二级处理去除的主要污染物包括:有机污染物COD、BOD,无机营养盐N、P。
(1)BOD5的去除
污水中的BOD5的去除主要是靠微生物吸附、代谢作用及对出水进行泥水分离来完成的。在活性污泥与污水接触初期,会出现很高的BOD5去除率,这是由于污水中有机颗粒和胶体被吸附在微生物表面,从而被去除所致。但是这种吸附作用仅对污水中悬浮物和胶体起作用,对溶解性有机物不起作用。对于溶解性有机物需要靠微生物的代谢来完成,活性污泥中的微生物在有氧的条件下,将污水中一部分有机物进行分解代谢以便获得细胞合成所需的能量,其zui终产物是CO2和H2O等稳定物质。在这种合成代谢与分解代谢的过程中,溶解性有机物(如低分子有机酸等)直接进入细胞内部被利用,而非溶解性有机物则*先被吸附在微生物表面,然后被胞外水解酶水解后进入细胞内被利用,由此可见,微生物的MBR代谢作用对污水中的溶解性有机物和非溶解性有机物都起作用,并且代谢产物均为无害的稳定物质,因此可以使处理后污水中的残余BOD5浓度很低。
(2)COD的去除
污水中的COD去除的原理与BOD基本相同,即COD的去除率取决于原污水的可生化性,它与废水的组成有关。废水的BOD5/COD比值大于0.5,其污水的可生化性好,出水中COD值可控制在较低的水平;对于高浓度有机废水,所选择的处理工艺是先采用厌氧工艺降解部分有机物,然后通过后续的MBR工艺进一步去除有机物。
厌氧生物工艺的选择深度厌氧工艺先后经历了厌氧滤池、升流式厌氧污泥层(UASB)反应器、厌氧膨胀床、厌氧流化床、厌氧生物转盘、厌氧折流板反应器、厌氧膨胀颗粒污泥床(EGSB)和厌氧内循环(IC)反应器。深度厌氧需要废水可生化性好、温度适宜、废水营养物质齐全等。
水中杂质包括挟带的粗大物质、悬浮物、胶体和溶解物。粗大的物质如河中漂浮的水草、垃圾、大型水生物、废水中的砂砾以及大块污物等。给水工程中,粗大杂质由取水构筑物的设施去除,不列入水处理的范围。
废水处理中,去除粗大的杂质一般属于水的预处理部分。悬浮物和胶体包括泥沙、藻类、细菌、病毒以及水中原有的和在水处理过程中所产生的不溶解物质等。溶解物有无机盐类、有机化合物和气体。去除水中杂质的处理方法很多,主要方法的适用范围可以大致按杂质的粒度来划分。由于原水所含的杂质和成品水可允许的杂质在种类和浓度上差别很大,水处理过程差别也很大。
就生活用水(或城镇公共给水)而论,取自高质量水源(井水或防护良好的给水专用水库)的原水,只需消毒即为成品水;取自一般河流或湖泊的原水,先要去除泥沙等致浊杂质,然后消毒;污染较严重的原水,还需去除有机物等污染物;含有铁、锰的原水(例如某些井水),需要去除铁、锰。生活用水可以满足一般工业用水的水质要求,但工业用水有时需要进一步的加工,如进行软化、除盐等。
当废水的排放或再用的水质要求较低时,只需用筛除和沉淀等方法去除粗大杂质和悬浮物(常称一级处理);当要求去除有机物时,一般在一级处理后采用生物处理法(常称二级处理)和消毒;对经过生物处理后的废水,所进行的处理过程统称三级处理或深度处理,如当废水排入的水体需要防止富营养化所进行的去除氮、磷过程即属于三级处理。