污水處理中的物理處理方法
物理處理方法
物理處理法是通過物理作用分離回收污水中不溶解的懸浮污染物(包括油膜和油珠)，在處理過程中不改變化學性質。常用的有過濾法、沉淀法、浮選法等。
(1)過濾方法:用過濾介質攔截污水中的懸浮物。過濾介質包括篩網、紗布和顆粒，常用的過濾設備包括格柵、篩網、微濾器等。
1)格柵和篩網。在排水工程中，廢水通過下水道流向水處理廠。首先，一組金屬框架(格柵)、穿孔板或濾網(篩網)應由斜放在通道中的金屬制成，以防止漂浮物或懸浮物通過，并被阻留在格柵、細篩或濾料上。
該步驟屬于廢水的預處理，其目的在于回收有用物質；初步漫清廢水，有利于后期處理，減輕沉淀池或其它處理設備的負荷；保護抽水機械，避免因顆粒堵塞而發生故障。保護泵和其它處理設備。柵欄截取的效果主要取決于污水水質和柵欄間隙的大小。清除渣滓的方法有人工和機械兩種。爐渣應及時清理處理。
篩網主要用于截取粒度在幾毫米到幾十毫米之間的細小懸浮雜物，如纖維、紙漿、藻類等。，通常由金屬絲和化學纖維編織或穿孔鋼板制成，孔徑一般小于5毫米，最小可為0.2毫米。篩網過濾裝置包括滾筒式、旋轉式、轉盤式、固定式振動斜篩等。無論什么結構，它都不僅可以截取污垢，還可以方便地卸載和清潔篩面。
2)顆粒介質過濾(又稱彤、濾、驚料過濾)。當廢水通過顆粒過濾材料(如石英砂)床層時，細小的懸浮物和肢體被截留在過濾材料的表面和內部間隙中。常用的過濾介質有石英砂、無煙煤、石榴石等。過濾材料在過濾過程中被物理截留、沉降和吸附。過濾效果取決于過濾材料孔徑、過濾材料層厚度、過濾速度和污水性質。
當廢水從上到下流過粒狀過濾層時，位徑較大的懸浮顆粒首先被截留在表面過濾材料的間隙中，使得該層過濾材料的間隙越來越小，逐漸形成一層主要由被截留的團體顆粒組成的過濾膜，起到主要的過濾作用。這種功能屬于阻力截取或篩選功能。
廢水通過過濾層時，許多過濾材料表面提供了巨大的懸浮物沉降的有效面積，形成了無數的小沉淀池，懸浮物容易在這里沉降。這種作用是重力沉降。
濾料表面積大，與懸浮物有明顯的物理吸附作用。另外，砂粒在水中經常帶有表面負電荷，可以吸附帶正電荷的鐵、鋁等肢體，從而在濾料表面形成帶正電荷的薄膜，然后吸附帶負電荷的膠土和各種有機物等膠體，與砂粒接觸絮凝。
(2)沉淀法。沉淀法是利用污水中懸浮固體和水的相對密度不同的原理，利用重力沉降將懸浮固體從水中分離出來。根據水中懸浮顆粒的濃度和絮凝特性(即相互聚集的能力)，可分為四種類型:
1)分離沉降(或自由沉降)。在沉淀過程中，顆粒互不聚合，單獨沉淀。位置只受水中重力和水流阻力的影響，形狀、尺寸和質量不變，降速也不變。
2)凝結沉淀(或稱凝結沉淀)。凝結沉降是指在凝結劑的作用下，將廢水中的膠體和微小懸浮物凝結成可分離的凝結體，用重力沉降分離去除。凝結沉淀的特征是在沉淀過程中，由于粒子接觸碰撞而相互聚集形成大絮體，粒子的尺寸和質量隨著深度的增加而增加，其沉淀速度也隨著深度的增加而增加。
常用的無機凝集劑有硫酸鋁、硫酸亞鐵、三氯化鐵和聚合鋁，常用的有機凝集劑有聚丙烯冷凝劑等，也可以采用水玻璃、石灰等凝集劑。
3)區域沉降(也稱為擁擠沉降和分層沉降)。當廢水中的懸浮物含量較高時，顆粒之間的距離較小，聚合力可以使其集成成一個整體，一起沉降，顆粒之間的位置不變。因此，澄清水和混合水之間有明顯的分界面，并逐漸向下移動。這種沉降被稱為區域沉降。加入濁度水的沉降池和二次沉降池中的沉降(沉降中后期)大多屬于這種類型。
4)壓縮沉淀。當懸浮液中的懸浮固體濃度很高時，顆粒相互接觸和擠壓。在上層顆粒的重力作用下，下層顆粒間隙中的水被擠出，顆粒群被壓縮。壓縮沉淀發生在沉淀池底部的污泥斗或污泥濃縮池中，進展緩慢。根據水中懸浮物的性質，有兩種設備:沉砂池和沉淀池。
沉砂池用于去除相對密度較高的元機顆粒，如水中的砂粒和煤渣。沉砂池一般設置在污水處理裝置前，以防止其他處理污水的機械設備磨損。
沉淀池利用重力將懸浮雜質與水分離。它可以分離直徑超過20~100m的顆粒。根據沉淀池中的水流方向，可分為平流、輻流和垂直流。
①平流沉淀池。廢水從池的一端流動，水平流動，水中的懸浮物逐漸沉入池底，澄清水從另一端溢出。
②輻射沉淀池。池多為圓形，直徑較大，一般在20~30米以上，適合大型水處理廠使用。原水通過進水管進入中心筒后，通過筒壁上的孔和周圍的環形穿孔擋板，沿徑向輻射流向沉淀池周圍。由于過水截面增大，流速逐漸減小，顆粒沉降，澄清水從周圍溢出，流入集水箱排出。
③垂直沉淀池。截面多為圓形，也有方形和多角形。水從中心管的下口流入池中，通過反射板的阻擋向周圍分布在整個水平截面上，緩慢向上流動。沉降速度超過上升速度的顆粒沉入污泥斗，澄清后的水從周圍的埋入口溢出池外。
在污水處理和利用方法中，沉淀(或浮游)法經常作為其他處理方法前的預處理。用生物處理法處理污水時，一般需要事先通過預沉池去除大部分浮游物質，減少生物化學處理時的負荷，但生物處理后的出水仍需經過二次沉淀池處理，進行泥水分離，保證出水水質。
(3)浮選法。將空氣通向人體污水，以微小氣泡的形式從水中析出，成為載體。污水中相對密度接近水的微小顆粒污染物(如乳化油)附著在氣泡上，隨著氣泡上升到水面，然后用機械方法去除，使污水中的污染物從污水中分離出來。疏水性物質容易漂浮，親水性物質不容易漂浮。因此，有時為了提高氣浮效率，需要向污水中添加浮選劑來改變污染物的表面特性，使一些親水性物質變成疏水性物質，然后氣浮去除。這種方法叫做浮選。
氣浮要求氣泡分散度高，數量多，有利于提高氣浮效果。泡沫層的穩定性應適當，便于浮渣穩定在水面上，不影響浮渣的運輸和脫水。產生氣泡的方法有兩種:
1)機械方法。讓空氣通過微孔管、微孔板、帶孔轉盤產生小氣泡。
2)壓力溶解法。在一定壓力下，將空氣溶解在水中，達到飽和狀態，然后突然減壓，過飽和的空氣就會以微小的氣泡的形式從水中排出。當前廢水處理中的氣浮工藝多采用壓力溶解法。
氣浮法的主要優點是:設備運行能力優于沉淀池，一般只需15~20分鐘即可完成固液分離，占地面積小，效率高；氣浮法產生的污泥干燥，不易腐爛，表面刮擦，操作方便；整個工作是向水中通人空氣，增加水中的潛解氧量，對去除水中有機物、藻類表面活性劑和臭味有明顯效果，其出水水質為后續處理和利用提供了有利條件。
氣浮法的主要缺點是耗電量大；設備維護和管理工作量增加，運行部分經常堵塞；浮渣暴露在水面上，容易受到風雨等氣候因素的影響。
除以上兩種氣浮方法外，目前比較常用的還有電解氣浮方法。
(4)離心分離。含懸浮物的污水在高速旋轉時，利用懸浮顆粒(如乳化油)和污水所受的離心力不同，從而達到分離的目的。常用的離心設備有旋流分離器和離心分離器。
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