高分求高人解说污水处理过程

常规的污水处理程序包括
格栅-初沉-生化-二沉-深度处理，细讲起来就比较多了。不知道我能不能帮到你。

工业利用废污水事例/预处理 表4-7

工业行业 主要用途 处理方式 数量（m3/d）
核工业 冷却 去除营养物质的俄歇能谱（AS）法
氯气消毒
PH调整 8000
化学工业 洗气
制灰浆 活性污泥法
砂滤
氯气消毒 1200
化学工业 灰质物运输 生物过滤 12000
鞣制 兽皮加工
灌溉前的稀释 去除营养物质的俄歇能谱法 200
去毛 全过程 活性污泥法
砂滤
氯气消毒 360
电镀 冷却
漂洗 活性污泥法
砂滤
氯气消毒 15
选矿 处理
残留物浆水 活性污泥法 3000
发电 冷却 生物过滤
去除营养物质的俄歇能谱法 35000
造纸 全过程 活性污泥法
砂滤 800

在中东产油国家，经过传统处理和杀菌的大量二级废水被用于绿化灌溉等方面。

表4-8对中东5个地区作出比较。

中东5个地区废水回用摘要 表4-8

地区 主要用途 处理技术 数量（m3/d）
阿布托比 公共设施/绿化 活性污泥法
砂滤
氯气消毒 115000
迪拜 公共设施/绿化
消防 活性污泥法
生物过滤
砂滤
氯气消毒 26000
塔伊夫 农业
公共设施/绿化
消防 活性污泥法
M-M过滤
活性炭
氯气消毒 67000
多哈 农业
公共设施/绿化 活性污泥法
生物过滤
砂滤 67000
犹贝尔 公共设施/绿化 活性污泥法
D-M过滤
臭氧消毒 60000

就农业物生长而言，对水的化学指标比细菌学指标要求高，主要是对矿物质和盐类成分的含量。在英国一些地区小型处理厂的二级废水被直接灌溉土壤，因此产生一些没有想到的复用途径。

1988年在日本，全国738个下水道终端处理厂生产的处理水约83亿m3。有70个污水处理厂将处理水送出厂外供再利用，其年用水量约0.69亿m3,表4-9列出日本处理厂外重复利用再生水的事例。

处理厂外重复利用再生水的事例 表4-9

用途 典 型 事 例
处理厂名称 重复利用水量
（m3/d） 用户
厕所冲洗用水
冲洗用水
工业用水
冷却用水
稀释用水
农业用水
环境用水

植树带洒水
融雪用水 东京市落台处理厂
东京市芝浦处理厂
各市屋市千年处理厂
北九州市皇后崎处理厂
船桥市西浦处理厂
熊本市莲台寺处理厂
东京市多摩川流域
多摩川上游处理厂
芦崖制市芦崖处理厂
青森市八重田处理厂 2180
350
18105
2281
4650
22233
27670

450
16000 新宿市中心大楼
JR精干线
名古屋市水灌局
垃圾焚化工厂
粪便处理厂
土地改良区水利组合
灭野火用水、王川用水

市政公益

日本采用开放循环方式进行污废水的再生利用工程已经有1项竣工，正在规划的有4项，见表4-10
日本污水回用—开放循环式的事例 表4-10

工程名称 开发水量（m3/d） 备注
猪名川综合开发
荒川水库综合开发
江户出综合开发
本明川综合开发
那珂川和御笠川综合开发
109000
302400
259200
28600
15000 在建
在建
在建
在建
已竣工

为了保护海洋、河流等公用水域的水质，许多城市已普及了下水道。下水道的功能大致有2种，排泄雨水和收集、处理污水。在日本，排泄雨水所需费用由国家公益金支出，而收集和处理污水所需要费用，部分来自于同自来水费一并缴纳的少量的下水道使用费。从下水道的污废水处理成本（污水处理费/全年有收入的水量）来看，1987年污废水处理成本为137日元/m3（表4-11），相当于上水道供水成本（147日元/m3）的93%。下水道使用费（单价）（使用费收入/全年有收入的水量），为88日元/m3，相当于污水处理成本的64%；由“折旧费”和“支付利息”构成的“资本费”的主要部分，一般通过地方自治体财务拨款来填补。

近几来，日本污废水处理的成本构成为：“运行管理费”约占40%，“资本费”约占60%。

五、发展趋势

经过处理达到二级标准的水的直接回用有增多的趋势。但应该清楚，如果回用的水不经过三级处理将对环境带来影响。

将废水直接转化成饮用水，虽然技术上完全可行，但人们在观念上很难接受。而各种饮用水的直接回用，比如，通过河水或地下水，将在世界范围内得到应用，特别是在干旱时期。

水的直接回用也一直引起科学家和工程师的注意。其应用潜力将随着处理技术和风险评论方法的提高而加大。相关的技术包括：

（1）现行处理过程可靠性的提高；

（2）水的进一步处理的更好方法比如薄膜过滤；

（3）处理过程实时监测的可靠性；

（4）工业废水处理中对源头的管理、控制和管道处理系统的成本控制。

第三节 电镀工业废水减少和再利用

电镀在金属装饰部门是主要工作。在香港大约有600个电镀工厂，85%以上是小厂，雇员小于20人。工厂一般位于地面上，是平面建筑物，手工生产线。电镀用的主要金属是镍、金、银、铜及铬。

一、减少废水的有效措施

废水产生于电镀过程中的冲洗水、倒出的失效电镀液、漏出液和洗涤液。仅仅从电镀槽中取出镀件冲洗，产生的废水占97%，所以用简单而有效的程序和管理措施就能使废水减至最少。

1.好的管理

香港多数电镀厂在“湿的地面上”操作，废水可自动流入地面上的排放口，混合的废水减少了废水再利用的可能性。因此在电镀过程中，把冲洗水从混合废水中分离出来，再利用，再循环，其余的废水进行物料回收。

制订、贯彻合适的程序和维修方案，防止有毛病的设备和连接部位的泄漏；电镀设备采用耐腐蚀的材料并减少管道连接，能防止泄漏事故。

2.程序的改进

程序改进可减少冲洗水的量，因此也能减少废水。程序改进包括以下内容：

（1）镀槽和设备的合理布置：生产用的槽，按正常操作顺序紧密地放在一起，这样安排，不仅操作方便，而且可使混合的废水分离，以便有效地处理废水，减少废水。

（2）控制镀槽浓度的改进：从研究发现，槽液操作浓度普遍比技术上要求的高，因此，可由镀槽溶液配置者，按技术要求，降低槽液浓度，这样，不仅减少了冲洗水的需要量，而且也减少了化学原料的费用，同时废水中污染物的含量低了，随后的废水处理费用也减少。为了控制合适的镀槽浓度，在槽中可安装浓度监控装置，它由自动量给料装置和一个传感器组成。

（3）镀槽维护：镀槽中溶液蒸发的损失，加上冲洗池中液体的溢出、镀具拖带出镀液的常规损失，可在镀槽中再装满溶液，使镀槽再恢复使用。因此，废水量也减少。此方法决定于镀槽的蒸发速度，冲洗池的溢流速度以及维持镀槽的性能。

（4）减少冲洗和流速：对于大多数手工电镀操作线，观察到冲洗池中水流速比技术要求高，应该计算减小冲洗水流量，根据各个工序中所需的浓度精细调节，避免浪费。

3.冲洗技术的改进

电镀工序的冲洗主要有如下6个方式：

（1）单一的流动冲洗：普遍采用一次性方案，需要提供大量水，高效率地去除污染物。

（2）逆流冲洗：它提供高效率的使用水。此法应采纳实际可行方案，如表4-12所示实例指出，减少流量的可能百分率和金属盐的相对浓度（耗尽3个槽中的水），冲洗比为100:1。

在逆流冲洗中减少流量及盐的相对浓度 表4-12

镀槽编号 1 2 3
减少流量（%） 0 90 95
盐的相对浓度 1 0.01 0.0001

（3）系列冲洗：系列冲洗池冲洗，能够单个地控制，这是它超过逆流冲洗的主要优点。按顺序耗费三个池子中的水，再加池子提供的小改进，成本效益能够得到。由USEPA导出方程式中指出，在电镀槽和冲洗之间，浓度的减少是已知的，镀具拖带出液体的速度假定为常数，冲洗池流速以乘方被减小，例如，假定在电镀槽中，镍的浓度为250g/L，到冲洗池浓度减小为250mg/L；一个冲洗池，要求冲洗池流速为镀具带出液体速度的1000倍，两个冲洗池的比是30倍，3个冲洗池为10倍。

单个逆流冲洗与系列冲洗相比，节约的水比较少，由单个流动冲洗转变为系列冲洗，节约大量水，不过，逆流冲洗提供改进废水处理反掺入废液中残余金属的处理。

（4）喷淋冲洗：不连续稀释冲洗的各种冲洗技术中，认为喷淋冲洗是效率最高的冲洗，它最适合于平面镀件，可是接触镀件部分的水中带走的污染物，竟比排出的水中的相对要低。

（5）再生冲洗：此形式的冲洗，可应用于金属电镀后最初的冲洗。因为这种形式冲洗较易回收金属及进行水的低级处理；然后，应继续安排逆流冲洗或喷淋冲洗。

（6）活性冲洗：一个单元工序的冲洗水，送去装满另一个单元操作的冲洗池，再利用冲洗水技术，用有污染性的水冲洗，以减少水的消耗；不过，有一个重要的预防措施，要保证没有不需要的反应发生（即含有氰化物的冲洗水决不能再用于酸浸工序后的冲洗），在活性冲洗前应经常试验，以指导研究，配合活性冲洗的可行性。

改进惯有的冲洗技术，简单有效的方法是减少水的使用，减少拖带出液体的损失，减少最终的废水处理费用。冲洗后，如果在镀件的成品上，被溶解的固体浓度减少到这个程度，即不影响产品质量，或过多拖带出液体，这样的冲洗认为是高效的。过量的冲洗是不需要的，因为处理废水增加，就要求较高的设备和生产费用。

4.增强冲洗

通过增强镀件冲洗效率，所需的水量将减少，同时达到要求的清洁水平。一个容易有效的方法是延长流的过程，可由槽底的侧面附加一个档板，使水流定向。此法能应用于一级或多级洗涤，其他的增强冲洗方法，还有引进空气充气、超声波冲击及加热洗涤（常常在70～80ºC）等。

5.废水利用

另外可采用的处理技术，适合从电镀流出的废液中回收金属，包括离子交换、反渗透、电解回收、电化学析出、膜技术，随着原来的废液分离，通过工序设计及工厂设备布置计划，处理过的废水具有再循环、再利用的可能。

实例一

一小型电镀厂，从事仿造珠宝作装饰品，在铜、镍、银、黄铜、金的氰化物中电镀；挂在架上镀、滚镀二种都进行。工厂总面积为200m2,没有废水处理设备，电镀主要是手工操作，用一简单的电升降机辅助设备，便于操作，每天约产生15m3的废水，主要来源有：冲洗水占97%～98%；倾倒的溶液占1%～2%；泄漏/洗涤占0.2%～1.0%.表4-13列出该厂工业废物的物料衡算结果。可以看出，污染物绝对排出量中，金属变动范围为89～%96%。这样的损失，主要从泄漏以及镀件从一个槽转移至另一个槽滴漏引起的。工厂使用无铬电镀工序，被检查出的铬，完全从防锈的铬酸盐槽中产生的。在约有77%CN-,由倾倒CN-浸渍液引起的。

改进生产工序和冲洗方法，使用活性冲洗、减少冲洗流速及逆流冲洗池的改进，废水量预计从15m3/d减至8m3/d，即减少47%左右。以上措施的投资细目，总计于表4-14中，所节约金额估算见表4-15。

减少废物措施投资（费）细目 表4-14

成 本 项 目
估算成本（港元）

整套装置8个废酸洗液槽单价1500港元 12000
改良逆流冲洗池 2000
单个冲洗槽转变为二级逆流冲洗池 2500
槽的管道重新安装 20000
非铬酸盐镀槽装配费用 3500
总投资（费） 40000

与减少废物措施有关的节省资金预算 表4-15

成 本 项 目
每年节省资金估算（港元）

水消耗减少的估算
水（2184m3/a,3.67港元/m3） 8000
降低原材料休息
硫酸镍（200kg/a,20港元/kg） 4000
银盐(4.4kg/a,700港元/kg） 3100
氰化铜（17.7kg/a,15港元/kg） 270
净得操作节省金额 15370

实例二 电镀工厂中镍/清洗水的循环

在香港，每年大约有价值2200万元的可再生镍，以冲进阴沟废水的方式被倾倒掉，同时每个月大约有25m3的可饮用水在约500个电镀工厂的电镀镍的过程中被浪费掉。为了降低水的排放，回收有价值的元素，减少水的浪费，香港产业协会与中国南开大学合作，成功地研制出了一个镍回收系统，并建立了一个镍回收中心，为本地的电镀工厂服务。

这个系统适用于从电镀废水中回收镍，再把它变成可再用的浓硫酸镍盐溶液。并且，无镍的废水能够在生产线上作为清洗水循环使用。每个工厂只需要一个价值很低的镍吸附装置单元，来从清洗水中吸附镍。吸附后，这个单元被送回到一个再生中心，在那里可把吸附镍变成高纯度的硫酸镍盐，这些镍盐的价值可被偿循环使用的花费。

在香港，镍主要是从硫酸镍盐中电解来的。一种典型的基本混和物如下：

硫酸镍盐结晶 310g/L

氯化镍结晶 50g/L

硼酸 40g/L

硫酸镍是镍溶液的主要组成部分，在电镀镍过程中，它从电镀池中带进清洗水中而丢失。由于电镀是在50～15ºC中操作的，这就为回收溶液提供机会来再装满以补充蒸发造成的损失。离子交换技术是最适合镍回收的方法。镍回收系统分成两部分：吸附和再生。

·镍吸附

独立分开的含镍的水流通过预处理单元，它包括一个分子过滤器和一个碳过滤器。圆筒过滤器用来去掉不可溶解的物质，碳过滤掉有机混合物，如光亮剂和潮湿剂。经过预处理珠水流然后通过四个顺序连接的离子交换树脂接触时，完全饱和的镍离子将把它们附着在树脂上，树脂将释放的纳离子，用下列等式说明：

2R-COONa+NI2+→2（R-COO-）Ni2++2Na+

离子交换过程之后废水中的镍含量将减少到低于1ppm，这个结果优于常规的处理方法，并且除掉镍的废水可被直接排入下水道。

·再生

在树脂饱和后，它将被收集起来并送往再生服务中心。阳离子树脂是用10%的硫酸冲洗生成的。硫酸从树脂中夺走镍离子，氢离子就更新树脂中的活动位置。为了将吸附的镍离子回收成浓缩的硫酸镍盐溶液，必须小心地控制硫酸的流量，在镍离子被完全冲洗出来后，氢氧化钠被注入树脂基来进一步将阳离子树脂变为Na离子的形式，这些变化用下列公式描述：

2（R-COO-)Ni2++H2SO4→NiSO4+2R-COOH

R-COOH+NaOH→COONa+H2O

回收的硫酸镍溶液和再生的树脂被送回到电镀生产线再次利用。

产品质量：

因为回收的硫酸镍溶液将被重新注回电镀池中，所以它的质量直接影响到电镀镍的性能。质量精密的监测是必须的，对每一批再生的硫酸镍溶液都进行了浓度分析，pH和HCI组成的测试，基于以往的经验，须注意以下几个方面：

（1）为防止混杂其他金属，将带有镍的废水流与其他废水源的分离很重要。

（2）为保证再生硫酸镍盐的质量，需要建立非常清洁的过程，如过滤和碳处理来去掉杂质。

（3）为防止树脂的混杂，必须对电镀操作过程有完全的了解并设计一个合适的镍清洗水收集系统。

根据工厂的反馈，在安装镍吸附系统后，硫酸镍的浪费已被降低了80%，将回收的硫酸镍溶液注入电镀池后，没有发现有害的影响。

费用考虑：

据估计，在香港，对含有镍废水的一般化学处理费用是1kg废硫酸要花费约1.5美元、可饮用水是每立方米3.69美元。这个再生系统完全消除了处理花费，并减少了可饮用水的浪费开支。另外，这个回收系统回收有价值的硫酸镍，大约每公斤3.0美元。并且，在电镀的过程中减少大约33%的可饮用水的浪费。

镍回收的费用，包括化学的、实用的、人力和运输费用，每公斤硫酸镍公仅仅为2.3美元。所以，降低化学消费得到的收益用其纯收入就足以补偿这个吸附系统的费用。

通过减少水的浪费，一个电镀镍的工厂每月平均可节省大约6000港元，尽管水的费用与化学和人力费用相比确实是一个小的部分，但为了减少废水的产生和减少有价值资源的浪费值得这样做。

结论：

这个镍回收系统比常规的废水处理系统更有效地投资并提供了许多的利益。例如：

——在回收过程中没有产生二次废水或污水；

——模块化的布置使系统更加灵活；

——最初投资很低，并且由于减少了化学费用，将获得纯收益；

——所需空间少；

——镍回收系统比常规的处理系统更加有效；

——有能力将除去镍的清洗水重复利用到清洗的生产线。伴随成本的收益，也为地方电镀工厂提供了解决有关环境问题的方法。

第四节 使用纤维滤床式深度过滤器来降低水处理成本

过滤器（Fibrotex）是一种可以自动回水的纤维滤床式深度过滤器。最早是由英国石油公司为开采近海石油项目而设计的轻便、高效、低回水的过滤装置。过滤器的每个单元为2个μm，过滤率为98%。在回水时，采用3～5min的时间，就可通过扭转去除滤膜上的微粒物质。

Fibrotex现已在工业和城市水处理领域得到应用。过滤速度从微电子工业0.46m3/min到英国水渠工程的40000m3/d。

一、工作原理

1.纤维式过滤器（Fibrotex）由纤维滤床式深度过滤膜和控制系统构成。这种过滤膜在过滤时可被压缩和扭转，在加水时又可回复原状。整个过程都是由可编程控制器（PLC）控制。

2.过滤膜

过滤膜是一束尼龙纤维，将它放入管子里，两头封好。当过滤时，纤维被扭转压缩，使之并排紧密排列成统一的螺旋形，成为一圆柱状的过滤床。

水流从圆柱状外侧经过滤膜到柱体内，经中央管道导出。各种物质则被过滤膜截住。

3.回水阶段

当过滤膜上吸附的过滤物太多时，则自动转为回水阶段。具体由过滤时间长短、过滤层两边压力差和过滤的质量共同决定。回水阶段就是清洗期。首先要使被压缩的纤维复位，把回水回注到中间导管中，使水从内向外反向通过过滤膜，冲掉过滤层上的过滤物。

在清洗期，过滤层被不断地伸缩，这样可把纤维中的过滤物挤出。清洗期持续3～5min钟效果最好。

请注意，这里是用回水带走纤维上的过滤物，所以水流速度应放慢。

二、性能

1.流速

纤维式过滤器的性能由水中所含的固体物质数量决定，也和其特性及大小有关。如果处理固体浓度小于1mg/L的地下水，A×50过滤器的额定水流是0.9m3/min。

如果水中的固体物质含量少，流速可相应提高（1mg/L时，速度可达0.76m/min），这样，一个A×50单元就可以满足一具小型处理厂的在求。如果水处理速度为0.9m3/min,可将几个A×50单元叠加使用。

2.过滤率

经试验，直径2μm的微粒可以滤掉98%，对于亚微米的微粒效果亦很好。直径0.5μm的微粒可滤掉90%。

3.回水特性

回水的水量和时间要比其他深度过滤器（例如砂子和多介质过滤器）低得多。对于1mg/L浓度的地下水，回水率为0.5%,比砂滤池低3%～4%。而且回水的流速低，为过滤时的40%，持续时间为3～5min。

三、应用历史

1.盖摩（Gaymer）集团的水过滤过程

盖摩集团位于英国的布里斯托尔港口，以生产葡萄酒著称，其用水主要直接从当地获取。在安装纤维式过滤器之前，使用筒式过滤器，过滤膜孔隙完整无缺时是0.45μm。由于参差不齐的过滤很易造成预过滤器过滤膜的消耗和损坏。又因过滤不完全，加大了其他生产部门的成本的问题。

1990年，为了减少过滤膜的损耗及成本，盖摩集团考虑使用可回用水的深度过滤器或可更换的片状过滤器或其他筒式过滤器。在一年之中淤泥密度指标（SDI）在11至70之间变化。而过滤膜筒式过滤器要求SDI<5。这意味着对其预处理的要求很高。但盖摩集团不允许在处理中加入化学物质，这就使选择受到限制，不能使用多介质深度过滤器。

当采用纤维式过滤器后，在未添加其他辅助的化学物质条件下，SDI符合要求。这是因为纤维式过滤器是一个精细的过滤器。表4-16总结了试验中SDI的变化。当采用较紧密的纤维排列时，SDI从处理前的37.5降到最后的6.0，尽管略高于5的指标，但纤维式过滤器在同等条件下（都不加化学添加剂）效果最好。

在Gaymer（盖摩）集团供水试验中SDI下降量 表4-16

日期 原水SDI值 过滤SDI值 下降百分比 质密程度
15.10.90
16.10.90
16.10.90
16.10.90
17.10.90
18.10.90
18.10.90
19.10.90 30
35
35
38
79
40
38
36 5.4
8.6
6.8
6.6
10.6
5.3
5.3
7.2 82
75
81
83
87
87
86
80 低
低
中
中
低
中
中
低

1990年底，盖摩集团安装了处理流量为0.95m3/min的A×100的系统。由于大大减少了过滤膜筒式过滤器的损耗，同时又提高了水的质量及稳定性，6个月就收回了投资。因为过滤膜是根据实际水质定做的，所以效果更好淤泥密度指标SDI从40下降到5～6。

2.反渗透（RO）预处理

纤维式过滤器已被广泛应用于各种水净化系统，它可减少成本、提高预处理质量。不仅可以完全替代多介质（也可加添加剂）过滤处理，而且可减少筒式过滤的损耗，保护了RO薄膜。

表4-17列出了城市地面水处理各种应用中的数据。例1至例7中没有用化学添加剂，列8和例9用了，并尽可能和现有的过滤系统作了比较。每种情况纤维式过滤器的SDI值（淤泥密度指标）都优于现有的过滤系统。由于水中的杂质和输入SDI值各不相同，其输出SDI值各也各不相同。但一般情况下，如果未加添加剂，SDI值可从60下降到4～7，下降约80%。如果再加入化学添加剂，效果更好，可下降90%。处理地下水比地表不的效果更好。如果不加添加剂，SDI一般下降到1～4。

城市地表水应用数据 表4-17

应用
实例 添加剂剂量
（mg/L） 现存过滤器的SDI下降量
（%） 纤维式过滤器性能
吸入SDI 过滤SDI 下降量SDI%
1
2
3
4
5
6
7
8

9
—
—
—
—
—
—
—
30

4
33
—
—
4
20
—
25
—

—
11
35
7.9
5.2
26
16
11.7
30

200
(est) 4.3
7.8
4.5
4.0
7
6
4.8
2.6

2.6
61
78
43
23
73
63
59
91

99

四、结论

纤维式过滤器是一个独特的可回水深度过滤器，可用于各种水的处理。在反渗透（RO）以前先进行纤维式过滤器预处理有很大好处。由于纤维式过滤比砂子和多介质过滤性能更好，因此可延长RO薄膜的寿命。

安装纤维式过滤器的费用也常低于传统的过滤器，轻便的纤维式过滤器还带来额外的益处。

目前纤维式过滤器已在英国布里斯托尔、盖摩等处应用。既用于水的一般过滤，也可用于RO前的预处理。在盖摩，SDI值从37.5降到6，6个月内收回投资。在RO预处理应用的纤维式过滤器使SDI值保持在4～7，而且比现有的系统性能更好。使用纤维式过滤器，减弱了RO薄膜的损耗与更换，降低了成本。