幾種新興污水處理技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展

李洛洛,丁姍姍（中國能源建設(shè)集團(tuán)廣西電力設(shè)計(jì)研究院有限公司,南寧530023）

幾種新興污水處理技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展

李洛洛,丁姍姍
（中國能源建設(shè)集團(tuán)廣西電力設(shè)計(jì)研究院有限公司,南寧530023）

由于當(dāng)前國內(nèi)水資源污染日趨加劇以及污水回用標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，導(dǎo)致可用水資源短缺、水體環(huán)境惡化、污水處理水質(zhì)難達(dá)標(biāo)的狀況。為改善這種狀況，本文詳細(xì)介紹了膜生物反應(yīng)器、YHD污水處理循環(huán)利用綜合技術(shù)及超臨界水氧化技術(shù)三種新興污水處理技術(shù)的處理機(jī)制、特點(diǎn)和應(yīng)用情況，并指出在選擇污水處理技術(shù)時(shí)應(yīng)綜合考慮各種因素。

膜技術(shù)；YHD污水處理循環(huán)利用綜合技術(shù)；超臨界水氧化技術(shù)

隨著我國各個(gè)區(qū)域的水體污染日趨加劇以及污水處理和回用標(biāo)準(zhǔn)的提高，傳統(tǒng)的污水處理工藝（主要包括過濾、吸附、混凝沉淀及消毒等）已不能滿足污水處理要求，近年來涌現(xiàn)出多種污水處理技術(shù)，為緩解水資源短缺、改善水體環(huán)境、提高污水的處理水質(zhì)及其回用提供了重要的技術(shù)支持。

水污染是指排入水體中的污染物在水體中的含量超過了該物質(zhì)在水體中的本底含量及水體的自凈能力，這些污染物使水體的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)或生物群落組成發(fā)生變化，從而導(dǎo)致水體的使用價(jià)值降低。污水處理過程是改變水的性質(zhì)的過程，即改變水中雜質(zhì)的過程。污水處理的過程由若干基本工藝單元組成，每個(gè)單元過程采用的技術(shù)方法是多樣化的，分為物理化學(xué)方法和生物方法。下面主要介紹幾種新興的污水處理技術(shù)。

1 膜生物反應(yīng)器

1.1 處理機(jī)制

膜生物反應(yīng)器是由膜分離技術(shù)和生物反應(yīng)器相結(jié)合而成的生化反應(yīng)系統(tǒng)。膜分離技術(shù)是利用膜的孔徑或半滲透性質(zhì)來實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的分離，按分離的物質(zhì)尺寸由大到小，可以將膜分離技術(shù)分為微濾、超濾、納濾和反滲透。污染物在生物反應(yīng)器中被微生物降解，膜組件替代傳統(tǒng)工藝中的二沉池，通過膜組件的過濾作用實(shí)現(xiàn)污泥與水的固液分離。膜組件一般分為管式、毛細(xì)管式、中空纖維式、板框式和卷式等。相對而言，板框式和管式膜組件的污水處理量較小，而中空纖維式和卷式膜組件的污水處理量較大。為避免膜組件堵塞，運(yùn)行中必須定期進(jìn)行反沖洗。

1.2 特點(diǎn)

膜生物反應(yīng)器進(jìn)行污水處理具有固液分離效果好、基建費(fèi)用低、處理效率高、抗沖擊負(fù)荷能力較強(qiáng)、出水水質(zhì)好、工藝流程簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)行管理簡單方便、易于實(shí)現(xiàn)自動控制等一系列優(yōu)點(diǎn)。這項(xiàng)技術(shù)不僅利用了膜分離的選擇透過性和高效性，同時(shí)也利用了生物處理的有效性和徹底性，既可對污水中的有機(jī)物進(jìn)行深度氧化，又可利用硝化、反硝化脫氮，從而最大限度地去除水中的污染物質(zhì)[1]。

目前，已經(jīng)規(guī)模化應(yīng)用的膜生物反應(yīng)器大多為分置式，但由于其動力費(fèi)用太高，約為傳統(tǒng)活性污泥法動力能耗的10～20倍，因此研究能耗較低的一體式膜生物反應(yīng)器污水處理方法逐漸得到人們的重視。此外采取比較低的壓力運(yùn)行，生物膜表面不易形成高密度的濾餅，易于清洗再生。

膜生物反應(yīng)器污水處理技術(shù)作為一種有發(fā)展前途的新技術(shù)，因其出水效果穩(wěn)定，節(jié)省占地的優(yōu)點(diǎn)，將越來越多地在實(shí)踐中得到應(yīng)用。

2 YHD污水處理循環(huán)利用綜合技術(shù)

2.1 處理機(jī)制

YΗD污水處理循環(huán)利用綜合技術(shù)是污水治理技術(shù)和回收利用技術(shù)的有機(jī)組合，可循環(huán)利用資源的污水處理綜合技術(shù)體系，是治理各類生產(chǎn)、生活污水的新技術(shù)組合。此技術(shù)已由廣西麗桂環(huán)?？萍加邢薰境晒Φ卦趶V西疾病預(yù)防控制中心醫(yī)源廢、污水處理中應(yīng)用。

污水治理技術(shù)部分，即YΗD-化學(xué)模擬生物降解污水治理綜合技術(shù)包括：

（1）用“生化促進(jìn)”技術(shù)改進(jìn)傳統(tǒng)的厭氧分解技術(shù)；

（2）以化學(xué)模擬生物降解技術(shù)為核心，進(jìn)行結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化和二次降解；

（3）采用DΗ電化學(xué)處理技術(shù)，對污水中最難降解的污染物，進(jìn)行分子破碎強(qiáng)制降解。在強(qiáng)力電化學(xué)氧化作用下，以及在電化學(xué)過程中產(chǎn)生的各類強(qiáng)氧化劑，可以徹底殺滅細(xì)菌、病毒和孢子，有效的脫除各種重金屬；

（4）配以自主研發(fā)的高效脫毒脫硫技術(shù)、水凈化劑制造技術(shù)和藥劑再生技術(shù)，綜合應(yīng)用治理污水。

污水治理的回收利用技術(shù)部分包括：對流失的資源，如水、氣、渣的回收利用，體現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)效益；對能源的轉(zhuǎn)換和利用；對所有經(jīng)過處理后的水，全部回收循環(huán)利用。如：治理高濃度有機(jī)污水可回收粗蛋白、氨基酸等營養(yǎng)物質(zhì)做飼料，回收纖維可做工業(yè)原料；在厭氧階段將大部分有機(jī)污染物轉(zhuǎn)換為甲烷回收燒鍋爐，回收剩余污泥和藥劑可用于制造肥料；治理冶煉廢水可回收重金屬返回車間冶煉或生產(chǎn)副產(chǎn)品，回收微量元素可生產(chǎn)高值微量元素肥料。

2.2 特點(diǎn)

（1）治理污水徹底，各項(xiàng)指標(biāo)均能達(dá)到或是優(yōu)于國家排放標(biāo)準(zhǔn)；

（2）污水治理后可達(dá)到全利用，零排放，實(shí)現(xiàn)無污染；

（3）裝置緊湊，結(jié)構(gòu)合理。與常規(guī)做法相比，YΗD污水處理循環(huán)利用綜合技術(shù)投資省，占地小、節(jié)能效果好，運(yùn)行成本低、操作簡便、維護(hù)容易，可基本實(shí)現(xiàn)全程自動化控制；

（4）廣譜性強(qiáng)，可治理各種含高濃度污染物的酒精、味精、釀酒、淀粉、造紙等有機(jī)污水，石油、化工、電鍍、印染、冶煉等其他無機(jī)污水，城市生活污水及醫(yī)用有毒廢、污水；

（5）既可用于新建工程項(xiàng)目的廢、污水治理，也可用于改造已有污水處理裝置，使不合格指標(biāo)的一項(xiàng)或幾項(xiàng)達(dá)標(biāo)。

（6）水、氣和渣可全回收利用，創(chuàng)造新的經(jīng)濟(jì)效益，降低廢、污水治理投資及管理維護(hù)成本，達(dá)到良性循環(huán)。

YΗD污水處理循環(huán)利用綜合技術(shù)此前已成功地應(yīng)用于造紙、淀粉、酒精等工業(yè)廢液處理中，目前此技術(shù)在治理醫(yī)源廢、污水領(lǐng)域的成功應(yīng)用表明，此項(xiàng)以“全利用、零排放 、無污染”為目標(biāo)的污水治理新技術(shù)，擁有廣闊的應(yīng)用前景。

3 超臨界水氧化技術(shù)

3.1 處理機(jī)制

當(dāng)水被加壓加熱時(shí)，水與干飽和蒸汽的密度差越來越小，當(dāng)壓力上升到某一數(shù)值，飽和水與干飽和蒸汽的密度差為零，此時(shí)，飽和水和干飽和蒸汽除了有相同的壓力和溫度（即壓力為22.1MPa，溫度為374.3℃），還有相同的密度和比容，這一獨(dú)有的狀態(tài)點(diǎn)稱為臨界點(diǎn)，當(dāng)水的溫度和壓力高于臨界點(diǎn)時(shí)稱為超臨界水[2]。超臨界水的特有性質(zhì)是超臨界水氧化技術(shù)的關(guān)鍵所在，有機(jī)物和氧完全溶于超臨界水中，此時(shí)相界面消失，形成單一相，有機(jī)物與氧能夠自由均相反應(yīng)，反應(yīng)速度得到極大的提高。反應(yīng)結(jié)束后，產(chǎn)物為包括水、氣體和固體的混合物，且均符合污水排放標(biāo)準(zhǔn)和氣體排放標(biāo)準(zhǔn)[3]。

3.2 技術(shù)特點(diǎn)

（1）水中幾乎所有的有機(jī)物在極短的時(shí)間內(nèi)，與水中的氧或空氣中的氧發(fā)生氧化、分解反應(yīng)，分解率在99.99%以上，最終污水中的有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為二氧化碳、水，有機(jī)污染物中的N元素轉(zhuǎn)化為氮?dú)?。反?yīng)速度快的這一特點(diǎn)，可使超臨界水氧化裝置更加小型化，結(jié)構(gòu)更加緊湊；

（2）無機(jī)鹽類溶解度很低，能以固體形態(tài)被分離出來和回收利用；

（3）當(dāng)被處理的廢水或廢液中的有機(jī)污染物濃度達(dá)到5%～10%時(shí)，就可以利用反應(yīng)過程中釋放的反應(yīng)熱來維持反應(yīng)器所需的熱量平衡，不再需要外界加熱；

（4）設(shè)備安全性高，反應(yīng)徹底，經(jīng)處理后的水符合污水排放標(biāo)準(zhǔn)，且只存在極微量的有機(jī)物，無需進(jìn)行二次處理。

由于超臨界水氧化技術(shù)需要較高的溫度和較高的壓力，因而對普通耐腐蝕金屬有很強(qiáng)的腐蝕性，所以對反應(yīng)設(shè)備的材質(zhì)有更高的要求，運(yùn)行費(fèi)用也較高，但相對于焚燒與濕式催化氧化技術(shù)，仍具有技術(shù)與經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。隨著這項(xiàng)技術(shù)的深入研究，和耐高溫、耐高壓、耐腐蝕新材料的開發(fā)，以及工藝的不斷優(yōu)化，使得超臨界水氧化技術(shù)與傳統(tǒng)污水處理技術(shù)相比優(yōu)勢更加明顯，所需費(fèi)用也大大降低[4]，因此這項(xiàng)技術(shù)將會得到廣泛應(yīng)用。

4 結(jié)語

以上列舉的幾種污水處理技術(shù)在國內(nèi)外的污水處理廠已都有實(shí)踐運(yùn)行。就目前全球的污水處理發(fā)展現(xiàn)狀來看，并不存在某項(xiàng)污水處理技術(shù)能夠適用于各種污水的處理，在選擇處理工藝時(shí)，必須因地制宜，充分考慮當(dāng)?shù)氐乃|(zhì)、氣候、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等多方面因素，對不同工藝進(jìn)行充分的對比，客觀分析利弊，綜合考慮選擇適合的污水處理技術(shù)。目前，多種單元技術(shù)的優(yōu)化組合是污水處理與回用技術(shù)的發(fā)展方向，如何更為有效地利用各種技術(shù)的協(xié)同效應(yīng)，研發(fā)出價(jià)格低、能耗低、效率高的新工藝，將是今后研究的重點(diǎn)。

[1]黃翠芳,孫寶盛,張海豐.膜生物反應(yīng)器與傳統(tǒng)活性污泥工藝的比較研究.工業(yè)用水與廢水,2007,38(02):9-11.

[2]楊帆,宋志偉.膜生物反應(yīng)器在污水處理中的應(yīng)用現(xiàn)狀及展望.污染防治技術(shù),2006,19(02):35-37

[3]Modell.Treatment for Oxidation of Organic Material in Supercritical Water. US,4,338,199,[P].1982.07.06.

[4]莊源益,李輝,袁有才.廢水處理新技術(shù)中的超臨界水氧化法[J].城市環(huán)境與城市生態(tài),1998.11(03):8-11.

李洛洛（1987-），男，河南洛陽人，水務(wù)工程專業(yè)學(xué)士學(xué)位，助理工程師。

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.21.027