环保专业一讲义：城市污水深度处理的技术及设计要点

2.城市污⽔深度处理的技术及设计要点

⑴主要技术

根据处理⽬的、去除对象所采⽤的技术是不同的，例如，当城市污⽔⼚的出⽔⽔质要求进⼀步提⾼或要求满⾜回⽤时，可在⽣物处理法之后增加混凝过滤⼯序；若处理要求着眼于去除难降解的有机物时，可在⽣物处理法之后增加活性炭吸附⼯序，或在活性污泥法中投加粉末活性炭；也可以采⽤化学氧化法等。

⑵悬浮物的去除技术及设计要点

污⽔经过⼆级处理后，处理⽔中残留的悬浮物的粒径从数毫⽶到微⽶的⽣物絮凝体和未被凝聚的胶体颗粒，去除这些悬浮物可提⾼⼆级处理⽔的稳定度。去除时采⽤的处理技术要根据悬浮物的状态和粒径来进⾏确定。

⑶溶解性有机物的去除技术及设计要点

⽣活污⽔中溶解性有机物的主要成分是蛋⽩质、碳⽔化合物和阴离⼦表⾯活性剂，城市污⽔经过⼆级处理后的出⽔中的溶解性有机物⼤多是丹宁、⽊质素、⿊腐酸等难以降解的有机物，利⽤⽣物处理技术难以去除，⼀般采⽤活性炭吸附和臭氧氧化法进⾏去除。

深度处理中的活性炭吸附主要是去除传统活性污泥法出流中的难降解化合物，残余的⽆机化合物。在应⽤活性炭吸附前⼀般都设置滤池，以去除⼆级出流中悬浮颗粒形态存在的有机物。活性炭有粒状和粉状两种类型，污⽔的深度处理时多使⽤粒状炭。活性炭吸附塔的设计参数⼀般由吸附试验确定，其吸附能⼒不仅取决于⾃⾝的品质，也取决于介质中污染物的组分构成，因此，要取得有针对性的设计参数，通常都要进⾏活性炭吸附试验。

例：⽤活性炭吸附⽔中⾊素的试验⽅程式为：。今有100L溶液，⾊素浓度为0.05g/L，欲将⾊素除去90％，加多少活性炭？（⽅程式中q是平衡吸附量，c是吸附质的浓度）

解：平衡时的c＝0.05×（1-90％）＝0.005（g/L）

q＝3.9× =0.276（g/g）

另⼀种溶解性有机物的去除技术是臭氧氧化法，其主要作⽤是去除污⽔中残存的有机物，脱除污⽔的⾊度，杀菌消毒。当⽤于降解COD时，每降解1mg/LCOD，需要消耗4mg/L臭氧，接触时间为15～60min；当⽤于消毒时，每⼀升⽔的臭氧投加量为5～15mg，接触时间为6～15min，或接触3～5min后，停留10～15min。8

⑷溶解性⽆机盐类的去除技术及设计要点

城市污⽔中含有的⽆机盐类，⼀般介于200～400mg/L，有效的除盐技术有反渗透、电渗析和离⼦交换法等。

★反渗透是⼀种膜分离技术，多⽤于⽔的除盐处理，其设计要点包括：

①给⽔⽔质要求

给⽔温度：复合膜5～45℃，醋酸纤维素膜5～40℃，pH4～11。

②⽔通量

根据不同⽔源，反渗透膜应采⽤不同的⽔通量，⽔通量越⾼，污染速度越快，有⼀个⽔通量极点，如果⾼于这个极限值，膜将迅速污染。

③膜化学清洗的⽔流量

不同膜元件外径，化学清洗时需要的⽔流量也不相同，外径为2.5英⼨时，⽔量为1t/h，外径为4英⼨时，⽔量为2t/h，外径为8英⼨时，⽔量为8t/h。

④抗污染膜的选择

⑤膜数量的计算（估算）

膜数量的计算公式为：膜数量＝脱盐⽔产量/⽔通量，以此为基数，再通过膜公司软件核算膜数量。

⑥膜的回收率

⑦流量

⑧膜的类型

根据⽔含盐量选择膜的类型，含盐量⼩于10g/L时，选⽤苦咸⽔反渗透膜，含盐量⼤于10g/L时，选⽤海⽔反渗透膜。

⑨阻垢剂的选择

根据反渗透给⽔⽔质和反渗透浓缩倍率，选择反渗透阻垢剂（或分散剂）和设计定期快速冲洗浓⽔侧的系统，在⼩容量⼯程中，根据原⽔⽔质可以⽤降低⽔回收率和定期快速冲洗防垢。

★电渗析也是常⽤的脱盐技术：

常⽤的电渗析脱盐⼯艺系统有如下⼏种：

①⼀次脱盐系统

⼜包括5类系统：

浓⽔不循环全部排地沟的体内或体外多级串联⼀次脱盐系统：该系统的优点是浓⽔的浓缩倍率⼩于2倍。

浓⽔循环体内或体外多级串联⼀次脱盐系统：该系统的优点是浓⽔的浓缩倍率可为5～7倍，使浓⽔排放量为脱盐⽔量的20％以下。

体外升压浓⽔循环半对流多级串联⼀次脱盐系统：优点是提⾼了设备的制⽔能⼒，减少了浓⽔排放量，浓淡⽔半对流运⾏。体外升压浓⽔并联循环多级串联⼀次脱盐系统：适⽤于⼤型装置。

级内分段、多级串联⼀次脱盐系统：适⽤于⾼含盐量和⼩容量设备。

②循环脱盐系统

该系统中浓⽔和淡⽔都经过再循环，适⽤于⼩容量的⽔处理。

③带有部分循环的体外升压多级串联脱盐系统

特点是利⽤部分脱盐⽔再循环提⾼脱盐率，可以减少⼀次脱盐的串联级数。

④极⽔系统

电渗析脱盐⼯艺系统的设计计算内容包括：①给出定型隔板的参数⽅程或每张隔板脱盐率的前提下，计算多级⼀次脱盐所需

的流程长度或串联级数，确定各级的合理组装⽅式和⼯作参数（即电压电流）；②对于⾼含盐量的⽔，通过电流密度亦即经济电流密度的选择计算，使制⽔成本最低，在此基础上选定流速v值，确定各级的膜组装⽅式、串联级数和⼯作参数；③对定型的单元体内串联设备，根据⽔质确定⾼含盐量下的经济产⽔量。

★实现离⼦交换⽔处理⼯艺的关键在于：恰当地选择离⼦交换剂，合理地组合⼯艺系统，选择适合的离⼦交换设备，遵循的运⾏再⽣操作制度，采取必要的防⽌树脂污染措施。⽤离⼦交换处理⽅法除盐，其处理对象的含盐浓度⼀般为100～300mg/L。