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          水處理技術簡史(上)

          欄目:行業資訊 發布時間:2023-12-29

          鑒古知今,回顧歷史是為了更好地把握現在,面向未來。往事如流水,炎炎夏日,請作為環保人的你,靜下心來,跟隨小編一起看看人類在“水處理”技術探索過程中所走過的路。


          地球雖然有70.8%的面積為水所覆蓋,但淡水資源卻極其有限,人類真正能夠利用的僅僅是江河湖泊以及地下水中的一部分,僅占地球總水量的0.26%,而且分布不均。近百年來,隨著全球人口不斷膨脹,工業發展迅速,水資源狀況急劇惡化。人類認識到水處理的重要性,并始終探索水處理的技術和方法。從簡單的過濾沉淀到有機物的去除,從蒸餾凈水到海水淡化,人類希望通過不斷改進的技術方法讓有限的水更凈、更純,更多地被人類所利用。


          當時,人類沒有先進的水處理技術,為降低疾病傳播,采用簡單的格柵截流自然沉降等方法進行水處理。那個時期環境容量大,水體的自凈能力也能夠滿足人類的用水需求。


          經過多年實踐和總結,幾種傳統的水處理工藝相繼產生。


          人們發現用砂子可以過濾掉細微懸浮物或沉淀雜質的方法。這就是沉淀物過濾法,目的是將水源內之懸浮顆粒物質或膠體物質清除干凈。這是最古老且最簡單的凈水法,所以這個步驟常用在水純化的初步處理。濾過懸浮的顆粒物質所使用的濾器種類很多,例如網狀濾器,沙狀濾器(如石英沙等)或膜狀濾器等。


          歐洲工業革命開始。而后,隨著人類社會工業化進程的迅猛發展,工業污水也隨之大量產生,工業強國的河流、湖泊遭到嚴重污染,逐漸成為社會公害,也威脅著人類的身體健康。人們也發現,當時簡單的化學、物理方法已經難以處理這些污水,創新水處理技術勢在必行。各國的科學家都開始著手研究水處理方法,最早是污水曝氣試驗。

          曝氣是利用充氣或機械攪動等方法增大水與氣體接觸,進行溶氧或散除水中溶解性氣體和揮發性物質的過程。水和空氣充分接觸以交換氣態物質和去除水中揮發性物質,或使氣體從水中逸出,如去除水的異味或CO2,H2S等氣體;或使氧氣溶入水中,以提高溶解氧濃度,達到除鐵、錳或促進需氧微生物降解有機物的目的。


          進而又出現了藥劑混凝預處理?;炷悄叟c絮凝的合稱。凝聚是向水中投入帶有正電荷的混凝劑,與水中占大多數帶有負電荷的微粒相互聚結。絮凝是指使水中懸浮微粒集聚變大,或形成絮團,從而加快粒子的聚沉,以達到固-液分離的目的。


          早期的處理方式采用石灰、明礬等進行沉淀或用漂白粉進行消毒。在我國,明代晚期已有污水凈化裝置。但由于當時需求性不強,生活污水仍以農業灌溉為主。在國外,1762年英國開始采用石灰及金屬鹽類等處理污水。






          蒸餾法是古老卻也是有效的水處理法,它可以清除任何不可揮發性的雜質,但是無法排除可揮發性的污染物,還有它需要很大的儲水槽來存放。


          氣浮法亦稱浮選,它是從液體中除去低密度固體物質或液體顆粒的一種方法。通過空氣鼓入水中產生的微小氣泡與水中的懸浮物黏附在一起,靠氣泡的浮力一起上浮到水面而實現固液或液液分離的操作。


          吸附法是利用多孔性固體物質吸收分離水中污染物的水處理過程。用于吸收污染物的固體吸附劑有:活性炭、活化煤、焦炭、樹脂、木屑等。吸附作用常分為物理吸附、化學吸附和離子交換吸附。水處理過程中常采用吸附過濾床對水進行吸附法處理,可去除重金屬離子(如汞、鉻、銀、鎳、鉛等),也用于水的深度處理。


          硬水的軟化需使用離子交換法,它的目的是利用陽離子交換樹脂以鈉離子來交換硬水中的鈣與鎂離子,以此來降低水源內之鈣鎂離子的濃度。其軟化的反應式如下:

          Ca2++2Na-EX→Ca-EX2+2Na+

          Mg2++2Na-EX→Mg-EX2+2Na+

          式中EX表示離子交換樹脂,這些離子交換樹脂結合了Ca2+及Mg2+后,將原本含在其內的Na+離子釋放出來。


          萃取法采用與水不互溶但能很好溶解污染物的萃取劑,使其與廢水充分混合接觸,利用污染物在水和溶劑中的溶解度或分配比的不同,達到分離、提取污染物和凈化廢水的目的。

          污水中的有機物成為去除重點。1881年,法國科學家發明了第一座生物反應器,也是第一座厭氧生物處理池——moris池誕生,拉開了生物法處理污水的序幕。


          1893年,第一座生物濾池在英國Wales投入使用,并迅速在歐洲北美等國家推廣。技術的發展,推動了標準的產生。


          1912年,英國皇家污水處理委員會提出以BOD5來評價水質的污染程度。

          Arden和Lokett在英國化學工學會上發表了一篇關于“活性污泥法”的論文,Clark和Gage在曼徹斯特的勞倫斯污水試驗站應用了此法。同時,第一座活性污泥法污水處理試驗廠建成。兩年后,美國建立了第一座活性污泥法污水處理廠。


          1921年,活性污泥法傳播到中國,中國建設了第一座污水處理廠——上海北區污水處理廠。1926年及1927年又分別建設了上海東區及西區污水廠,當時3座水廠的日處理量共為3.55萬噸。


          隨著在實際生產生的廣泛應用和技術上的不斷革新改進,20世紀40-60年代,活性污泥法逐漸取代了生物膜法,成為污水處理的主流工藝?;钚晕勰喾ǖ恼Q生,奠定了未來100年間城市污水處理技術的基礎。如今,活性污泥法及其衍生改良工藝是處理城市污水最廣泛使用的方法。


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