问题

污水一般是如何处理的?

回答
处理城市污水是个大工程,目标是把那些脏兮兮的废水变成能安全排放或者再利用的水。这个过程通常要经过好几个步骤,层层递进,把里面的各种污染物给“赶走”。

第一步:预处理,给废水“洗个澡”

这就像是把污水先“筛选”一下,把那些个头比较大的、容易看出来的东西给捞出来。

格栅(Screening): 污水刚进来的时候,会先通过一道道粗细不一的栅条。这里就像一个大筛子,把树枝、塑料袋、布片、卫生纸这些体积较大的杂物给挡住。这些被捞出来的垃圾,会被收集起来,然后送到专门的地方处理掉,比如填埋或者焚烧。要是没有这一步,后面设备里的管道就容易堵塞,影响整个处理流程。
沉砂池(Grit Chamber): 格栅捞掉大块的东西后,污水里还有一些比较重的、细小的颗粒,比如沙子、小石子、碎玻璃渣之类的。这些东西虽然小,但如果在后面继续留在水里,会对设备造成磨损,甚至影响泥浆的处理。所以,污水会流进沉砂池。沉砂池的设计会让水流速度变慢,这样那些比水重的颗粒就会慢慢沉到底部,形成一层泥沙。这些沉下来的泥沙也会被定期挖出来处理。
初沉池(Primary Sedimentation Tank): 这一步的目标是把污水里那些比较大的、能自然沉淀的固体颗粒物进一步分离出来。初沉池是一个很大的池子,污水在这里停留一段时间,水流速度更慢。在这个过程中,比水轻的油污、浮渣会漂浮在水面上,然后被刮走;而一些比水重的固体物则会沉到池底,形成“初沉污泥”。这些初沉污泥需要另外处理。经过初沉处理后的水,虽然看起来清澈了一些,但里面还有很多溶解性的有机物和细小的悬浮物,这些是下一阶段要处理的重点。

第二步:二级处理,生物“大餐”时间

初沉后的污水,里面的有机污染物主要以溶解状态存在,还有一些细小的悬浮物。这些东西对环境有害,但却是很多微生物的“美食”。二级处理就是利用微生物的力量来“吃掉”这些有机物。

生物处理(Biological Treatment): 这是污水处理的核心环节。主要有几种方式:
活性污泥法(Activated Sludge Process): 这是目前最常用也是最有效的方法之一。把初沉后的污水和大量的“活性污泥”混合在一起,放入一个大的曝气池里。活性污泥里富含大量的微生物,比如细菌。在曝气池里,不断地向水里充入氧气(通过曝气设备),为这些微生物提供充足的氧气。微生物就开始“享用”污水中的有机物,把它们作为食物分解掉。这个过程就像是一个巨大的“微生物餐厅”,把水里的污染物给“吃干净”了。
生物膜法(Trickling Filter / Biofilter): 这种方法是在一个圆柱形或箱形的填料塔里,铺上一些特殊的填料(比如塑料块、陶粒等),这些填料表面会长满一层微生物膜。污水被喷淋或缓慢流过填料,微生物膜就会附着在填料上,并且不断生长繁殖。当污水流过时,微生物就会把污水中的有机物分解掉。这种方法对负荷变化的适应性比较好。
氧化沟(Oxidation Ditch): 这是一个长条形的曝气池,污水和活性污泥在里面循环流动。通过曝气设备持续供氧,微生物一边分解有机物,一边不断增殖。这种工艺流程比较简单,操作也相对容易。
A/O或A2/O工艺(AnaerobicAnoxicOxic): 这类工艺是在生物处理阶段增加了厌氧和缺氧的反应过程,主要目的是为了更有效地去除氮和磷这两种营养盐。在厌氧和缺氧阶段,一些特殊的微生物会把污水中的磷以生物形态储存起来,或者将硝酸盐还原成氮气跑掉。

二沉池(Secondary Sedimentation Tank): 生物处理后的污水,会进入二沉池。在这里,微生物(也就是活性污泥)会与处理过的水进行分离。大部分的活性污泥会被收集起来,一部分作为“回流污泥”重新送回生物处理池继续工作,另一部分则作为“剩余污泥”被导出进行后续处理。经过二沉池分离后,上清液就变成了一级处理后的“中水”。

第三步:深度处理,精益求精(可选)

有时候,二级处理后的水质还不能完全满足排放标准,或者需要进行再利用,那就需要进行深度处理。

过滤(Filtration): 像砂滤、反冲洗滤池等,可以进一步去除水中残留的细小悬浮物和一些胶体物质。这就像给水再过一遍细筛子。
消毒(Disinfection): 这个步骤是确保水中致病细菌和病毒被杀灭。常用的方法有:
氯消毒(Chlorination): 加入氯气或次氯酸钠,杀灭细菌。但可能会产生一些副产物。
紫外线消毒(UV Disinfection): 利用紫外线照射水体,破坏细菌和病毒的DNA,使其失去活性。这种方法不产生副产物,效果也很好。
臭氧消毒(Ozonation): 臭氧是一种强氧化剂,能有效杀灭微生物,还能改善水的颜色和气味。
高级氧化(Advanced Oxidation Processes, AOPs): 对于一些难降解的有机物,可以通过高级氧化技术来处理,比如臭氧过氧化氢联合工艺、芬顿反应等。这些技术会产生强氧化性的自由基,可以把顽固的污染物分解掉。
活性炭吸附(Activated Carbon Adsorption): 活性炭表面积巨大,可以吸附水中的一些有机污染物、色素和异味,进一步提高水质。

第四步:污泥处理,别看它是“垃圾”,也有它自己的“归宿”

污水处理过程中,会产生大量的污泥。这些污泥里面也含有不少有机物和一些有害物质,如果不妥善处理,也会对环境造成二次污染。

污泥浓缩(Sludge Thickening): 把污泥里的水分再挤出去一些,让污泥的体积变小,方便后续处理。可以通过重力浓缩、气浮浓缩等方式。
污泥消化(Sludge Digestion): 这一步主要是为了稳定污泥,减少其中的有机物,并产生沼气。
厌氧消化(Anaerobic Digestion): 在无氧条件下,微生物将污泥中的有机物分解,产生沼气(主要成分是甲烷和二氧化碳)。沼气可以回收利用作为能源。
好氧消化(Aerobic Digestion): 在有氧条件下,微生物将污泥中的有机物氧化,使污泥稳定。
污泥脱水(Sludge Dewatering): 进一步去除污泥中的水分,使污泥的含水率降低,变成更易于运输和处理的泥饼。常用的方法有压滤、离心脱水等。
污泥处置(Sludge Disposal): 脱水后的污泥泥饼,需要进行最终的处理和处置。常见的处理方式包括:
填埋(Landfilling): 把泥饼填埋到专门的填埋场。
焚烧(Incineration): 将泥饼焚烧,减少体积,并可能回收能量。
土地利用(Land Application): 在条件允许的情况下,经过处理的污泥可以作为肥料或土壤改良剂用于农业或绿化。
建材利用(Construction Material Utilization): 将污泥作为建材的原料。

整个污水处理的过程,是一个持续优化和改进的过程。每一个环节都至关重要,它们共同协作,才能把污秽的污水变成可以回归自然的清水,保护我们的生活环境。

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工业废水、生活污水包含了什么有害成分?处理过程是怎样的?包含哪些知识?

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