水污染防治及城市污水資源治理常用方法分析

吳革+++應(yīng)群姣+++戴友鵬

摘 要：在我國社會經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的大背景下，城市化的速度越來越快，因此在生活環(huán)境中產(chǎn)生了大量的工業(yè)污水和生后污水，直接威脅到水資源的可再生利用。在現(xiàn)代社會中建立環(huán)保而又生態(tài)的社會是迫在眉睫的事情。城市中產(chǎn)生的工業(yè)以及生活污水的排放，對建設(shè)環(huán)保、生態(tài)的社會產(chǎn)生了很不利的負(fù)面影響。在城市中及時有效的處理污水十分緊迫。文章著重探討分析了在城市污水處理辦法中最常使用的方法。

關(guān)鍵詞：水污染防治；污水處理；常用方法

1 概述

生活污水和工業(yè)污水構(gòu)成了城市的污水系統(tǒng)，通常是通過城市集中的排水管網(wǎng)匯集之后在統(tǒng)一運(yùn)送至污水處理廠進(jìn)行處理。

通常情況下，城市的污水處理工序主要是根據(jù)城市污水的利用以及排放的去向并考慮到水頭的自然凈化功能，來具體確定污水的處理程度以及相關(guān)的處理工序。不論是在工業(yè)領(lǐng)域、農(nóng)業(yè)領(lǐng)域以及回灌補(bǔ)充地下水的使用中，對于處理后的污水再利用，都必須達(dá)到國家頒布的有關(guān)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

現(xiàn)存的處理技術(shù)按照處理成都來劃分的話可以分為一級處理、二級處理和三級處理。一級處理是一種應(yīng)用物理方式，通過篩濾以及沉淀的方式將污水中不能溶解的懸浮顆粒以及漂浮物質(zhì)去除。污水的二級處理是應(yīng)用生物處理方式，利用微生物的代謝作用實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，有效的將污水中復(fù)雜的有機(jī)氧化物向簡單的物質(zhì)降解。不僅如此，在整個生物處理方式中，對污水的水質(zhì)、水溫和水中的溶氧量以及PH值等不都有很大程度上的要求。污水的三級處理是建立在一級以及二級的處理之上的處理方式，通過運(yùn)用混凝、過濾、反滲透以及離子交換等方式將污水中存在的非常難以溶解的有機(jī)物、磷以及氮等多種營養(yǎng)性的物質(zhì)技進(jìn)行分解去除。一般情況下，污水中的污染物具有十分復(fù)雜的特點(diǎn)，只有有效的將上述幾種方式結(jié)合起來共同處理，才能滿足相應(yīng)的需求，達(dá)到處理的標(biāo)準(zhǔn)[1]。

在污水處理中，一級處理是是一種預(yù)處理的過程，二級處理是整個處理中最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，處理后的污水通常情況下可以達(dá)到國家規(guī)定的污水排放標(biāo)準(zhǔn)。三級處理是更深一層的深度處理，使得處理后的污水水質(zhì)較好，甚至可以達(dá)到飲用水的標(biāo)準(zhǔn)要求，但是這種深層處理的過程費(fèi)用投入較多，在我國一些極度缺水的地區(qū)，并沒有實(shí)現(xiàn)廣泛的應(yīng)用。在當(dāng)前我國的很多城市都開始籌備和建設(shè)二級污水處理廠，解決因?yàn)楣I(yè)以及生活帶來的水污染問題。

2 城市污水治理的常用方法分析

2.1 活性污泥法

長時間以來，很多城市對污水的處理方式主要采用活性污泥法，這種處理方法是現(xiàn)在世界各國應(yīng)用最為廣泛的一種生物處理，處理能力較強(qiáng)以及出水的水質(zhì)較優(yōu)是這種處理方式最為突出的優(yōu)勢[2]。曝氣池、沉淀池、污水回流以及剩余污泥排放系統(tǒng)組成了這種方式的處理過程，如圖1所示。

混合液的形成過程是通過在污水和回流中活性污泥同時流入曝氣池中而產(chǎn)生的，當(dāng)曝氣設(shè)備內(nèi)部與一定的空氣進(jìn)行了接觸，在這時，空氣中的氧氣就會如混合液發(fā)生充分的融合，隨之便產(chǎn)生了好氧代謝反應(yīng)，并且在這一過程中混合液能夠得到充分的攪拌而產(chǎn)生一種懸浮的狀態(tài)。所以說，這種方式能夠迅速有效的將污水中有機(jī)物和氧氣，與微生物接觸從而發(fā)生相應(yīng)的反應(yīng)效果。接著，混合液逐漸的流入沉淀池中，能將自身的懸浮顆粒在池中進(jìn)行一個沉降，從而與水發(fā)生充分的分離，這時，沉淀池中分離出來的水就是已經(jīng)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的凈化水。沉淀池中存在的污泥會出現(xiàn)回流的現(xiàn)象，一般情況下，就把這個過程中出現(xiàn)的污泥稱作是回流污泥，回流污泥只要是為了使得曝氣池中保持相應(yīng)的懸浮固體濃度[3]。在曝氣池中出現(xiàn)的生化反應(yīng)能夠在很大程度上使得微生物發(fā)生增殖現(xiàn)象，增殖的微生物通常在沉淀池中實(shí)現(xiàn)排除，從而達(dá)到保持活性污泥系統(tǒng)能夠繼續(xù)良好運(yùn)行的目的，在這過程中產(chǎn)生的污泥就被稱作是剩余污泥?；钚晕勰嗄軌蛴行У难趸⒎纸庥袡C(jī)物，除此之外，還具有較好的凝聚及沉降功能，能夠使活性污泥與混合液發(fā)生完全的分離，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)的清澈。但是這種方式相對來說基礎(chǔ)建設(shè)的投入資金多，并且還具有很大的局限性。

現(xiàn)階段大多數(shù)的城市在廢水上面臨的問題主要有以下幾點(diǎn)：

（1）污水排放有著越來越嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，所以對污水中氮、磷等一些營養(yǎng)物質(zhì)的排放就有了很高的要求，使得必須實(shí)現(xiàn)很多的厭氧和好用反應(yīng)池發(fā)生一系列的聯(lián)合，不僅使得建設(shè)的成本在很大程度的上得到增加，還使得運(yùn)行過程變得復(fù)雜。

（2）當(dāng)今社會的城市污水處理過程通常通過統(tǒng)一集中的方式進(jìn)行處理，所以在這種情況下，污水的收集在資金投入上有較多的成本支出，甚至比投建污水處理廠所產(chǎn)生的成本還要多很多，在污水的可再生利用方面，建立大型的污水處理廠以用來集中處理生活污水是一種不可取的方案。

所以在很大程度上，有效的減小城市污水處理工序?qū)崿F(xiàn)耗能低、效率高、污泥量少以及簡單便捷的具體操作，全面的達(dá)到磷的回收以及污水可再生利用的目標(biāo)，是當(dāng)前相關(guān)部門研究及應(yīng)用上大家共同關(guān)注的話題。這不僅要求無視的處理要實(shí)現(xiàn)水質(zhì)的改善，而且還必須考慮到污水以及污水的污染物發(fā)生資源化和能源化的問題，要確保處理技術(shù)的使用耗能低并且有效減少資源的損耗。

2.2 生物膜法

生物膜法是一種比較固定的并且是和活性污泥法并列的一種污水好氧生物處理技術(shù)。它的應(yīng)用范圍主要是有效的清除污水中的溶解性以及膠狀的有機(jī)污染物。在整個污水的生物技術(shù)處理過程中，活性污泥法以及生物膜法都占據(jù)著主導(dǎo)性的地位，圖2是生物膜法的工作原理展示圖。

生物膜法的處理過程是，將附著生長在一些固質(zhì)表面上的生物膜，來達(dá)到對有機(jī)物水的處理。分布廣泛而又密集的好氧菌、厭氧菌以及其他的真菌和藻類構(gòu)成完備的生物膜系統(tǒng)，在這中間的附著的固質(zhì)被稱為濾料或者載體。生物膜的外圍從濾料開始往外延伸分別是厭氣層、好氣層、附著水層以及運(yùn)動水層。并且，它的處理原理主要是吸附附著水層的有機(jī)物，再經(jīng)過好氣層中的好氣菌有效分解有機(jī)物，然后再進(jìn)入?yún)挌鈱臃纸鈪挌?，使得老化的生物膜被流動水層中的水沖掉，在此基礎(chǔ)上長出一層新的生物膜，通過這種反復(fù)進(jìn)行最終實(shí)行污水的凈化。

在小規(guī)模的城市中處理污水可以使用這種生物膜法，并且使用的構(gòu)筑物具有較高的生物濾池以及生物轉(zhuǎn)盤，在我國南方地區(qū)更適合使生物濾池的方式。材料得到不斷的開發(fā)以及相應(yīng)的技術(shù)也得到了一定程度的發(fā)展，最近幾年，生物膜法在處理工序上得到了高速的發(fā)展，因?yàn)樯锬しㄖ械奈⑸锸莿e固定在填料上的，所以在系統(tǒng)中能夠得到有效平穩(wěn)的運(yùn)行[4]。它的生活能量以及消耗能量與回信污泥法相比較并沒有那么大，所以通過生物膜法的方式得到的處理比活性污泥法處理的剩余污泥要少很多。生物膜法處理的效率比較高，耐沖擊負(fù)荷的能力也比較強(qiáng)，產(chǎn)泥量相對來水比較少，并且在實(shí)施中它的占地面積相對較小，整個運(yùn)行的過程很方便管理，所以在處理技術(shù)上是一種很有競爭力的方式。但是與此同時，這種方法的使用在投資顯示出來較高的成本，并且單位的處理效率十分低下。想要使得城市污水得到一個很高效而又節(jié)約投入開支是目前人們亟需解決的一個重要問題。

2.3 氧化法

在現(xiàn)階段的城市污水處理過程中，氧化法是使用最廣泛并且極具潛力的預(yù)處理方式之一。氧化劑以及反應(yīng)器的不同種類，可以將氧化法分為化學(xué)氧化法、催化氧化法、濕氣氧化法、光催化氧化法以及超臨界氧化法等多種不同的方式。在具體的化學(xué)氧化法中，它的處理操作比較簡單，但是因?yàn)樘幚硇Ч⒉荒苓_(dá)到很好的狀態(tài)，并且處理過程中投入的成本較高，所以在具體的處理城市生活污水上并不經(jīng)常使用。人們?yōu)榱擞行У臏p少運(yùn)行過程中的成本投入以及使得污水處理達(dá)到合格的標(biāo)準(zhǔn)，又挖掘了一些其他的氧化技術(shù)予以使用，所以，光催化法就得到開發(fā)并使用。光催化法具有處理設(shè)備簡單、運(yùn)行得到條件要求不嚴(yán)格，有很強(qiáng)的氧化能力并且有效的實(shí)現(xiàn)殺菌以及處理結(jié)果十分徹底的特點(diǎn)，這種方式使得污水處理達(dá)到人們心中理想的效果。在光的條件下發(fā)生了一定的化學(xué)反應(yīng)就是光催化反應(yīng)。它的處理原理是在光化學(xué)反應(yīng)之后吸收一定特定波長的電磁輻射，然后產(chǎn)生分子激發(fā)態(tài)的反應(yīng)，在此事上就能夠通過化學(xué)反應(yīng)生成新物質(zhì)，亦或是向發(fā)熱反應(yīng)的中間化產(chǎn)物轉(zhuǎn)變。光化學(xué)反應(yīng)中的活化能主要是來自光子產(chǎn)生的能量，在太陽的作用下實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)化以及化學(xué)轉(zhuǎn)化，使其在整個研究中處于十分活躍的地位。

光催化氧化技術(shù)是通過光激發(fā)氧化使得類似氧氣的一些氧化劑和光輻射得到有效的結(jié)合。在這個過程中使用的光主要是紫外光，可以有效的處理污水這能夠一些很難降解的物質(zhì)。不僅如此，在整個體系中，紫外光和鐵離子之間存在著一種協(xié)同反應(yīng)，能夠快速的將H2O2中的物質(zhì)分解成羥基自由基，有效的清除污水中的有機(jī)物。

這種污水處理方法以其低成本，高效率的處理方式使之漸漸走人了大家的眼球。所以說，這種方法將水進(jìn)行深度處理以及有機(jī)物中難以降解的物質(zhì)進(jìn)行處理應(yīng)用中有很好的發(fā)展?jié)摿?，是現(xiàn)階段我國研究領(lǐng)域中十分活躍的話題，有很多的專家紛紛提出預(yù)測，在當(dāng)今世界的污水處理中，氧化法會成為最至關(guān)重要的方法之一。

3 結(jié)束語

總結(jié)上文，城市的工業(yè)以及生活污水的處理問題亟待解決，現(xiàn)階段，這個問題已經(jīng)受到廣大人民和相關(guān)專家的重視。但是在技術(shù)的運(yùn)用上還有很多問題需要進(jìn)一步得到改善，其中最重要的問題便是無視是處理技術(shù)得到提高以及如何將污水的處理落到實(shí)處。相關(guān)部門一定要將城市污水的處理工作放在城市發(fā)展眾多工作中的前頭，不斷加強(qiáng)新的處理技術(shù)的研究，實(shí)現(xiàn)水資源的再利用。

參考文獻(xiàn)

[1]儲金宇，等.臭氧技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

[2]許建華，等.水的特種處理[M].上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，1989.

[3]國家環(huán)?？偩?水污染防治及城市污水資源化技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社，1993.

[4]周彤.污水回用決策與技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.