,以保持系统中微生物相对恒定的浓度。

  5. 三级处理

  6. 三级和/或先进废水处理用于除去不能通过二次处理来除去特定的废水成分。氮,磷,额外的悬浮固体,耐火有机物,重金属和溶解的固体可以使用单独的处理过程被除去。然而,先进的处理过程有时与伯或仲治疗组合(例如,化学除初级澄清池或曝气池以除去磷)或代替二级处理的使用(例如,陆上流动治疗原发性流出物)。

4个先进的废水解决方案

多种先进的处理方案是可行的,这是由于需要提高运营成本(OPEX),更小的工厂占地和更严格的排放管理法规。下面我们突出了四个关键废水的解决方案。

  1. 移动床生物膜反应(MBBR)技术

  2. MBBR技术采用几千充气废水处理池内混合的运动操作聚乙烯生物膜载波。每个单独的生物载体通过提供保护表面积,以支持它的细胞内异养和自养细菌的生长提高了生产率。它是细菌的这种高密度人口使系统内实现了高效率的生物降解。MBBR过程可以自我维持生产性生物膜,连接到系统内的移动生物载体时自动响应负载波动的最佳电平,根据国际渠首。

  3. 膜生物反应器(MBR)

  4. 膜生物反应器(MBR)通常是一个术语,用于定义废水处理过程,其中渗透选择膜,如微滤或超滤,与生物过程集成,特别是悬浮生长生物反应器,根据MBR网站。mbr不同于“抛光”过程,其中膜被用作一个不连续的三级处理步骤,没有活性生物质返回到生物过程。如今,几乎所有的商业MBR工艺都使用膜作为过滤器,将生物工艺产生的固体物质剔除,从而产生澄清和消毒的产品流出物。

  5. 膜曝气生物膜反应器(MABR)

  6. MABR系统在大气压下被动地使氧气通过缠绕膜循环。MABR的自呼吸膜使细菌更容易消耗氧气,减少90%的能源用于曝气。膜表面聚集细菌的生物膜,从而建立一个同步硝化反硝化(SND)过程,产生高质量、低氮的废水,适于在灌溉中重复使用。

  7. 紫外线(UV)

  8. 对于高级污水处理厂,紫外光(UV)技术已被纳入三级处理工艺。这可以使废水处理厂满足更严格的要求,在某些情况下间接和直接的饮用水再利用和水回收。

    UV光范围的200个300纳米之间的波长(十亿分之一米)。特殊的低压汞蒸气灯在254nm,用于消毒和臭氧破坏最佳波长产生紫外线辐射。归类为杀菌,这意味着它们能够灭活的微生物,如细菌,病毒和原生动物。UV灯从来不接触水;它要么容纳在水腔室内部的石英玻璃套管或安装到外部流过UV透明特氟隆管中的水。

    UV系统的一个显著发展是被称为UV- led的发光二极管技术的规模扩大,2018年将见证功率密度和购买价格的转折点。

废水回收

水再利用是废水回收的一种形式,水可以被提取用于农业和高尔夫球场灌溉,而不是排放到环境中。这与日益增长的将废水处理厂视为资源回收中心的趋势是一致的。IWA认为,回收废水中的水、能量、营养物质和其他珍贵物质是一个关键机会。

使用过的水是可用资源中最未得到充分开发的一种。工业或家庭用水含有能源、水、有机物、磷酸盐、氮、纤维素、稀土和其他资源。IWA说,技术越来越多地使从废水中回收资源的商业可行性,包括沼气、化肥、纸张、金属、塑料,也许最重要的是,它是一种“新”水的来源。

工业废水处理

在过去十年中,大多数水的再利用都是为工业或农业目的生产二级水质的水。这些仍将为低等级重复使用的废水提供主要用途。但是,对于饮用水和一些工业用途,需要高水平的处理。

当谈到为什么重复使用废水的问题时,一个答案是,因为你已经为处理支付了费用,所以为什么不充分利用这种资源。

饮用水再利用的技术包括基于膜的技术,如超滤(UF)和反渗透(RO),以及使用紫外线(UV)光或臭氧消毒。最近,这些技术在工业上有了其他应用。其他技术,如电渗析、陶瓷膜和高级氧化技术,也正在以新颖的方式使用,以实现废水的再利用。

对于饮用水的目的,在业界具有分裂废水回用为间接(IPR)和直接(DPR)的重用,后者需要比前者更严格的标准和认证。

长期以来,新加坡这个城市国家一直是回收废水用于饮用水的开拓者——政府称之为NEWater。然而,德克萨斯州的Big Spring和Wichita Falls这样的小城市,以及加州的San Diego这样大得多的城市,可能会因为在世界范围内引入DPR而被铭记。

美国已经在加利福尼亚的奥兰治县地下水补给系统中建立了一个世界领先的知识产权范例。与此同时,澳大利亚也有一个同样大的项目,昆士兰西部走廊循环水项目23.2万立方米/天。这里有三个高级废水处理厂,它们将重复使用的水用于工业和农业。

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