污水處理中水回用設(shè)備主要是通過物理、生物和化學(xué)原理對污水進(jìn)行處理，使其達(dá)到回用標(biāo)準(zhǔn)。
一、物理處理原理
格柵過濾
設(shè)備前端通常設(shè)有格柵，這是一種物理屏障。格柵由一組平行的金屬柵條或篩網(wǎng)構(gòu)成，其原理是基于物理篩除。粗格柵的柵條間隙一般在 10 - 50mm 之間，能夠攔截污水中較大的固體雜物，如樹枝、塑料瓶等。細(xì)格柵的柵條間隙在 1 - 10mm 之間，用于去除較小的固體顆粒，像毛發(fā)、纖維等。這樣可以防止固體物質(zhì)進(jìn)入后續(xù)處理單元，避免堵塞管道和損壞設(shè)備。
沉淀分離
沉淀是利用重力作用使懸浮顆粒在水中沉降的過程。在沉淀池中，污水的流速被控制在較低水平，使懸浮顆粒有足夠的時間沉淀到池底。根據(jù)斯托克斯定律，顆粒在液體中的沉降速度與顆粒的直徑、密度以及液體的密度和粘度有關(guān)。較重、較大的顆粒，如泥沙、金屬碎屑等，會先沉淀下來。通過沉淀，可以去除污水中大部分的可沉降固體，降低污水的渾濁度。
過濾介質(zhì)截留
過濾是通過填充有過濾介質(zhì)（如石英砂、活性炭、纖維球等）的過濾器來實現(xiàn)的。當(dāng)污水流經(jīng)過濾介質(zhì)時，介質(zhì)的孔隙會截留污水中的細(xì)小懸浮顆粒。例如，石英砂過濾器利用砂粒之間的孔隙大小來過濾，能去除水中的泥沙、鐵銹等微小顆粒，使水的渾濁度降低。活性炭過濾器則是利用活性炭巨大的比表面積和豐富的孔隙結(jié)構(gòu)，吸附水中的有機(jī)物、色度和異味，有效改善水質(zhì)。
二、生物處理原理
活性污泥法
在曝氣池中，活性污泥（由細(xì)菌、真菌、原生動物和后生動物等微生物群體以及它們所吸附的有機(jī)和無機(jī)物質(zhì)組成的絮狀體）與污水充分混合。微生物利用污水中的有機(jī)物作為營養(yǎng)源進(jìn)行新陳代謝。在有氧條件下，它們通過呼吸作用將有機(jī)物分解為二氧化碳、水和微生物自身的細(xì)胞物質(zhì)。例如，細(xì)菌會先分解污水中的糖類、蛋白質(zhì)等復(fù)雜有機(jī)物，將其轉(zhuǎn)化為小分子的有機(jī)酸、氨基酸等中間產(chǎn)物，然后其他微生物進(jìn)一步氧化分解這些中間產(chǎn)物。同時，曝氣系統(tǒng)不斷向曝氣池中提供氧氣，以維持微生物的好氧代謝。二沉池用于將活性污泥與處理后的水分離，部分活性污泥回流到曝氣池前端，以保持曝氣池中足夠的微生物濃度，部分剩余污泥則需要進(jìn)行妥善處理。
生物膜法
生物膜法是讓微生物附著在填料表面形成生物膜來處理污水。填料可以是塑料環(huán)、纖維束等多種形式，它們?yōu)槲⑸锾峁┝朔€(wěn)定的附著生長環(huán)境。當(dāng)污水流經(jīng)生物膜時，生物膜中的微生物利用水中的溶解氧分解有機(jī)污染物。生物膜具有分層結(jié)構(gòu)，外層的微生物能夠直接接觸污水中的有機(jī)物和氧氣，進(jìn)行好氧分解；內(nèi)層的微生物在缺氧或厭氧條件下，也可以進(jìn)行反硝化等反應(yīng)，去除污水中的氮素。例如，在處理含有氨氮的污水時，生物膜外層的硝化細(xì)菌將氨氮氧化為硝酸鹽，硝酸鹽擴(kuò)散到生物膜內(nèi)層后，被反硝化細(xì)菌還原為氮?dú)馀懦觯瑥亩行У亟档臀鬯械牡俊?/p>
三、化學(xué)處理原理
混凝沉淀
向污水中加入混凝劑（如聚合氯化鋁、硫酸亞鐵等），使污水中的細(xì)小懸浮顆粒和膠體物質(zhì)脫穩(wěn)，形成較大的絮體沉淀下來。混凝劑的作用是通過中和顆粒表面的電荷，使顆粒之間能夠相互碰撞并凝聚。例如，聚合氯化鋁在水中水解形成多核羥基絡(luò)合物，這些絡(luò)合物能夠吸附污水中的懸浮顆粒，使它們聚集在一起。當(dāng)形成足夠大的絮體后，通過沉淀或過濾將其從污水中去除，這種方法可以有效地去除污水中的色度、重金屬離子和部分有機(jī)物。
消毒處理
消毒是為了殺滅污水中殘留的細(xì)菌、病毒、寄生蟲卵等有害微生物，確保中水回用的安全性。常用的消毒方法有紫外線消毒、二氧化氯消毒和氯消毒等。紫外線消毒是利用紫外線（一般為 254nm 波長）照射污水，紫外線能夠穿透微生物的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜，破壞微生物的 DNA 或 RNA 結(jié)構(gòu)，使微生物無法進(jìn)行正常的繁殖和代謝，從而達(dá)到消毒的目的。二氧化氯消毒是基于二氧化氯的強(qiáng)氧化性，它可以與微生物細(xì)胞內(nèi)的酶系統(tǒng)和蛋白質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，氧化并破壞它們，從而殺死微生物。氯消毒是通過向水中加入氯氣或含氯化合物（如次氯酸鈣、次氯酸鈉等），生成次氯酸，次氯酸具有強(qiáng)氧化性，能夠分解細(xì)菌的細(xì)胞壁，進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部氧化蛋白質(zhì)和核酸等物質(zhì)，起到消毒作用。
污水處理中水回用設(shè)備通過綜合運(yùn)用這些物理、生物和化學(xué)原理，將污水中的污染物去除，使處理后的水達(dá)到回用的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)水資源的循環(huán)利用。
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