2018/3/13
水是生命之源，保护水资源就是保护我们的蓝色星球，而如今日益严重的水污染现象将污水处理等资源再生行业再次推到风口浪尖。今天，小编就带领大家走进污水处理厂来揭开污水处理工艺背后的那些秘密！
水是人类及一切生物赖以生存的一种重要资源，是不可替代的生命之源。随着我国经济的飞速发展和人口不断增加，各行各业对水资源的需求量及利用也越来越多，然而，一系列触目惊心的水质监测数据却无情地向我们反映出当下日益严重的水污染现象，对国民生命安全和经济发展造成了严重的威胁，让人深感切肤之痛，水体治理刻不容缓，因此以污水处理为代表的资源再生行业再次被推到了风口浪尖。那么在污水处理方面又有哪些值得关注的科学秘密呢？今天小编就带领大家走进污水处理厂来看看这些有趣的故事吧！
污水处理是指为使污水达到排水某一水体或再次使用的水质要求对其进行净化的过程，目前已被广泛应用于建筑、农业、交通、能源、环保、医疗、餐饮等各行各业，也越来越多地走进寻常百姓的日常生活。污水的来源如此广泛，但按照大类一般可分为生产污水和生活污水。生产污水包括工业污水、农业污水以及医疗污水等，而生活污水就是日常生活产生的污水，是指各种形式的无机物和有机物的复杂混合物，包括漂浮和悬浮的大小固体颗粒、胶状和凝胶状扩散物、纯溶液等。
图1：生产和生活污水
由于污水中的成分多种多样，因此现代污水处理按照其作用可分为物理法、生物法和化学法三种。
主要利用物理作用分离污水中的非溶解性物质，在处理过程中不改变化学性质。常见的有重力分离、离心分离、反渗透、气浮等。该方法是一种比较简单、经济的处理方法，主要用于村镇水体容量大、自净能力强、污水处理程度要求不高的情况。
利用微生物的新陈代谢功能，将污水中呈溶解或胶体状态的有机物分解氧化为稳定的无机物质，从而使污水得到净化。常见的有活性污泥法和生物膜法等。该方法处理程度比物理法要高。
主要是利用化学反应作用来处理或回收污水的溶解物质或胶体物质，经常用于处理工业废水。常见的有混凝法、中和法、氧化还原法、离子交换法等。该方法处理效果好，但成本高，多用作生化处理后的出水，作进一步的处理，提高出水水质。
同时，基于不同的水处理排放标准，污水处理也会有不同级别的处理程度，其中通常会涉及到两个指标，即BOD (Biochemical Oxygen Demand) 和COD (Chemical Oxygen Demand)。
COD称为化学需氧量或化学耗氧量，是利用化学氧化剂（如高锰酸钾）将水中可氧化物质（如有机物、亚硝酸盐、亚铁盐等）氧化分解，然后根据残留的氧化剂的量计算出氧的消耗量。COD的单位为毫克/升，其值越小说明水质污染程度越轻。
BOD和COD都是衡量水质污染度的重要指标，按不同的污水处理程度可分为以下三个级别：
主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质，物理法大部分只能完成一级处理的要求。经过一级处理的污水，BOD一般可去除30%左右，还达不到排放标准。因此一级处理只能属于二级处理的预处理。
主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质（BOD和COD物质），去除率可达90%以上，使有机污染物达到排放标准。
进一步处理难降解的有机物、氮和磷等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等。主要方法有生物脱氮除磷法、混凝沉淀法、砂滤法、离子交换法和电渗分析法等。
通过粗格栅的原污水经过污水提升泵提升后，流经格栅或砂滤器进入沉砂池，这样经过砂水分离的污水进入初次沉淀池，到这里为一级处理（物理法），初沉池的出水进入生物处理设备，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应器有曝气池、氧化沟等，生物膜法包括生物滤池、生物转盘、生物接触氧化法和生物流化床，生物处理设备的出水进入二次沉淀池，二沉池的出水经过消毒排放或进入三级处理。二沉池的污泥一部分回流至初次沉淀池或者生物处理设备，一部分进入污泥浓缩池，之后进入污泥消化池，经过脱水和干燥设备后，污泥被zui后利用。这就是污水处理的一般流程。
从上面的处理流程可看出，生物处理法在整个处理过程中扮演着举足轻重的角色，而作为生物处理主要构筑物的曝气池的运行直接影响污水处理的干净程度与处理成本的高低。
曝气，顾名思义就是不断地把空气打入水中，是使空气与水强烈接触的一种手段，其目的是利用机械搅拌作用使空气中的氧溶解于水中，或者将水中不需要的气体和挥发性物质放逐到空气中。传统曝气池利用活性污泥法进行污水处理，这是一种需氧性生物处理方法，在处理过程中，池内提供一定的污水停留时间，满足好氧微生物所需要的氧量以及污水与活性污泥充分接触的混合条件，污水中的有机物经微生物作用被生物氧化，同时污水中的氨氮经微生物硝化与反硝化作用，达到脱氮的效果。
随着污水处理技术不断地发展，曝气工艺也在朝着率、小体积、节省能源的方向发展，一些特殊型式的曝气池被研发出来，如生物接触氧化、生物膜载体流化床曝气池等。目前连续循环曝气系统工艺（Continuous Cycle Aeration System，简称CCAS）已成为先进的生物除磷、脱氮处理方法。CCAS是在SBR（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process，序批式活性污泥法）的基础上改进而成的一种连续进水式SBR曝气系统，CCAS对污水预处理要求不高，只设间隙15mm的机械格栅和沉砂池。生物处理核心是CCAS反应池，除磷、脱氮、降解有机物及悬浮物等功能均在该池内完成，BOD、COD的去除率高达95%，氮、磷去除率达80%以上，出水即可达标排放。
在曝气池中，为了维持微生物的生命活动，必须保证水中有一定量的溶解氧，而且BOD和COD的核心都是计算水中的耗氧量。因此溶解氧的测定直接或间接地反映出污水的处理程度。
目前溶解氧仪表测定有极谱法、原电池法和光学法。其中极谱法、原电池法属于化学法，需要匀速搅拌样品，否则读数会不稳定、下降。光学法则避免该类情况出现。而污水处理中曝气池溶解氧监测的重要性不言而喻，但是由于曝气池中要连续机械搅拌供氧气，同时曝气池比较大，每处供氧量不同会导致使用化学法测量值有所差异。
图2：某污水处理厂曝气反应池
奥豪斯ST400D光学法溶解氧仪表，搭配STDO21光学溶氧电极，出厂即可使用，无需校准。同时针对样品池较深或者大的区域，还提供5m长线缆STDO21光学溶解氧电极。另外温度对溶氧含量影响很大，STDO21探头自带温度控制监测，使读数很。下图是奥豪斯ST400D光学法溶解氧仪表将昆明市某污水处理厂作为实验基地测得的几组数据，同时现场还有*很高的某品牌在线仪表测量数据做对比，其中ST400D读数为7.96mg/L，某品牌读数为7.94mg/L，可知数值差异很小。
图3：ST400D光学法仪表与某品牌在线光学法仪表读数对比
通常曝气池中的氧值在1~3mg/L。而出现上述数值，经过与该厂技术人员沟通得知，实验前一周该地连续大雨使得污泥浓度下降，曝气池中的氧气含量有所回升，因此该值为正常情况。
怎么样，在污水处理厂参观了一圈你是不是大有收获呢？是不是也想拿起外观精美而又兼具高性价比的ST400D光学溶解氧仪动手操作一番呢？其实这只是奥豪斯庞大的水质分析仪器家族的冰山一角，欲了解更全面的家族产品信息，我们专业的工程师们届时将会在*时间您！
