廢水對環(huán)境保護的影響及主要處理技術分析

范錦蘭

摘 要：我國的市場經(jīng)濟正處在飛速發(fā)展的發(fā)展狀態(tài)，但是隨著工業(yè)產(chǎn)業(yè)的突飛猛進，環(huán)境問題接踵而至。雖然國家目前已經(jīng)可持續(xù)發(fā)展作為未來市場發(fā)展的主要建設目標，不過現(xiàn)在的不少工廠在廢水處理方面還是沒有達到規(guī)定標準，這也導致國內(nèi)的水環(huán)境持續(xù)惡化，水資源日益緊張。國家雖在環(huán)保方面加大了投資力度，但是實際效果卻不盡如人意。基于這種情況，筆者對如何加強對廢水的處理以及對水環(huán)境的保護展開深入的分析，并對實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的策略提出了可供參考的個人建議。

關鍵詞：廢水;環(huán)境保護;處理技術;相關分析

社會是由三大產(chǎn)業(yè)組成，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)、工業(yè)產(chǎn)業(yè)和以服務業(yè)為主導的第三產(chǎn)業(yè)，中國的社會發(fā)展態(tài)勢以城市化為主，城市化的社會發(fā)展必然會促進工業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，而問題在于，工業(yè)企業(yè)數(shù)量迅速增多的同時，整個產(chǎn)業(yè)卻沒有生成相匹配的污水處理和環(huán)境保護體制。結果導致大量的生活污水和工業(yè)廢水對城市和周邊村鎮(zhèn)的水資源帶去了嚴重的破壞。

就目前而言，我國不少地區(qū)都沒有建立專門的廢水處理廠，在廢水處理上顯得十分乏力，因此，環(huán)境保護部門需要對廢水處理系統(tǒng)進行深入且細致的分析，建立起對應的原則，然后根據(jù)這些原則設計合理的管理系統(tǒng)，幫助廢水處理廠建立和運營，從而有效保護水資源和人們的用水安全以及用水穩(wěn)定性。

一、廢水處理對環(huán)境保護的作用和意義

根據(jù)馬斯洛層次需求理論，生活質(zhì)量決定了文明的發(fā)展狀況和發(fā)展等級，隨著經(jīng)濟建設和經(jīng)濟發(fā)展，我們對生活質(zhì)量的追求也會越來越高，這也是為什么污水處理和環(huán)境保護對我們來說十分重要的原因。因為工業(yè)化建設的快速推進，廢水的排出量正在不斷上升，如果不進行有效處理，坐看水資源被侵蝕和污染，那么勢必會讓大眾的生活每況愈下，變得越來越糟。而如果我們能建立起一套有效的污水處理機制，將污水進行加工并再利用，不僅能減少資源浪費提升環(huán)境質(zhì)量，同時也可以改善我們的日常生活，推進城市化進度，為未來的城市環(huán)境發(fā)展打下結實牢固的基礎[1]。

而如果處理不好污水，城市的環(huán)境就會受到嚴重的破壞，如生化需氧量、總氮量、總磷量等污染因素會隨著污水排放比例的上升而上升，過大的污水污染會嚴重干擾城市建設，破壞社會文明進程，對大眾的日常起居和正常社會的秩序運行帶來極其惡劣的影響。

二、國內(nèi)的廢水的處理現(xiàn)狀

自從改革開放政策實施以來，中國其實已經(jīng)對廢水處理工作產(chǎn)生了足夠的重視，并在其中投入了大量的人力和物力資源，一些一線城市在水環(huán)境的治理以及保護工作上已取得了重大的進步。截止2018年，國內(nèi)的大、中型城市廢水處理廠已經(jīng)建造了超過兩百座。但是，因為中國的疆域廣闊，城市眾多，少數(shù)城市在污水治理上取得進展并不意味著國家整體的水資源保護也產(chǎn)生了巨大改善。

但是，在兩百座廢水處理廠中，大部分的工廠規(guī)模在建設之初都造得比較大，可是因為缺乏水量，設備不能滿負荷進行工作，常常發(fā)生入不敷出的問題。且加上地區(qū)的環(huán)境保護部門對污染源的治理加大，這也讓這些工廠處理的水質(zhì)濃度開始呈現(xiàn)下降趨勢，因為設備沒法進行滿負荷的運作，讓廢水處理這一功效也大打折扣。我們舉一個例子來進行較直觀的參考，在1998年，有一座原始建立規(guī)模不大的廢水處理廠在進行二期擴建，擴建后該廢水處理廠對生活廢水和工業(yè)污水的處理能力已經(jīng)達到了驚人的16.5×104t/d，可是，因為當?shù)丨h(huán)保機構加強了對污水源的處理工作，這造成了該廠的實際水量不斷的降低，最終造成設備的滿負荷運行不能確保，其作用也因此陷入難以發(fā)揮的困境[2]。

其次，因為政府的單位開始向監(jiān)理廢水截留的工程大規(guī)模投資，水量也在逐年遞減。從現(xiàn)在國內(nèi)眾多的廢水處理廠運營情況來看，因為各部門加大了對污染源整治處理力度，在讓點源治理得到改善的同時大大降低了水質(zhì)濃度，目前國內(nèi)的CODcr含量維持在250mg/L，這個數(shù)值實際是和設計有很大差距的。因為指標偏差，國內(nèi)的廢水處理廠現(xiàn)在沒法有效發(fā)揮自己的作用。綜上，國內(nèi)的廢水處理廠受各方影響，造成水量還有污染物的總量存在巨大落差。而政府部門又從多方面進行廢水的接納，這些都嚴重影響到廢水處理廠的正常工作。

三、廢水的技術處理及廢水處理廠工作的設計

我們會從兩個方向分析處理技術，一個是廢水的凈化方法，另一個是廢水處理廠的設計，從這二者中，我們會總結出對待國內(nèi)的廢水問題需要如何治理的結論。

（一）廢水技術處理

廢水的處理方法技術常用的有五種，分別是化學處理法、物理處理法、活性污泥處理法、生物膜處理法、厭氧技術處理法。這五種方法是國內(nèi)治理廢水比較常用的技術手段。

1、化學處理方法

化學處理法是一種對廢水的組成物質(zhì)進行處理的方法，它的原理是通過改變廢水的化學性質(zhì)來達到凈化水源的目的，其治理過程主要依賴于化學反應，通過化學反應對污染物性質(zhì)進上的改變讓廢水變?yōu)檎n利用的水資源，借助這種方式讓污染物的危害性大大降低。

在國內(nèi)化學處理方法是不少三四線城市比較常選用的方法，最廉價也最簡單的化學處理方法是向廢水中投入一定數(shù)量的絮凝劑，在絮凝劑的作用下讓廢水里面的污染物出現(xiàn)強烈的化學反應，如此一來，水中的污染物就會在良性的反應作用下形成不相融或相融的化合物。之后我們需要利用這些化合物之間的特性加強對廢水的治理，通過沉淀、離心等方法將廢水和污染物進行分離，分隔出污染物后就能達到凈化水質(zhì)的目的[3]。

絮凝劑主要依賴于對水質(zhì)中污染物的分隔，因此見效并不是很快，且效率也不算太高，因此在絮凝劑之外，其實又創(chuàng)作出另一種廢水治理方法，這種方法就是使用酸堿來進行廢水處理的治理法。和絮凝劑不同，酸堿治理污水的方法不是通過分隔而是借助中和，因此酸堿處理法也叫廢水中和處理法，通過中和污水中的污染物，達到去除污染，改變水質(zhì)的幫助。

上述的絮凝劑和酸堿劑，通過的是分隔和綜合的方式進行污水治理，而還有兩種廢水治理法則是通過對水中物質(zhì)進行分解來達到治理污水的目的，一種是氧化劑處理法，另一種是電解法，氧化劑處理法，顧名思義就是將水中的污染物進行氧化，通過氧化反應凈化水源。而另一種電解法則是利用對陰陽兩極污水的電解作用，讓污水產(chǎn)生氧化還原反應，以此凈化水質(zhì)，后述兩種方法相比起繁凝劑和酸堿劑來說，效率更高，作用也更好。

2、物理處理法

物理處理法相較于化學處理法來說，凈化的范圍有限，對廢水只是進行表面懸浮物的分離，因此在大城市中通常不被納為首選，但是，雖然在凈化效果讓物理方法較遜于化學處理法，在安全性、簡便性、性價比上，物理處理法卻要優(yōu)于化學處理法。物理處理法主要是利用了物理中的分離、層析一類的方式，用過濾之類的手段把懸浮污染物從廢水中排除和分離掉，進而達到污水治理的作用，不過就像我們前文所說，此方法存在著一定的局限性，雖然它可以達到分離效果，但這個分離效果只針對可見的懸浮污染物，廢水的化學性質(zhì)并不會發(fā)生什么情況。

不過由于其廉價性和安全線，國內(nèi)一些規(guī)模較小的城鎮(zhèn)通常會采用這種方法，具體的使用的方法是借助過濾、篩的方法，對廢水進行沉淀和離心處理。因為水本身和其他物質(zhì)的密度存在不同，因此在沉淀和離心的過程中就能把污染物從水中分離出來。目前物理處理法中最常見也是最有用的一種方法是氣浮法，這種方法的效果最為優(yōu)良，其原理是往空氣中進行注入，因此在水下產(chǎn)生小體型的氣泡，這些氣泡本身會具備粘性，再使用某類無法通過過濾方法時就可以排除和氣泡粘在一起的污染物，變成較大的懸浮體，在氣泡的作用下懸浮物會慢慢浮出水面，然后我們就能對懸浮物質(zhì)進行分離，達到凈化效果。

3、活性污泥法

活性污泥法是近年來新出現(xiàn)的一種廢水治理法，在對廢水進行污染物去除的方法中活性污泥處理法以其效率高，效果出眾而受到廢水監(jiān)測和治理工作者的歡迎，這種方法的原理以微生物作為載體，以此來對污染物進行分解處理的一種方法，對于NH3-N出水，活性污泥法工藝算是目前效果最好的一種。它既不像物理方法那樣只處理表面懸浮物，也不像化學方法對水的本質(zhì)改變不夠徹底[4]?；钚晕勰喾ㄏ噍^于傳統(tǒng)的廢水處理法，最大的優(yōu)勢在于它徹底根治了以前處理廢水后無法直接進行重復使用的頑疾，在利用活性污泥法進行廢水處理后，廢水中的污染以及對環(huán)境造成的破壞會被徹底消除。通俗的說，活性污泥法可以從廢水的根本性上解決問題，而這是此前的廢水處理法所不具備的優(yōu)勢。

活性污泥法的原理是就是在廢水中使用活性污泥，以此來處理污染物，所謂的活性污泥就是一種活性污泥凝絮體，當活性污泥凝絮體與空氣發(fā)生接觸后，經(jīng)過一段時間，由于這種活性污泥凝絮體的微生物自身的好氧性，于是出現(xiàn)繁殖，最終在活性污泥凝絮體上會出現(xiàn)大量微生物群體棲息，而正是這些微生物群體，它們自身的吸附和氧化能力非常強大，因此能夠?qū)U水中的污染進行降解，而主要的是，活性污泥凝絮體按照時間和空間的分組位置，可以對其進行調(diào)控，也就是說微生物的生存環(huán)境并非一層不變而是是可調(diào)控的，這種可調(diào)控的溶解條件解決了工業(yè)廢水中最讓環(huán)保人員頭疼的問題，也讓廢水的凈化效果大大提高。

4、生物膜處理法

除了使用活性污泥法學來處理廢水中的污染物，還有一種和其相近的方法，這種方法叫做生物膜處理法，這類方法的原理是借助微生物技術把微生物細胞進行填充材料，同時還要保證材料不會和微生物細胞之間產(chǎn)生發(fā)硬之類的狀況。并且因為生物膜的材料具有的特殊性，時間一長，因為微生物的不斷繁殖，生物膜就會形成膜狀的生物污泥。

生物膜廢水處理法和活性污泥處理法相比，投入使用的時間更長，而且這種方法已經(jīng)得到了長期的市場發(fā)展和改良，現(xiàn)在的生物膜處理法已經(jīng)從最初的生物濾池、轉(zhuǎn)盤發(fā)展到新型流化床和生物反應器更為先進的處理方法，和活性污泥處理法比起來，生物膜處理法的應用體系更成熟，應用范圍更寬泛，在不少工業(yè)廢水的處理都有使用。

5、厭氧生物處理技術

厭氧生物處理技術和活性污泥處理法有相似之處，兩者都是通過微生物來分解廢水中的污染物，厭氧微生物處理技術將厭氧微生物當做主要載體，通過在厭氧環(huán)境中放置厭氧微生物并進行培養(yǎng)，這些微生物會將廢水中的有機物分解成二氧化碳和甲烷之類的氣體，達到凈化水質(zhì)的目的。由于厭氧生物處理技術有特殊的環(huán)境要求，這種技術一般在化糞池中才會使用，但隨著該技術的逐漸成熟，近年來，厭氧生物處理技術也被應用到水利混合處理中。

（二）廢水處理廠

廢水處理廠作為廢水處理中的重要體系之一，起著非常關鍵的環(huán)境維護和改良作用，但是，當前的廢水處理廠面臨著投入資源大，實際產(chǎn)能小，不便長期運作的問題，因此在小城鎮(zhèn)中不愿意建造廢水處理廠，大城市中廢水處理廠面臨拆除的狀況。而要解決這種辦法，筆者認為應當建立一套自動控制系統(tǒng)設計方法，運用廢水自動控制處理系統(tǒng)來提升廢水處理廠的效率。

1、WINCC組態(tài)

建造一座廢水處理廠所需要的設備占地面積會比較大，而其運作系統(tǒng)所需要用到的信號種類也會相當多，且控制點十分零散，通常情況下是用繼電器以及其他類型的控制開關對其展開控制工作，但是這樣也帶來了一個弊端，廢水處理廠的設備故障率高，依靠這種方法就很難統(tǒng)一的對整個系統(tǒng)進行監(jiān)督和管理。要想保證水質(zhì)量還有生產(chǎn)效率，我們需要運用DCS方式來對自動控制處理系統(tǒng)的設備進行控制，實現(xiàn)實時的監(jiān)督工作以及指令發(fā)布，讓各個工序可以完全按照獨立的工作狀態(tài)運轉(zhuǎn)起來。

整個自動系統(tǒng)的核心是以太網(wǎng)，以太網(wǎng)是系統(tǒng)設備連接的關鍵，在以太網(wǎng)的幫助下中央控制室便能對各個控制站展開遠程控制工作，同時因為其系統(tǒng)特征，我們在控制運作方案上的選擇并非唯一，通常來說，在實際控制中存在三種模式，這三種方式讓整個系統(tǒng)中的各個工藝能夠獨立完成自身工作，并且進行數(shù)據(jù)信息之間的交換。除此之外，我們還要制作一套上位機監(jiān)控系統(tǒng)，具體的方法是借助WINCC的幫助讓中央控制室對搜集到的數(shù)據(jù)信息進行實時處理，從而得知各個設備的運行和故障等多方面的情況，并針對性的給出解決措施。自動控制處理系統(tǒng)需要放置足夠多的頁面，因為廢水處理廠的工作量大，設備每日的工作情況和對廢水的處理情況所反饋出的數(shù)據(jù)非常多，需要多個頁面羅列出詳細的數(shù)據(jù)信息，所有的頁面需要按照WINCC的標準格式制作，這樣才能便于掌握和操作，讓工作人員更加快捷、更加效率的進行相關工作。

2、PLC控制系統(tǒng)

PLC是一個數(shù)據(jù)信息收集系統(tǒng)，是上位機監(jiān)系統(tǒng)的關鍵組成部分，當按照上位機監(jiān)控系統(tǒng)的信號對設備測試后，PLC控制系統(tǒng)可以對所有設備的數(shù)據(jù)信息進行搜集，然后在計算機的強大計算能力下，對數(shù)據(jù)進行處理，然后再上傳給上位機監(jiān)控系統(tǒng)。

要注意的是，如果發(fā)生故障，如電路短路、斷路等，或者是系統(tǒng)超負載之類，這類情況出現(xiàn)時PCL控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集工作就會受到干擾，采集的數(shù)據(jù)會發(fā)生錯亂，數(shù)值會出現(xiàn)超過預定值的狀況，此時的PCL會給設備輸送停止指令，命令其停止工作，上位機監(jiān)控系統(tǒng)會接受到報警信號，PCL的傳感器將按照搜集的數(shù)據(jù)信號產(chǎn)生轉(zhuǎn)變，形成電流型號，并傳入到SM331、SM332這兩個模塊中，在經(jīng)過一系列的系統(tǒng)處理后便會變成0～27648的數(shù)字量。

3、數(shù)據(jù)通信

數(shù)據(jù)通信是自動控制系統(tǒng)中的核心部分，自動控制系統(tǒng)在光纖的幫助下實現(xiàn)對中央控制室和分室之間的連接。之后在客戶機操作站的作用下，和光纖鏈路模塊以及CP1613通信卡形成相應的連接，以此達成傳遞數(shù)據(jù)信息的目的。我們之前提過中央控制室控制各個控制室需要以太網(wǎng)，因此在總控機上我們需要安裝上以太網(wǎng)卡，此外，下位機帶也需要安裝名為CP340的通信模塊，在某些線路連接不便之處，我們能偶可以借助無線通信設備來進行通信。另外CP340通信模塊最好進行初始化，以此確保上位機和下位機之間的通信做到暢通無阻。WINCC自身具有標簽歸檔的特點，我們可以利用這個特點將PLC和上位工控機進行連接。并使用以太網(wǎng)讓上位機的計算機系統(tǒng)與現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)生互通，加上之前安裝的PLC通信模塊，我們便建立起了一套完整的局域網(wǎng)，能對整個系統(tǒng)展開遠程信號傳輸和控制。

四、結語

綜上，隨著城市化建設，社會發(fā)展，中國的工業(yè)化企業(yè)會越來越多，工業(yè)產(chǎn)業(yè)也會越來越發(fā)達，同時產(chǎn)生的生活污水和工業(yè)廢水也會持續(xù)增加，而水污染的泛濫也會讓人們的生活和健康問題遭受嚴重的影響。所以，相關領域要針對污水的治理措施不斷總結出行之有效的方法，而相關部門也需要對現(xiàn)有廢水處理廠的運營情況展開細致的分析，通過對廢水處理系統(tǒng)的完善和廢水處理工廠的管理加強，進一步提升對水資源的保護力度，讓人們的用水安全性和生活質(zhì)量得到長遠的保障。

參考文獻：

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