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廢水處理(污水處理)技術


廢水處理法大致可分成兩類

  • 一類是從流入都市下水道的污水和雨水中除去砂、浮游物、有機化合物(碳氫化合物)等之後,再放流於公共水域的下水處理
  • 另一類則是處理酸、鹼、浮游物質、無機鹽、有毒物質,以及微生物等的產業廢水處理

 

生物化學方法:

  • 利用微生物或植物來淨化廢水的技術,稱之為生物化學法。包含厭氧法、好氧法、氧化塘等
  • 厭氧法係利用的微生物有兩大種群:
  1. 一是兼性微生物。這種細菌在有一點氧的水中生存繁殖,它能把大分子的有機物斷裂成小分子有機物,進一步使這些小分子有機物轉變成有機酸
  2. 另一個種群的細菌是甲烷菌。它們是絕對厭氧菌,只能在完全沒有氧的水中生存繁衍。它們能把有機酸進一步分解為CH4、CO2以及少量的NH3、H2S等氣體產物,回收沼氣
  3. 以上兩種微生物往往共處同一個設施之中,協同作用

 

生物化學方法_好氧法:

  • 好氧法中之微生物必須在水中溶解氧很豐富的條件下纔能生存繁衍
  • 好氧微生物以廢水中的有機物作為它們進行新陳代謝的基質(營養物),通過好氧微生物的代謝活動,把有機物轉化為H2O 和CO2以及少量的硝酸鹽
  • 好氧生化處理的廢水,有機物濃度不能太高。如果是高濃度有機廢水,最好先經過厭氧處理再進入好氧池,也可以用好氧池出水 (好氧處理過的廢水)來稀釋
  • 好氧生化反應過程中,好氧微生物大量消耗水中的溶解氧,因而必須不間斷地向廢水中供給氧,稱之為曝氣

 

生物化學方法_穩定塘:

  • 穩定塘建造或者利用一個原有的面積廣大的水塘,廢水放於其中,讓塘中繁殖起的微生物乃至植物來淨化廢水,就是穩定塘
  • 水深在2.5m以上的是厭氧塘;水深在0.5-2.5m之間的是兼性塘,即有厭氧作用,也有一定的好氧作用;水深在0.5m以下的是氧化塘,具有一定的降解有機污染物的能力,而且運行費用非常低,但是占地面積大,只有在若干特殊的地點纔能採用
  • 無論什麼類型的穩定塘,都必須經過專門的計算、設計和科學論證,不能把排污單位所存放廢水的大水坑,任意命名為氧化塘、穩定塘
  • 生物治理方法經過專門設計建造的濕地以及蘆葦塘、其水生植物及林地都有一定的淨化廢水的能力,屬於生物化學法的一種,稱做生態學方法

 

物理化學方法:

  • 重力沉降法
  • 機械過濾法
  • 離心分離法
  • 膠凝沉澱法
  • 溶氣浮除法
  • 萃取法
  • 吸附法
  • 離子交換法
  • 電解法
  • 化學氧化-還原和消毒法
  • 超臨界流體萃取法
  • 滲透膜分離法
  • 蒸發濃縮與焚燒法
  • 高梯度磁分離法
  • 廢水的聲、光、電輔助處理

 

廢污水處理之方法:

  • 廢水的處理方式一般可分成物理、化學和生物學的方法,不過,實際上單以物理方法或者生物方法處理的情形很少,大多利用各方法組合來進形處理。

 

(一)物理處理方法_沉澱法:

  • 沉澱為污水及廢水處理最普遍廉價的方法,沉澱法可去除沉降懸浮固體物質,如砂、無機固體物、懸浮性有機,以減少有機物質。最終沉澱池用以分離污泥與廢水之混合水,濃縮生物性污泥,排出澄清之廢水。

(二)物理處理方法_沉澱法:

  • 沉澱由懸浮固體物質之濃度及顆粒凝聚性而分成四種
  1. 單獨沉澱 (discrete settling) :係保持單顆粒之沉降性,其大小、形狀、密度不變,沉砂池屬於此種
  2. 混凝沉澱(flocculants settling) :其特點為顆粒有凝聚作用,沉降速度隨之變化
  3. 層沉澱(zone settling) :層沉澱大都使顆粒成塊狀沉降,上澄液與沉澱固體物出現明顯之界面
  4. 壓密(compression) :壓密係固體物向下壓縮,孔隙中液體被壓出,減少固體物體積。
  • 在沉澱法的操作過程中,可加入凝聚劑,以提高沉澱效果。污水經初級處理後約可去除百分之三十的BOD 和百分之三十到四十的SS(污泥)。去除後的污泥經消化處理後成為安定性物質,再經脫水晒乾後,可供作有機肥料用。而污水可加氯消毒後即可放流,或再提高處理程度。

(三)物理處理方法_過濾法:

  • 過濾為流體穿過多孔質濾料,使懸浮物與液體分離的方法,一般較沉澱池價高,但佔地小且操作迅速,去除之固體物質易於乾燥
  • 過濾分為:
  1. 重力
  2. 壓力
  3. 真空
  4. 離心力
  • 重力法用於去除懸浮物濃度低之廢水,可直接通過濾床。真空過濾用於懸浮物濃度較高時,污泥之脫水應用。離心式用於易過濾之固體物,如含水率低的泥餅
  • 過濾的材料:
  1. 過濾的材料方面有砂、粗目和細目濾網,或一些柔軟材料。一般工業用水 (包括自來水) 的處理都使用砂過濾,砂過濾槽可分為(1)使廢水直接通過濾槽來進行的慢砂濾法

    (2)使用藥品來進行凝聚和沉澱處理為前題的標準過濾法

  2. 在此所產生的污泥則要先進行脫水處理後再廢棄

 

(四)化學處理法_中和法:

  • PH值為放流水之重要標準之一,而廢水處理時,PH高低對處理效果影響甚大
  • 酸性、鹼性廢水均需利用化學藥劑起中和反應,調節PH值到適宜範圍內,係化學處理法中最普遍使用的一種
  • 中和劑之選擇,應考慮價格、反應速度、生成之污泥、沉澱能力,及其它各種中和劑之特性、廢水性質、廢水量等。其中氫氧化鈉和碳酸鈉很快就會溶解於水中,與酸的反應速度又快,所生成的污泥量也少。而生石灰所生成的沉澱物則要比消石灰生成的少
  • 中和反應所生成的大量污泥則必需再經過沉澱、過濾、乾燥等步驟的污泥處理

 

(五)化學處理法_氧化還原法:

  • 氧化作用對各種廢水之處理,具有很高之價值,不但能有效地去除生化需氧量,能破壞廢水中合成物之構造,且產生無害之物質如二氧化碳、氮、亞硝酸鹽和硫酸鹽等
  • 還原作用在廢水處理上之應用較少,但對某些廢水如電鍍廢水甚具價值,如鉻酸鹽還原為低毒性之三價鉻

 

(六)生物處理方法_活性污泥法:

  • 活性污泥系統必須具備下列條件
  1. 曝氣槽內污泥負荷要維持一定
  2. 維持一定值以上的溶氧量
  3. 最終沈澱池分離出之污泥應濃縮至比曝氣槽活性污泥濃度還高
  4. 為維持曝氣槽內污泥濃度一定,應連續迴流污泥至曝氣槽
  5. 去除SS、分解BOD所增殖之微生物,為維持一定污泥停留時間,應予以排出處理

 

(七)生物處理方法_滴濾池法:

  • 為接觸性生物處理法之一種,經最初沉澱池之處理水,以間斷或連續散水方式通過濾料層(卵石、礦渣、無煙煤或塑膠),利用濾料上生長之微生物膜氧化分解下水中之有機物,而生物膜連續或間斷剝落後,引入最終沉澱池沉殿分離污泥之處理方法。

 

(八)生物處理方法_生物轉盤法:

  • 生物轉盤法(Rotating Biological Contactor)簡稱RBC法,為生物處理的一種,由於其可在短時間接觸下獲得高處理效率,對負荷變動較具彈性
  • 設計簡單,產生污泥量少,無活性污泥之鬆化(bulking)、發泡(foaming)、及滴濾法之散發臭氣、濾池阻塞等缺點,且噪音小,操作上不必如活性汙泥法需迴流污泥、調節污泥濃度及曝氣槽之溶氧量等高度技術,所需動力亦較活性污泥法少
  • 近年來歐、美、日本等國漸加重視,而積極開發為有機工業廢水及都市污水處理之用

 

(九)污泥的利用及最後處置(disposal):

  • 污泥的最後處置方法在經濟性的考量,一般可分為
  • 地上處置:有土地填築、土地改良、堆化肥等
  • 水中處理:有海洋擴散、集中投入(由於污泥加工物形成人工魚礁)
  • 固體處理:以水泥或柏油使之固體化
  • 焚化處理:污泥與垃圾混合投入焚化爐焚化

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