水是人類及一切生物賴以生存的一種重要資源，是不可替代的生命之源。隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和人口不斷增加，各行各業(yè)對(duì)水資源的需求量及利用也越來越多，然而，一系列觸目驚心的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)卻無情地向我們反映出當(dāng)下日益嚴(yán)重的水污染現(xiàn)象，對(duì)國民生命安全和經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成了嚴(yán)重的威脅，讓人深感切膚之痛，水體治理刻不容緩，因此以污水處理為代表的資源再生行業(yè)再次被推到了風(fēng)口浪尖。那么在污水處理方面又有哪些值得關(guān)注的科學(xué)秘密呢？今天小編就帶領(lǐng)大家走進(jìn)污水處理廠來看看這些有趣的故事吧！

原來污水處理還有這么多學(xué)問

A. 大開眼界的復(fù)雜工藝

污水處理是指為使污水達(dá)到排水某一水體或再次使用的水質(zhì)要求對(duì)其進(jìn)行凈化的過程，目前已被廣泛應(yīng)用于建筑、農(nóng)業(yè)、交通、能源、環(huán)保、醫(yī)療、餐飲等各行各業(yè)，也越來越多地走進(jìn)尋常百姓的日常生活。污水的來源如此廣泛，但按照大類一般可分為生產(chǎn)污水和生活污水。生產(chǎn)污水包括工業(yè)污水、農(nóng)業(yè)污水以及醫(yī)療污水等，而生活污水就是日常生活產(chǎn)生的污水，是指各種形式的無機(jī)物和有機(jī)物的復(fù)雜混合物，包括漂浮和懸浮的大小固體顆粒、膠狀和凝膠狀擴(kuò)散物、純?nèi)芤旱取?/span>

圖1：生產(chǎn)和生活污水

由于污水中的成分多種多樣，因此現(xiàn)代污水處理按照其作用可分為物理法、生物法和化學(xué)法三種。

1. 物理法

主要利用物理作用分離污水中的非溶解性物質(zhì)，在處理過程中不改變化學(xué)性質(zhì)。常見的有重力分離、離心分離、反滲透、氣浮等。該方法是一種比較簡單、經(jīng)濟(jì)的處理方法，主要用于村鎮(zhèn)水體容量大、自凈能力強(qiáng)、污水處理程度要求不高的情況。

2. 生物法

利用微生物的新陳代謝功能，將污水中呈溶解或膠體狀態(tài)的有機(jī)物分解氧化為穩(wěn)定的無機(jī)物質(zhì)，從而使污水得到凈化。常見的有活性污泥法和生物膜法等。該方法處理程度比物理法要高。

3. 化學(xué)法

主要是利用化學(xué)反應(yīng)作用來處理或回收污水的溶解物質(zhì)或膠體物質(zhì)，經(jīng)常用于處理工業(yè)廢水。常見的有混凝法、中和法、氧化還原法、離子交換法等。該方法處理效果好，但成本高，多用作生化處理后的出水，作進(jìn)一步的處理，提高出水水質(zhì)。

同時(shí)，基于不同的水處理排放標(biāo)準(zhǔn)，污水處理也會(huì)有不同級(jí)別的處理程度，其中通常會(huì)涉及到兩個(gè)指標(biāo)，即BOD (Biochemical Oxygen Demand) 和COD (Chemical Oxygen Demand)。

BOD稱為生化需氧量或生化耗氧量，是水中有機(jī)物等需氧污染物質(zhì)含量的一個(gè)綜合指示，表示水中有機(jī)物由于微生物的生化作用進(jìn)行氧化分解，使之無機(jī)化或氣體化時(shí)所消耗水中溶解氧的總數(shù)量。

COD稱為化學(xué)需氧量或化學(xué)耗氧量，是利用化學(xué)氧化劑（如高錳酸鉀）將水中可氧化物質(zhì)（如有機(jī)物、亞硝酸鹽、亞鐵鹽等）氧化分解，然后根據(jù)殘留的氧化劑的量計(jì)算出氧的消耗量。COD的單位為毫克/升，其值越小說明水質(zhì)污染程度越輕。

BOD和COD都是衡量水質(zhì)污染度的重要指標(biāo)，按不同的污水處理程度可分為以下三個(gè)級(jí)別：

1. 一級(jí)處理

主要去除污水中呈懸浮狀態(tài)的固體污染物質(zhì)，物理法大部分只能完成一級(jí)處理的要求。經(jīng)過一級(jí)處理的污水，一般可去除左右，還達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)。因此一級(jí)處理只能屬于二級(jí)處理的預(yù)處理。

2. 二級(jí)處理

主要去除污水中呈膠體和溶解狀態(tài)的有機(jī)污染物質(zhì)（和物質(zhì)），去除率可達(dá)以上，使有機(jī)污染物達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

3. 三級(jí)處理

進(jìn)一步處理難降解的有機(jī)物、氮和磷等能夠?qū)е滤w富營養(yǎng)化的可溶性無機(jī)物等。主要方法有生物脫氮除磷法、混凝沉淀法、砂濾法、離子交換法和電滲分析法等。

通過粗格柵的原污水經(jīng)過污水提升泵提升后，流經(jīng)格柵或砂濾器進(jìn)入沉砂池，這樣經(jīng)過砂水分離的污水進(jìn)入初次沉淀池，到這里為一級(jí)處理（物理法），初沉池的出水進(jìn)入生物處理設(shè)備，包括之前提到的活性污泥法和生物膜法，其中活性污泥法的反應(yīng)器有曝氣池、氧化溝等，生物膜法包括生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化法和生物流化床，生物處理設(shè)備的出水進(jìn)入二次沉淀池，二沉池的出水經(jīng)過消毒排放或進(jìn)入三級(jí)處理。二沉池的污泥一部分回流至初次沉淀池或者生物處理設(shè)備，一部分進(jìn)入污泥濃縮池，之后進(jìn)入污泥消化池，經(jīng)過脫水和干燥設(shè)備后，污泥被zui后利用。這就是污水處理的一般流程。

B. 不斷進(jìn)化的曝氣池

從上面的處理流程可看出，生物處理法在整個(gè)處理過程中扮演著舉足輕重的角色，而作為生物處理主要構(gòu)筑物的曝氣池的運(yùn)行直接影響污水處理的干凈程度與處理成本的高低。

曝氣，顧名思義就是不斷地把空氣打入水中，是使空氣與水強(qiáng)烈接觸的一種手段，其目的是利用機(jī)械攪拌作用使空氣中的氧溶解于水中，或者將水中不需要的氣體和揮發(fā)性物質(zhì)放逐到空氣中。傳統(tǒng)曝氣池利用活性污泥法進(jìn)行污水處理，這是一種需氧性生物處理方法，在處理過程中，池內(nèi)提供一定的污水停留時(shí)間，滿足好氧微生物所需要的氧量以及污水與活性污泥充分接觸的混合條件，污水中的有機(jī)物經(jīng)微生物作用被生物氧化，同時(shí)污水中的氨氮經(jīng)微生物硝化與反硝化作用，達(dá)到脫氮的效果。

隨著污水處理技術(shù)不斷地發(fā)展，曝氣工藝也在朝著率、小體積、節(jié)省能源的方向發(fā)展，一些特殊型式的曝氣池被研發(fā)出來，如生物接觸氧化、生物膜載體流化床曝氣池等。目前連續(xù)循環(huán)曝氣系統(tǒng)工藝（Continuous Cycle Aeration System，簡稱CCAS）已成為比較的生物除磷、脫氮處理方法。CCAS是在SBR（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process，序批式活性污泥法）的基礎(chǔ)上改進(jìn)而成的一種連續(xù)進(jìn)水式SBR曝氣系統(tǒng)，CCAS對(duì)污水預(yù)處理要求不高，只設(shè)間隙15mm的機(jī)械格柵和沉砂池。生物處理核心是CCAS反應(yīng)池，除磷、脫氮、降解有機(jī)物及懸浮物等功能均在該池內(nèi)完成，BOD、COD的去除率高達(dá)95%，氮、磷去除率達(dá)80%以上，出水即可達(dá)標(biāo)排放。

看奧豪斯溶解氧儀表如何大顯身手

在曝氣池中，為了維持微生物的生命活動(dòng)，必須水中有一定量的溶解氧，而且BOD和COD的核心都是計(jì)算水中的耗氧量。因此溶解氧的測定直接或間接地反映出污水的處理程度。

目前溶解氧儀表測定有極譜法、原電池法和光學(xué)法。其中極譜法、原電池法屬于化學(xué)法，需要?jiǎng)蛩贁嚢铇悠罚駝t讀數(shù)會(huì)不穩(wěn)定、下降。光學(xué)法則避免該類情況出現(xiàn)。而污水處理中曝氣池溶解氧監(jiān)測的重要性不言而喻，但是由于曝氣池中要連續(xù)機(jī)械攪拌供氧氣，同時(shí)曝氣池比較大，每處供氧量不同會(huì)導(dǎo)致使用化學(xué)法測量值有所差異。

圖2：某污水處理廠曝氣反應(yīng)池

奧豪斯ST400D光學(xué)法溶解氧儀表，搭配STDO21光學(xué)溶氧電極，出廠即可使用，無需校準(zhǔn)。同時(shí)針對(duì)樣品池較深或者大的區(qū)域，還提供5m長線纜STDO21光學(xué)溶解氧電極。另外溫度對(duì)溶氧含量影響很大，STDO21探頭自帶溫度控制監(jiān)測，使讀數(shù)很。下圖是奧豪斯ST400D光學(xué)法溶解氧儀表將昆明市某污水處理廠作為實(shí)驗(yàn)基地測得的幾組數(shù)據(jù)，同時(shí)現(xiàn)場還有*很高的某品牌在線儀表測量數(shù)據(jù)做對(duì)比，其中ST400D讀數(shù)為7.96 mg/L，某品牌讀數(shù)為7.94mg/L，可知數(shù)值差異很小。

圖3：ST400D光學(xué)法儀表與某品牌在線光學(xué)法儀表讀數(shù)對(duì)比

通常曝氣池中的氧值在1~3mg/L。而出現(xiàn)上述數(shù)值，經(jīng)過與該廠技術(shù)人員溝通得知，實(shí)驗(yàn)前一周該地連續(xù)大雨使得污泥濃度下降，曝氣池中的氧氣含量有所回升，因此該值為正常情況。

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