污水处理技术现状和展望

海峡科学环境科研HAI XIA KE XUE污水处理技术现状和展望福州市环境保护监测站林志鹏[摘要]针对我国水资源 现状呈不断恶化的态势，介绍现有的污水处理基本原理和技术，对新兴的污水处理理论和技术、污水治理方法做出评价。[关键词]水资源现状 污水处理废水再利用我国水域生态环境是不断恶化的态势,国家环境保护十水得到净化，是水处理传统方法之一。过滤介质-般为:滤一五”规划"中指出 ,全国26%的地表水国控(国家重点监控)布、滤网、硅藻土、石英沙、锰砂、无烟煤、塑料、石榴石、断面劣于水环境V类标准，62%的断面达不到II类标准;颗粒多孔陶粒、粉煤灰等。机械过滤器主要有板框压滤机、流经城市90%的河段受到不同程度污染，75%的湖泊出现富厢施压滤机、折带压滤机、砂芯过滤器、砂滤器和微孔过滤营养化; 30%的重点城市饮用水源地水质达不到II类标准。器等。各种类型的格栅、滤网也属于机械过滤器的-一种。这表明当前我国水资源被大面积污染，造成我国总的水资源2.1.2吸附法短缺，进入了环境污染事故高发期。利用活性炭、磺化煤、大孔树脂及粉煤灰等固体颗粒表1污水处理的基本原理面对水中的一种或多种物质的吸附作用，以达到净化水质的水体污染是指排入水体的污染物使该物质在水体中的含目的。废水中的金属离子、有机物能牢牢地吸附在这些吸附量超过了水体的本底含量和水体的自净能力,这些污染物质剂表面，从而使废水得到净化。由于吸附法对水的预处理要使水体的物理、化学性质或生物群落组成发生变化，从而降求高，而且活性炭等吸附剂的价格较为昂贵，因此在废水处低了水体的使用价值[。水污染通常可分为三大类:生物性理中，活性炭主要用来去除废水中的微量污染物，以达到深污染、物理性污染、化学性污染。水体的主要污染物有悬浮度净化的目的。如果吸附剂的再生问题得以解决，吸附法对物、耗氧有机物、植物性营养物、重金属、难降解有机物、许许多多的低依度的废水都有广阔的应用前景。酸碱污染、石油类、放射性物质、热污染、病原体等。2.1.3浮上法治理污水的方法和技术的基本原理主要是分离、转化。浮上法是对不溶态污染物的分离技术,指借助于水的浮分离即是对存在于废水中的污染物，根据其存在状态及其粒力，使水中不溶态污染物浮出水面，然后用机械加以刮除的子大小，采用不同的方法将污染物分离出去;转化是通过化水处理方法。浮上法可分为自然浮上法、气泡浮升法和药剂学的或生物的方法，改变污染物的化学本性，使其从有害转浮选法。自然浮上法又称隔油,这是因为该法主要用于粒径化为无害物质或可分离物质,然后再从污染水体中分离出去。大于50~60微米的可浮油分离。气泡浮升法主要针对油和弱2污水处理技术 .亲水性悬浮物，将空气以微小气泡形式通入水中，使微小气现代污水处理技术，按原理可分为物理处理法、化学处泡与在水中悬浮的颗粒粘附，形成水-气~颗粒三相混合体理法和生物处理法三类。系,颗粒粘附上气泡后,密度小于水即上浮水面，从水中分2.1利用物理作用的水处理技术离出去,形成浮渣层。药剂浮选法是在水中加入浮选剂，使利用物理作用分离废水中呈悬浮状态的污染物质,在处亲水粒子的表面性质由亲水性转变为疏水性，降低水的表面理过程中没有改变污染物的化学性质。对存在于废水中的污张力，提高气泡膜的弹性和强度，使细微气泡不易破裂。染物，根据其存在状态及其粒子大小，采用不同的方法将污2.2利用化学方法的水处理技术染物分离出去。一般常用的分离方法有格栅、筛网、微孔材所谓化学处理法，就是通过化学的方法，改变污染物的料过滤法，还有吸附、浮选等方法。化学本性，使其从有害转化为无害物质或可分离物质,然后2.1.1 过滤法再从污染水体中分离。利用一种或几种过滤介质,在- -定的压力下， 使废水通中国煤化工:中的有毒物质因发生过该介质，降低水体中浊度,截留除去水中的悬浮物、有机物、胶质颗粒、微生物、氟、嗅味及部分重金属离子,使给氧化还0HCNMHG法,称氧化还原处理2008年第11期(总第23期)41污水处理技术现状和展望法。废水氧化还原法分氧化法和还原法两大类。氧化法主要物质处理碱性废水，让两者中和后，加以过滤可将废水基本用于水中氢化物、硫化物、酚、醇、醛、油类等有毒物质去净化。除及脱色、脱臭、杀菌等。常用的氧化剂有:氧、臭氧、氯2.2.4电化学法气等。还原法主要用于冶炼工业生产Cu、Pb、Zn、Cr. Hg水处理中的电化学法是利用溶液与外电路组成回路，使等废水处理。常用还原剂有:铁屑、锌粉、氰化亚铁、亚硫电能和化学能发生转化，电流在溶液中通过并促进化学反应盐、硫酸亚铁等。的方法。电化学法处理废水具有氧化还原、凝聚、气浮、杀除了以上常规处理方法，新工艺层出不穷。超临界水氧菌消毒和吸附等多种功能，并具有设备体积小，占地面积少，化技术(SCWO ) B.1是- -种在均- -相中进行，反应不会因相操作简单灵活，可以去除多种污染物，同时还可以回收废水间转移而受限制,能够快速破坏有机物结构的新型氧化技术。中的贵重金属等优点。近年已广泛应用于处理电镀废水、化SCwo是- -项高温高压技术,利用水在超临界条件下( Pc=工废水、印染废水、制药废水、制革废水、造纸黑液等的研220.55 bar, Tc -373.976C)的特性,处理有机化合物和有毒究。废物及有机反应研究(如选择性氧化)。超临界水的独特性2.3利用生物方法的水处理技术质是超临界水氧化工艺的关键，O2和有机物质完全溶于超临现代科学推动了环境科学和污染治理技术的发展。生物界水中，相界面消失，形成单-相，使有机物与氧气能够自治理技术，即利用能参与净化活动的生物种属，通过其本身由均相反应，反应速度得到了急剧提高。反应完成后,即生特有的新陈代谢活动，吸收积累分解转化污染物,降低污染成了包括水、气体和固体的混合物，有机物中的C转化为物浓度，使有毒物变为无毒,最终达到水排放标准。主要方CO2, H转化为H20，CI 转化为氯化物离子,硝基化合物转法可分为两大类:即利用好氧微生物作用的好氧氧化法和利化为硝酸盐，s转化为硫酸盐，P转化为磷酸盐。排放的气用厌氧微生物作用的厌氧还原法。体中无NO2、酸气(如HCl或so,等)和粉尘微粒等,Co2.3.1活性污泥法的含量低于10 ppm,完全符合排放水标准和气体排放标准。因悬浮的微生物群体呈泥花状态，故名活性污泥法，一另外，因超临界水氧化反应具有极快的反应速度，即使用小般指需氧活性污泥过程。目前有多种方式，如普通活性污泥型的设备,也可处理大量的废水。scwo的技术优点有: @法、SBR法(间歇周期活性污泥法)、CASS (周期循环活绿色化学，环境友好，且用途广泛;②对难分解有机物有高性污泥法)、完全混合加速曝气法、延时曝气曝气法等等。的处理效率9999%以上) ;③被排的气体中无NOx、酸在曝气池中废水与积累的活性污泥充分混合接触,污染物转气和粉尘等二次大气污染物;④处理水符合法律上的排放水移到污泥上，微生物以污染物为养料并从水中取得氧气生长标准，只存在极微量的有机物;⑤可进行多样浓度的废水处繁殖,某些代谢产物(如二氧化碳、氨)则进入水中。随后，理;⑥氧化反应快，可使超临界水氧化装置设计上更加小型混合液流过沉淀池，泥水分离，出水得到处理.污泥则回流化，结构更紧凑;⑦无需进行二次处理。到曝气池人口，再次进人过程。活性污泥过程稳定和澄清废光催化降解在环境污染治理中的应用研究近几年尤受重水的效率-般是高的，BOD, 和悬浮固体去除率均可达90%视。多相光催化降解是在污染体系中投加一定量的光敏半导以上。如进一步用快滤池过滤，出水的BOD,和悬浮固体有体材料，同时结合- -定能量的光辐射。 目前有关光催化降解可能降低到1- 2mg/L左右。为了减轻曝气池的负荷，在池的研究报道中，以应用人工光源的紫外辐射为主，对分解有前常设初次沉淀池，这时后面的沉淀池常称二次沉淀池。机物效果显著,但费用较高且需要消耗电能，因此国内外研2.3.2生物膜法究者均提出应开发利用自然光源或自然、人工光源相结合的生物膜法是通过附着而固定于特定载体上的结构复杂的技术，充分利用清洁的可再生能源，使太阳能利用与环境保微生物共生体来处理污水的方法。相对于活性污泥来说，生护相结合，发挥光化学降解在环境污染治理中的优势。物膜法在单位体积生物膜中所含的微生物数量更高、比表面2.2.2混凝法.积更大，具有更强的吸附能力和降解能力。在使用生物膜法混凝法是通过向污水中投加混凝剂，使细小悬浮颗粒和处理污水时，要求在处理系统的构筑物中装填- -定数量的填胶体颗粒聚集成较粗大的颗粒而沉淀，得以与水分离，使污料,这些填料-方面可以扩大处理系统的比表面积，另-方水得到净化的方法。可降低印染废水中的浊度、色度，去除面为微生物提供附着固定的载体。根据生物膜法处理系统中多种高分子物质、有机物,以及某些重金属有毒物质。混凝所用的填料的不同，分为以下几种类型:滴滤系统、旋转生法的机理主要是压缩双电层,吸附表面中和,吸附架桥和沉物接触氧化系统或牛物转盘、流化床反应器。淀网捕四种。中国煤化工于其中微生物活性的2.2.3酸碱中和法YHCNMHG一般来说，生物膜法酸碱中和法是指采用加碱性物质处理酸性废水，加酸性较多应用于特殊行业的废水处理中，如印染(下转第44页)422008年第11期(总第23期)强化监督措施提升行政执行 力3群众监督保专项行动的良好舆论氛围。通过群众监督，发现我们工作毛泽东同志指出,“从群众中来,到群众中去.集中起来，中的问题，能有效地改进我们的工作，使我们的各项环保方坚持下去”，是我们党的根本工作方法。切实维护群众的环境针、政策、法律、制度，更加切合我们的经济工作、科技工权益，是我们环保工作的出发点和归宿。坚持群众路线，是作和环保工作实际，提高工作效率。实践证明，环保工作只.衡量我们环保工作政绩的“标尺”。群众路线是我们环保工作要扎根于群众之中,我们的环保事业就能永远立于不败之地。的生命线。强化地方政府责任，逐步建立整治违法排污企业的长效我们的各级环保部门，既是各级人民政府的职能部门,管理机制。要建立健全国家监察、地方监管、单位负责的环也是密切人民群众的“桥梁"和“纽带”。搞好环保工作,境监管机制;建立法律、行政手段相配合的综合治理机制;首先要做好群众的宣传教育工作,把党和国家的环保方针、建立健全环境保护目标责任制和责任追究制。深人开展环境政策原原本本交给群众，把“心”交给群众，提高公众的环执法效能监察, 提高依法行政和执法水平;建立和完善环境境意识和绿色消费意识。环境保护工作要得以顺利开展，必保护企业约束机制和公众监督机制,加强环境执法能力建设，须赢得广大人民群众的信任、支持和拥护。建立和完善环境建立保障环境执法的投人机制。信息公开制度，公开环境质量、环境管理和企业污染治理等要把市县区党政-把手实行环保实绩考核和离任审计制信息,公布环境保护专项检查结果,开展环评群众听证会等,作为落实环境保护目标管理责任制的- -项基本考核制度。各推行“阳光政务”。让公民有环境知情权，动员群众参与，级政府要对本地区环境质量全面负责。对社会经济发展的重发动群众对环境保护工作的方方面面进行监督。积极鼓励群大决策和规划，要进行科学论证和环境评估。建立起落实检众广泛参与。充分利用电视、广播、报纸、互联网等媒体,查考核政府环保工作的具体措施。加大环境保护法律法规的宣传力度，创造群众参与和监督环(上接第42页)废水等。它的有机负荷较高，接触停留时间针对日益紧缩的淡水资源而言,废污水的循环再利用无短，减少占地面积,节省投资。此外，运行管理时没有污泥疑是节水的好方式之一。尤其是只要确认这些废污水在经过膨胀和污泥回流问题。一系列的操作与规划之后, -些指标如BOD、COD、生菌数、2.3.3厌氧生物处理法离子浓度与悬浮微粒等能够达到回收的标准时，就可使用。厌氧生物处理是在没有游离氧存在的条件下，兼性与厌.4结论氧细菌降解有机物的生物,结果是复杂的有机化合物被降解、以上介绍的各种技术绝大部分已经在国内外污水处理厂转化为简单化合物，同时释放能量。它适用于有机污泥和高实际运行。就目前国际上污水处理发展现状看,并不存在适浓度有机废水可采用厌氧生物处理法。故相对于好氧生物处用于任何场合、有百利无- -弊的所谓“最先进”技术，每一种理法，它具有其污泥增长率小，处理过程不需另加氧源，运工艺都有一个适应性问题。在选择处理工艺时- -定要 根据本行费用低，剩余污泥量少,可回收能量(CH4)等优点。其地的实际情况，如水温、水质条件、经济发展水平、环境容主要缺点是反应速度较慢，时间较长，处理构筑物容积大,量等,综合考虑，最终确定具体的处理工艺。熟悉了解国内能耗大等。外这些工艺，对其利弊进行客观辩证分析，因地制宜地合理2.3.4自然生物处理法选择适用技术,对污水处理工程设计和建设都有着重要意义。自然条件下的生物处理法主要有水体净化法和土壤净化此外，废水再利用，实现废水资源化，是目前解决节水、治法两类。属于亩储的有氧化塘和养殖搪,统称为生物稳定塘,污两大向题的最有效途径，在水资源严重短缺的当今社会有其净化机理与活性污泥法相似;属于后者的有土壤渗滤和污着重要意义。水灌溉,统称为废水的土地处理,其净化机理与生物膜法相似。自然条件下的生物处理法不但费用低廉、运行管理简便,参考文献而且对难生化降解有机物、氮磷营养物和细菌的去除率都高[1]国家环境保护总局，发展改革委国家环境保护十-五规划(R], 2007.于常规二级处理,达到部分三级处理的效果。此外，在一定[2]吴国琳水染的监测与控制M.北京科学出版社200.条件下，生物稳定塘还能作为养殖塘加以利用，污水灌溉则[3] Model! Treatment for Oxidaion ofrganic Matcrial in Supercrial Water.中国煤化工可将废水和其中的营养物质作为水肥资源利用，获得除害兴4MCNMHG_ion ofOrganics in Suprcniai利、一举两得的效果。Waucr. Us,4,343, 1yu,IT] 170,时, 4.:MH3废水再利用42008年第11期(总第23期)