市政污水和工业废水的处理工艺及流程分析

市政和工业废水处理

     废水具有随时间自行处理的天然能力。但随着人口和工业活动的增加，需要在排放市政和工业废水之前提高处理水平

在联合国可持续发展目标（UN SDGs）已经为改善水质，水资源综合管理，提高水资源利用效率，并恢复水有关的生态系统的目标。

为什么市政和工业废水管理很重要？

     在20世纪上半叶，市政和工业废水被合并并通过单一排水管进行处理。该过程会危害人类和海洋生物的健康，并需要对市政和工业废水进行分离。

城市和工业废水中的污染物

1.生化需氧(BOD)物质–工业和生活垃圾会将需氧量的污染物释放到水中。这些污染物来自食品加工、造纸和皮革鞣制过程中的动植物。细菌将这些污染物转化为其他化合物，但分解过程会消耗鱼类使用的溶解氧。

2.病原体——传染性微生物或病原体是水传播疾病的来源。它们可能通过制革和食品加工等工业活动或通过宠物和牲畜的动物粪便渗入地下水。

3.富营养化——碳、磷和氮等矿物质天然存在于水中，是充足营养所必需的。但是，如果二级水处理厂过量释放这些物质，就会导致藻类过多、阳光受阻和海洋生物窒息。

4.无机废物——人类和工业活动将大量无机废物释放到排水系统中，其中包括洗涤剂、家用清洁液、重金属、药物和杀虫剂。其中一些即使浓度很小也有剧毒，而另一些则会在水中留下难闻的气味或味道。

5.热废物——冷却系统在高温下排放的废水会消耗水中的氧气。

化工、电力、食品加工、钢铁、采矿、核能、汽车、造纸和纸浆等行业是废水污染物的主要来源。例如，全球每年平均生产7000万辆汽车，产生超过 34万亿升的废水。这些污染物如果未经处理就排放到溪流和地下水中，可能对人类和海洋生物造成危害。

如果得到有效处理，市政和工业废水可以成为宝贵的能源和营养来源。例如，来自城市废水的污泥可用于提取能源和用于农业的生物固体，而富营养化产生的磷可用于制造肥料。

常见的市政和工业废水挑战和解决方案

     处理废水不像半个世纪前那样简单。不断增加的人口、CWA指南、改变EPA法规以关注健康和安全，对分离和处理废水提出了新的挑战。

工业和城市废水管理不可能有单一的通用解决方案。根据水源、污染物类型、地理位置、预算和技术可用性定制废水处理是主要挑战。其他难点包括———

1.高生化需氧量 (BOD) 和化学需氧量 (COD) – 对废物充气可促进生物氧化并产生可通过过滤和澄清轻松去除的固体废物。

2.高总悬浮溶解固体——CWA 法规对废水中的总悬浮固体 (TSS) 和总溶解固体 (TDS) 进行了限制。TSS常采用砂炭过滤法过滤。TDS 需要化学处理、脱矿质或蒸发。

3.高硝酸盐和磷酸盐水平 - 硝酸盐和磷酸盐通过人类和动物排泄物进入废水流。它可以用 IX、RO、澄清或生物处理进行处理。

4.油和油脂——除了对环境造成破坏外，油和油脂还会堵塞水道和排水系统。它们通常采用溶气气浮 (DAF)、超滤 (UF) 和碳过滤方法进行处理。

5.大量排放——一些工业和市政设施产生大量废水，可能需要实施零液体排放系统。这允许重新调整化学品体积，回收大部分液体废物以供再利用，处理有价值的副产品，并产生干/固体滤饼进行处置。

此外，许多陈旧的废水收集和处理设施需要改进和维护以延长其使用寿命。这需要持续的资金和技术投资。

废水处理技术

     异地处理设施通常从市政和工业排水系统收集废水，并通过各种方法对其进行处理以分离不同类型的废物。废水也储存在工业装置内的封闭式压裂罐中，然后再输送到处理设施。废水处理大致可分为三类——

一.初级废水处理

在这个阶段，废水通过过滤装置，去除粗固体，这些固体占悬浮污染物的 50%。过滤后的物质称为初级污泥，然后将其送去进行生物固体处理。

二.二次废水处理

在这个阶段，生物有机体被用来自然地从废水中分离污染物。由此产生的固体废物沉淀在罐底，可以很容易地去除。产生的废物称为二次废物或生物污泥。由此产生的生物固体要么用作农业中的天然肥料，要么用作能源生产的垃圾填埋场。生物固体也可以被焚烧，分解成更简单的物质，释放到土壤、空气或水中。

三.三级污水处理

在这个阶段，使用化学处理方法去除废水中的污染物，然后将其排放到天然水体中。

用于处理属于上述三大类之一的废水的一些专业技术是——

1.反渗透(RO)–这种方法包括让水以与自然渗透相反的方向通过半透膜。该工艺用于石化、制药、食品和饮料等行业。

2.超滤(UF)–它类似于反渗透，其中水被迫通过半透膜。

3.纳米过滤(NF)–这是一种相对较新的技术，其结果介于RO和UF之间。NF可以去除直径低至0.002 和0.005µm的纳米颗粒，如农药化合物和有机大分子。NF技术保留了通过RO工艺去除的有价值的矿物质。

4.陶瓷过滤——它涉及超滤或微滤，即使在更高的温度下也可以处理废水。过滤器具有由氧化铝、碳化硅、二氧化钛和氧化锆制成的无机膜，有助于分离不同的生物质。

5.紫外线过滤——这是一种非侵入式废水处理方法，可用于水产养殖、建筑服务、食品和饮料、海洋和航运、制药、石油等应用。它有助于消除各种污染物，例如如工业废水中的尿素、苯酚和多环芳烃。

6.溶气气浮(DAF)–如果您想分离悬浮固体，DAF 设备可能是有效的。DAF设备用于生物固体含量高的屠宰场和鱼类加工单位。该系统用于减少脂肪、油脂和有机废物中存在的按需化学氧。

7.重力污泥脱水——这是从市政和工业来源产生的废水中分离污泥的最简单方法之一。这包括将污泥储存在脱水容器中，并利用重力将水排出。有时，可以使用真空来加快脱水过程。这些通常用于建筑工地、环境修复工作和造船厂。

结论

     随着城市和工业的不断发展，需要以有效和可持续的方式处理市政和工业水源排放的水，需要资金和创新的投资。废水应被视为一种宝贵的资源，可以从中提取能量，然后将富含营养的水释放回溪流中供海洋生物使用。

关键是采用循环废水管理模式，以增加经济性、回收资源并通过自我可持续的过程对其进行再利用。

（本文章转载自https://www.wwdmag.com/wastewater-treatment/wastewater-treatment-municipal-industrial-applications，仅为水文化传播科普用，按照 CC BY-NC-SA 4.0 许可协议。如需再次利用请标明来源，且勿用于商业用途！）

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