透過化學與物理程序處理廢水

廢水處理以化學與物理程序來解決特定問題。業界目前採用包括攔污柵、濾網、以及薄膜等技術分離出水中的固體污染物。而包括沉澱以及奈米過濾程序,則能移除廢水中的重金屬。

廢水處理的程序組合

依據廢水的污染物成分,視狀況在各步驟中採用化學與物理處理程序。達思DAS Environmental Expert能有效率地結合這些處理步驟,搭配正確的廢水技術,建構出高效率且低成本的解決方案,以處理客戶的廢水。

在挑選理想的程序組合後,我們的專案管理專家將與您共同規劃與興建處理廠

DAS達思系統針對每個領域的應用提供化學與物理式用水與廢水處理程序

含有不能溶解或膠態物質的廢水則可透過如沉澱、過濾、以及離心分離等程序有效處理。浮除法(flotation)則是利用附著力讓物質微粒附在細微氣泡,藉以分離出廢水中的雜質,達思DAS Environmental Expert根據廢水的成分於物理處理階段選用適合的處理方法。可靠的機械式初級淨化對於處理都市污水尤其重要,可避免水中的雜物損壞後續處理階段的設備。

另一方面,化學廢水處理程序則透過針對性添加特定物質,讓系統更容易分離出溶解在廢水中的污染物。在沉澱過程中,之前溶解的物質會轉化成不可溶的固體,然後再從液體中過濾出來。分離出污染物質的其他方法還包括離子交換、絮凝、紫外線、以及臭氧處理。

物理式廢水處理程序

運用攔污柵與篩網分離粗粒與細粒污染物

攔污柵與篩網能移除廢水中的固體污染物。這些機械式處理程序能分離出廢水中包括尿布、頭髮、濕紙巾在內的固體污染物。在廢水工業廢水之前,會利用篩網過濾出織物纖維、紙質標籤、塑膠殘留物、以及各種生產殘餘物,像是馬鈴薯皮與其他碎屑與廢料。

根據應用領域的不同,視情況採用粗目或細目的攔污柵。透過平行並排的柵桿擋下廢水中的污染物。篩網則包含石料(grit)、濾網(screen)、以及不同尺吋的網孔與網格。粗目篩網(大於20毫米)與細目(小於0.05毫米)則能分離出廢水中大到人體排泄物小到污泥顆粒等各種固體物質。

對於處理都市污水而言,機械式初級淨化至關重要。懸浮在廢水中的纖維會形成一項特殊挑戰,尤其像濕紙巾以及不織布等這類具抗拉扯特性的紡織纖維。它們會聚積起來導致管道堵塞,並對泵浦與攪拌器造成巨大損壞。

達思DAS Environmental Expert與客戶密切合作,協助挑選適合的滾筒篩以及自潔式攔污柵,防止這類污染物損壞其處理設備。這也能從一開始消除不必要的維護工作並節省許多方面的成本。

透過過濾法以機械式技術分離固體物質

過濾法能分離出液體中的固體物質。為達到過濾目的,固液混合物體通過紙質的過濾器; 各種技術應用通常會使用紡織或金屬材質的過濾器。砂濾器、濾布、以及滾筒篩(drum screens)也經常用來作為過濾系統之用。

過濾系統能移除廢水中的有機與無機的懸浮固體物質、沙、塵。廢水技術利用這種機械分離程序,在過濾與其他步驟中排出污泥。通常採多階段的過濾程序,也會用來淨化地表水,經處理後供作家庭用戶與飲用水之用。

薄膜過濾是另一種機械分離程序,利用薄膜作為過濾媒介。這種方法通常用來分立極微細的顆粒物質。

透過薄膜技術處理廢水

薄膜過濾能分離與濃縮廢水中可溶解與不可溶解的物質,這種分離程序是在高壓下進行。依據其孔徑尺吋,薄膜能擋下特定大小的粒子與分子。薄膜過濾採用不同方法進行水質淨化、廢水處理、製程水回收再利用、以及收集可再利用的高價值物質。

微過濾(Microfiltration)主要是用來分離雜質粒子、細菌、以及酵母菌。另外微過濾並可用於冷式殺菌,以及分離油-水混合的乳濁液(emulsion)。

超微過濾(Ultrafiltration)是一種處理廢水與飲用水的重要方法。它能分離出水中的雜質粒子、微生物、蛋白質、以及混濁物(turbidities)。薄膜生物式反應器(MBR)就使用超微過濾。

舉例來說,超微過濾可用來淨化游泳池用水。由於能避免薄膜上的沉積物造成阻塞,因此越來越多先前的廢水處理系統開始加裝超微過濾作為最後處理步驟。在翻新老舊的廢水處理廠時,超微過濾步驟可直接置於系統內部或置於活化槽之後作為獨立的處理階段,藉以取代後續多個處理步驟,或提高生物廢水處理的處理容量。

奈米過濾(Nanofiltration)能擋下包括病毒、重金屬離子、大型分子、以及超微細粒子。這種方法可用來進行硬水軟化以及淨化飲用水。

逆滲透(Reverse Osmosis)是包括處理垃圾掩埋場廢水、在郊區處理沒有連至管線網路的飲用水、海水淡化、以及去除電廠鍋爐水石灰質等過程的一項重要程序。這種方法透過半透膜進行逆向滲透,藉此提高液體中溶解物質的濃度。當施加的壓力高過滲透壓,溶劑分子就會滲透至薄膜的一側,而此處溶解物質的濃度則會逐漸下降。逆滲透也用來產生超潔淨水。

透過浮選法處理廢水

浮選法(Flotation)透過極細微的氣泡將物質帶到水面,之後再用淨化裝置去除氣泡和雜質,藉此去除擴散或懸浮在水中的物質。在廢水處理方面,浮選程序用來分離油、脂肪、以及細微的懸浮固體或粒子。

微氣泡越小,顆粒物或滴液的聚集功能(droplets function)就越好。為此廢水技術通常會採用氣泡上浮分離法(DAF),這種方法經實證具有經濟效率。此外,浮選過程中還會使用各種助劑(auxiliary agents ),包括收集器 (collector)、發泡劑(frother)、調節器 (controller)、以及推動器 (pusher)。

透過沉澱分離固體雜質

沉澱係利用重力來分離沉澱槽裡的固體粒子。沉澱槽外型呈扁平狀,幾近無水流狀態,特別設計用來進行沉澱程序。固體粒子會沉澱在水槽底部。

廢水處理會以不同方法運用沉澱程序。在初步淨化槽裡,無法溶解的物質與下沉並形成初沉污泥(primary sludge),之後在分解塔(digestion tower)透過厭氧發酵進行轉換,進而縮減體積。轉換程序會產生分解後的污泥以及發酵氣體,這類氣體經過淨化後會形成生質沼氣,可用來發電支應用電需求。在淨化槽中進行耗氧分解後的污泥再經由沉澱從廢水中分離出來,之後也會加入到分解塔。此外,沈砂池與污泥收集器會分離出比水還重的粒子。

透過化學程序處理廢水

中和

廢水技術運用中和法來調整pH酸鹹值。在經過像沉澱與絮凝等過程後,會視需要加入酸或鹹以中和各種工業廢水。

氧化/還原

氧化還原反應經常運用在化學廢水處理以及飲用水的處理。運用臭氧以及過氧化氫進行氧化程序,能快速去除飲用水中的以及農藥成分。

在廢水處理過程中,氧化程序用來去除各種不易分解的化合物。尤其是在光化學淨化方面特別有效率,因為過氧化氫或臭氧經過紫外線照射後會形成氫氧自由基(hydroxyl radicals)。這些高級氧化程序(AOP)用來分解各種有毒物質,如抗生素、細胞繁殖抑制劑、荷爾蒙、以及其它人為活動所產生的物質。

此外,臭氧能促進井水中離子與錳的氧化。要轉換重金屬離子必須透過還原程序,像是轉換成難溶解的硫化物。

物理吸附與化學吸收

物理吸附是物質累積在固體的表面,在這種物理過程中,分子會因凡德瓦力(van der Waal force)附著在邊界表面。若是因化學鍵結(chemical bonding)使得物質附著在固體的表面,這種程序則稱為化學吸收(chemisorption)。和物理吸附相反的是,化學吸收是不可逆的。

廢水處理採用活性碳吸附各種可溶解成分,這些成分無法用較低價的方法徹底去除,例如生物廢水處理、沉澱、以及絮凝等方法。人為活動遺留物質,像是藥物殘留物質,以及像是可吸附有機鹵素這類極性有機物質,也會附著在活性碳上。

摻雜(Doped)活性碳還能用來移除砷和重金屬。粒狀氫氧化鐵是另一種理想製劑,能用來去除地下水與工業廢水中的類金屬砷。在這個程序中,氫氧化鐵會和砷酸鹽離子進行反應,形成砷酸鐵。這種方法不僅有效且成本低廉。

沉澱

沉澱是一種化學程序,會把溶於水中的物質從液體分離出去。常用的方法是加入可溶製劑促成沉澱反應。透過沉澱,包括重金屬在內的物質會轉化成難溶解的金屬氫氧化物。其他情況可能需要沉澱碳酸鹽或硫化物。

陰離子(Anions)通常會沉澱成鈣、鐵、以及鋁鹽。以分離氟化物離子為例,則是利用石灰乳(milk of lime)促進沉澱。處理廠在處理廢水時,會加入各種鹽類,像是硫酸亞鐵、氯化鐵、或氯化鋁來降低磷酸鹽的濃度。磷酸鹽沉澱可整合到生物處理階段的同步沉澱程序,或加入到後續的獨立處理步驟。

絮凝

絮凝程序能預先處理(prepare)各種極微細粒子,包括懸浮粒子或膠體溶液(colloidal solutions)狀態,以利後續步驟將其由廢水移除。若這種極微細粒子物質的表面電荷相同,就會因靜電互斥使得粒子無法凝聚成塊。

在這種情況,可使用適合的化學製劑、凝聚劑、以及絮凝助劑,協助這類物質凝聚成塊以利沉澱。絮凝用來改進沉澱性(settling properties)以及協助排放污水污泥。使用鐵鹽與鋁鹽促進絮凝,也能同時促進磷酸鹽物質絮凝。

離子交換劑

離子交換劑能將溶於液體中的離子替換成其他離子。以陽離子交換劑(cation exchanger)為例,就是以鈉離子替換鈣離子。當離子交換劑趨於飽和(exhausted),此時鈣離子呈現完全飽和狀態,離子交換劑就必須進行再生(regeneration)。

這種程序基於替換原理: 離子的電荷越高,和離子交換劑之間的離子結合力就越強。若兩種離子電荷相同,半徑較大的離子就會有較強的離子結合力。在離子交換過程中,較強結合力的離子會替換結合力較弱的離子。

離子交換劑適合用來移除重金屬以及陰離子,因此經常設置在沉澱與絮凝程序之後,作為 “監控過濾器(policing filters)”。此外,它們還可以用於水的軟化及以及脫鹽淡化 (water softening); 離子交換對半導體產業特別重要,用來生產出超潔淨的除礦質水,名為超純水。

離子交換器也會用來處理電鍍 (galvanic coating)設備產生的廢水,這類廢水含有金屬離子。另外也會用來處理化學工業的含酚的廢水 (phenol-containing)。透過這種程序能回收金屬離子以及酚類化合物。