一文讀懂污水處理三級工藝

污水處理是一個(gè)系統性工程，水體中污染物的去除通常是多種機理共同作用的結果。

污水處理工藝分三級

一級處理：通過(guò)機械處理，如格柵、沉淀或氣浮，去除污水中所含的石塊、砂石和脂肪、油脂等。

二級處理：生物處理，污水中的污染物在微生物的作用下被降解和轉化為污泥。

三級處理：污水的深度處理，它包括營(yíng)養物的去除和通過(guò)加氯、紫外輻射或臭氧技術(shù)對污水進(jìn)行消毒。

可能根據處理的目標和水質(zhì)的不同，有的污水處理過(guò)程并不是包含上述所有過(guò)程。

No.1

機械(一級)處理工段包括格柵、沉砂池、初沉池等構筑物，以去除粗大顆粒和懸浮物為目的，處理的原理在于通過(guò)物理法實(shí)現固液分離，將污染物從污水中分離，這是普遍采用的污水處理方式。

豎流式沉砂池設計圖

機械(一級)處理是所有污水處理工藝流程必備工程(盡管有時(shí)有些工藝流程省去初沉池)，城市污水一級處理BOD5和SS的典型去除率分別為25%和50%。

在生物除磷脫氮型污水處理廠(chǎng)，一般不推薦曝氣沉砂池，以避免快速降解有機物的去除；

在原污水水質(zhì)特性不利于除磷脫氮的情況下，初沉的設置與否以及設置方式需要根據水質(zhì)特性的后續工藝加以仔細分析和考慮，以保證和改善除磷除脫氮等后續工藝的進(jìn)水水質(zhì)。

No.2

污水生化處理屬于二級處理，以去除不可沉懸浮物和溶解性可生物降解有機物為主要目的，其工藝構成多種多樣，可分成生物膜法和活性污泥法（AB法、A/O法、A2/O法、SBR法、氧化溝法）穩定塘法、土地處理法等多種處理方法。

典型的活性污泥法工藝流程

目前大多數城市污水處理廠(chǎng)都采用活性污泥法，小城市一般采用的是CRI法（人工快滲系統），另外在工業(yè)廢水方面還有一些其它的方法。生物處理的原理是通過(guò)生物作用，尤其是微生物的作用，完成有機物的分解和生物體的合成，將有機污染物轉變成無(wú)害的氣體產(chǎn)物(CO2)、液體產(chǎn)物(水)以及富含有機物的固體產(chǎn)物(微生物群體或稱(chēng)生物污泥)；多余的生物污泥在沉淀池中經(jīng)沉淀池固液分離，從凈化后的污水中除去。

影響微生物活性的因素

在污水生化處理過(guò)程中，影響微生物活性的因素可分為基質(zhì)類(lèi)和環(huán)境類(lèi)兩大類(lèi)。

>>>基質(zhì)類(lèi)影響

包括營(yíng)養物質(zhì)，如以碳元素為主的有機化合物即碳源物質(zhì)、氮源、磷源等營(yíng)養物質(zhì)、以及鐵、鋅、錳等微量元素；另外，還包括一些有毒有害化學(xué)物質(zhì)如酚類(lèi)、苯類(lèi)等化合物、也包括一些重金屬離子如銅、鎘、鉛離子等。

>>>環(huán)境類(lèi)影響

▲溫度

溫度對微生物的影響是很廣泛的，盡管在高溫環(huán)境(50℃～70℃)和低溫環(huán)境(-5～0℃)中也活躍著(zhù)某些類(lèi)的細菌，但污水處理中絕大部分微生物最適宜生長(cháng)的溫度范圍是20-30℃。在適宜的溫度范圍內，微生物的生理活動(dòng)旺盛，其活性隨溫度的增高而增強，處理效果也越好。超出此范圍，微生物的活性變差，生物反應過(guò)程就會(huì )受影響。一般的，控制反應進(jìn)程的最高和最低限值分別為35℃和10℃。

▲pH值

活性污泥系統微生物最適宜的PH值范圍是6.5-8.5，酸性或堿性過(guò)強的環(huán)境均不利于微生物的生存和生長(cháng)，嚴重時(shí)會(huì )使污泥絮體遭到破壞，菌膠團解體，處理效果急劇惡化。

▲溶解氧

對好氧生物反應來(lái)說(shuō)，保持混合液中一定濃度的溶解氧至關(guān)重要。當環(huán)境中的溶解氧高于0.3mg/l時(shí)，兼性菌和好氧菌都進(jìn)行好氧呼吸；當溶解氧低于0.2-0.3mg/l接近于零時(shí)，兼性菌則轉入厭氧呼吸，絕大部分好氧菌基本停止呼吸，而有部分好氧菌(多數為絲狀菌)還可能生長(cháng)良好，在系統中占據優(yōu)勢后常導致污泥膨脹。一般的，曝氣池出口處的溶解氧以保持2mg/L左右為宜，過(guò)高則增加能耗，經(jīng)濟上不合算。

在所有影響因素中，基質(zhì)類(lèi)因素和pH值決定于進(jìn)水水質(zhì)，對這些因素的控制，主要靠日常的監測和有關(guān)條例、法規的嚴格執行。對一般城市污水而言，這些因素大都不會(huì )構成太大的影響，各參數基本能維持在適當范圍內。溫度的變化與氣候有關(guān)，對于萬(wàn)噸級的城市污水處理廠(chǎng)，特別是采用活性污泥工藝時(shí)，對溫度的控制難以實(shí)施，在經(jīng)濟上和工程上都不是十分可行的。因此，一般是通過(guò)設計參數的適當選取來(lái)滿(mǎn)足不同溫度變化的處理要求，以達到處理目標。

因此，工藝控制的主要目標就落在活性污泥本身以及可通過(guò)調控手段來(lái)改變的環(huán)境因素上，控制的主要任務(wù)就是采取合適的措施，克服外界因素對活性污泥系統的影響，使其能持續穩定地發(fā)揮作用。

實(shí)現對生物反應系統的過(guò)程控制關(guān)鍵在于控制對象或控制參數的選取，而這又與處理工藝或處理目標密切相關(guān)。

前已述及溶解氧是生物反應類(lèi)型和過(guò)程中一個(gè)非常重要的指示參數，它能直觀(guān)且比較迅速地反映出整個(gè)系統的運行狀況，運行管理方便，儀器、儀表的安裝及維護也較簡(jiǎn)單，這也是近十年我國新建的污水處理廠(chǎng)基本都實(shí)現了溶解氧現場(chǎng)和在線(xiàn)監測的原因。

No.3

三級處理是對水的深度處理，是繼二級處理以后的廢水處理過(guò)程，是污水最高處理措施。現在的我國的污水處理廠(chǎng)投入實(shí)際應用的并不多。它將經(jīng)過(guò)二級處理的水進(jìn)行脫氮、脫磷處理，用活性炭吸附法或反滲透法等去除水中的剩余污染物,并用臭氧或氯消毒殺滅細菌和病毒,然后將處理水送入中水道，作為沖洗廁所、噴灑街道、澆灌綠化帶、工業(yè)用水、防火等水源。

由此可見(jiàn)，污水處理工藝的作用僅僅是通過(guò)生物降解轉化作用和固液分離，在使污水得到凈化的同時(shí)將污染物富集到污泥中，包括一級處理工段產(chǎn)生的初沉污泥、二級處理工段產(chǎn)生的剩余活性污泥以及三級處理產(chǎn)生的化學(xué)污泥。

由于這些污泥含有大量的有機物和病原體，而且極易腐敗發(fā)臭，很容易造成二次污染，消除污染的任務(wù)尚未完成。

污泥必須經(jīng)過(guò)一定的減容、減量和穩定化無(wú)害化處理井妥善處置。污泥處理處置的成功與否對污水廠(chǎng)有重要的影響，必須重視。如果污泥不進(jìn)行處理，污泥將不得不隨處理后的出水排放，污水廠(chǎng)的凈化效果也就會(huì )被抵消掉。所以在實(shí)際的應用過(guò)程中，污水處理過(guò)程中的污泥處理也是相當關(guān)鍵的。