污水處理廠尾水深度處理工藝研究

李孟洋（華能瀾滄江水電股份有限公司，云南 昆明 650214）

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污水處理廠尾水深度處理工藝研究

李孟洋（華能瀾滄江水電股份有限公司，云南 昆明 650214）

隨著世界經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，水資源短缺問(wèn)題日益嚴(yán)重，水資源的加速缺失反過(guò)來(lái)也會(huì)制約經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，為保證經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定快速發(fā)展，必須要注重水資源的回收利用。當(dāng)前，我國(guó)的水資源正逐步呈現(xiàn)日益緊張狀態(tài)，對(duì)于水資源浪費(fèi)和污水處理問(wèn)題必須要加強(qiáng)重視。但不可否認(rèn)的是，污水中殘留的污染物以及重金屬物質(zhì)等微量污染物仍會(huì)對(duì)人體健康帶來(lái)隱患。為保障可以最大限度的減少這類殘留污染物對(duì)人體造成的傷害，必須要在經(jīng)濟(jì)最優(yōu)化的基礎(chǔ)上，增強(qiáng)污水尾水深度處理技術(shù)，以提高水資源利用率，緩解我國(guó)日益緊張的水資源狀態(tài)，進(jìn)而促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展。

污水處理；尾水深度；處理工藝

近年來(lái)，水資源的污染問(wèn)題越來(lái)越牽引著世界各國(guó)人民的神經(jīng)，如何卓有成效的提高水資源回收利用效率，緩解水資源緊張狀況，成為當(dāng)前研究的重點(diǎn)課題。污水處理廠作為水資源回收利用的主要場(chǎng)所，其處理工藝的高低決定著污水回收利用率的高低。眾所周知，高效率的污水回收利用對(duì)于降低水污染、保護(hù)水資源環(huán)境意義重大，最大限度的減少水資源浪費(fèi)及污染可以盡可能的促進(jìn)資源與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，可以最大限度的實(shí)現(xiàn)當(dāng)前社會(huì)的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益以及不容忽視的環(huán)境效益。因此，提高污水尾水處理工藝的技術(shù)水平是促進(jìn)當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展、完善水資源環(huán)境的最關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

1　關(guān)于污水深度處理

1.1深度處理技術(shù)概況

污水的深度處理并不僅僅局限于三級(jí)處理，一般意義上的三級(jí)處理是在二級(jí)處理之后增加額外的設(shè)施，以達(dá)到污水水質(zhì)的良好凈化，除此之外，采用新技術(shù)后的二級(jí)處理取得的更好的水質(zhì)狀況也屬于深度處理。

污水深度處理技術(shù)在國(guó)外的發(fā)展歷史較長(zhǎng)，可追溯到20世紀(jì)20年代，這項(xiàng)技術(shù)在隨后的幾十年內(nèi)，得到廣泛而深入的傳播與應(yīng)用。以西亞干旱地區(qū)的國(guó)家以色列為例，該國(guó)于20世紀(jì)60年代就開(kāi)始廣泛深入的研究污水處理與高效回收課題，并將其作為一項(xiàng)基本國(guó)策。由于地理環(huán)境以及氣候原因，以色列地區(qū)水資源短缺異常嚴(yán)峻，解決這一棘手問(wèn)題的對(duì)策就是大力提高污水處理技術(shù)，以此提高污水再利用效率。當(dāng)前，以色列在生活污水以及城市污水的凈化回收利用方面取得了顯著的成就，極大程度上緩解了該國(guó)的水資源緊張狀況。

1.2國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀

我國(guó)國(guó)內(nèi)的污水處理工藝，相較于歐洲發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)說(shuō)，技術(shù)落后且污水回收利用率較低，不僅是因?yàn)槲覈?guó)污水處理工藝起步較晚，發(fā)展時(shí)間相對(duì)較短，還由于我國(guó)的資金投入不高，科技力量薄弱。但不可否認(rèn)的是，此項(xiàng)處理技術(shù)在十多年的發(fā)展期內(nèi)也取得了驕人的成果，我國(guó)的城市污水處理以及生活污水處理技術(shù)也得到顯著的提高。

當(dāng)前，我國(guó)的污水深度處理已成為國(guó)家重點(diǎn)關(guān)注的項(xiàng)目，污水深度處理與回收利用已成為建設(shè)部科技攻關(guān)項(xiàng)目，得到國(guó)家和各界人士的關(guān)注，因而，我國(guó)的污水深度處理也得到了廣泛的實(shí)踐研究。

1.3水質(zhì)狀況

（1）通過(guò)對(duì)當(dāng)前我國(guó)的污水處理廠水質(zhì)的調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)由污水處理廠處理過(guò)的污水中仍然具有高含量的氮磷等物質(zhì)，而有機(jī)物含量則相對(duì)較少。有機(jī)物作為去除氮磷等物質(zhì)的最佳碳源，其含量的高低直接決定了污水中氮磷的含量，但采用傳統(tǒng)的活性污泥處理法去除氮磷等物質(zhì)而效果一般，因此，針對(duì)這種狀況必須要研究污水處理中二級(jí)處理的深度處理工藝。

（2）當(dāng)前比較尷尬的情況是，即使污水處理廠的工藝如何繁復(fù)，而出水質(zhì)量依然不容樂(lè)觀。我國(guó)在污水處理中常采用的工藝主要有活性污泥處理法、土地處理法以及一級(jí)處理等，即使是在城市污水處理中采用二級(jí)處理技術(shù)，出水質(zhì)量也難以完全達(dá)到出水標(biāo)準(zhǔn)。目前，高達(dá)50%的污水屬于未達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)而排出的水，這些水進(jìn)入生態(tài)圈循環(huán)后，會(huì)對(duì)河流、湖泊、土地等造成嚴(yán)重的污染，進(jìn)而對(duì)人體造成傷害。

1.4不斷提高污水處理技術(shù)

為響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排的號(hào)召，在污水深度處理技術(shù)的提高方面，必須要不斷實(shí)踐、不斷創(chuàng)新。

（1）強(qiáng)化脫氮除磷技術(shù)

污水處理水平的高低受經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和科技發(fā)展實(shí)力的制約，當(dāng)前我國(guó)的污水處理技藝大致經(jīng)過(guò)了這樣三個(gè)階段：直流排放、主要處理有機(jī)物的污水排放以及有機(jī)物處理與脫氮除磷同時(shí)進(jìn)行。不容忽視的是，當(dāng)前我國(guó)的污水處理系統(tǒng)普遍存在污水處理效率偏低、處理能耗較大、尾水排放標(biāo)準(zhǔn)不高等問(wèn)題，因此，大多數(shù)城市的污水處理系統(tǒng)技術(shù)亟待增強(qiáng)，進(jìn)而提高污水處理出水水質(zhì)，甚至以此增加城市生活用水與景觀用水，不斷提高污水回收利用效率。因此，必須不斷強(qiáng)化污水深度處理技術(shù)。

（2）開(kāi)發(fā)污水深度處理技術(shù)

對(duì)當(dāng)前的污水處理系統(tǒng)進(jìn)行不斷優(yōu)化升級(jí)是提高出水水質(zhì)的重要手段，同時(shí)還可以最大程度的減少污水中的污染物，但伴隨著經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升，居民對(duì)于環(huán)境的要求也日益提高，因此，對(duì)污水進(jìn)行深度處理是必不可少的。由于當(dāng)前我國(guó)科技水平的阻礙，對(duì)于污水深度處理技藝的提高以及未來(lái)的污水處理將采用何種手段成為當(dāng)前以及未來(lái)我國(guó)面臨的嚴(yán)峻問(wèn)題。

（3）提高污水處理技術(shù)以及配套設(shè)備

經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展促進(jìn)科技力量的長(zhǎng)足發(fā)展，我國(guó)的污水處理技術(shù)也隨之邁入高速發(fā)展創(chuàng)新的時(shí)代。就目前來(lái)說(shuō)，我國(guó)的污水處理技藝與西方發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在著較大的差距，而配套設(shè)備與發(fā)達(dá)國(guó)家相比也是十分落后的，設(shè)備陳舊已無(wú)法滿足污水處理技藝的快速更新。為提高污水的回收利用率，必須要增強(qiáng)處理技術(shù)，不斷更新設(shè)施以滿足發(fā)展的腳步。

1.5污水深度處理工藝類型

（1）常規(guī)處理方法

常規(guī)處理方法在當(dāng)前的污水深度處理中得到比較廣泛的應(yīng)用，常規(guī)處理方法主要包括這樣幾個(gè)處理形式：混凝沉淀、超速過(guò)濾以及微濾等。

（2）物理方法

所謂的物理處理方法主要是指吸附處理技術(shù)，其中，沉淀是最常見(jiàn)的物理處理手段。在吸附處理中，最常用的活性劑主要有活性炭、粘土、沸石等，活性炭活性劑是應(yīng)用范圍最廣的物理方法，這主要是因?yàn)榛钚蕴刻幚砉に囌嫉孛娣e小，工藝過(guò)程簡(jiǎn)單易操作，活性炭的適用范圍較廣，對(duì)各類水質(zhì)都有比較強(qiáng)的凈化作用?；钚蕴炕钚詣┰谖磥?lái)將擁有比較可觀的前景，但其建設(shè)資金的投入以及活性炭的再生成本必然成為研究的重點(diǎn)。

（3）化學(xué)氧化方法

化學(xué)氧化方法是通過(guò)在污水中投入氧化劑的形式凈化污水的方法，目前應(yīng)用較廣的氧化劑主要有高錳酸鉀、臭氧以及氯化氧化等?；瘜W(xué)氧化方法可以最大程度的減少污水中的有害物質(zhì)，為后續(xù)水質(zhì)的處理減輕壓力，但不可否認(rèn)的是，化學(xué)處理方法會(huì)產(chǎn)生氧化副產(chǎn)品，極易影響水質(zhì)，進(jìn)而對(duì)生態(tài)圈造成不可預(yù)估的破壞，因此，對(duì)化學(xué)氧化方法還要深入研究。

（4）生物處理方法

生物處理方法是指利用污水中微生物的新陳代謝活動(dòng)，分解污水中有害物質(zhì)從而凈化水質(zhì)的方法。生物處理方法不僅資金投入較少、處理工藝簡(jiǎn)單、處理效果良好，而且此方法不會(huì)產(chǎn)生凈化副產(chǎn)品，對(duì)水質(zhì)不會(huì)造成不良的影響，因而，生物處理方法得到大范圍的推廣使用。盡管如此，生物處理方法的缺點(diǎn)也不容忽視，比如填料堵塞問(wèn)題、裝置排泥問(wèn)題等。

2　深度處理污染物去除機(jī)理

2.1懸浮物去除機(jī)理

（1）生物絮凝作用

絮凝是指污水中物質(zhì)之間相互凝聚，從而使得顆粒增大沉降。微生物在其新陳代謝過(guò)程中會(huì)分泌出促絮凝的物質(zhì)，這些物質(zhì)首先會(huì)促使污水中物質(zhì)凝成菌膠團(tuán)，進(jìn)而形成活性絮體。生物絮凝過(guò)程中，污水中懸浮物質(zhì)之間相互凝聚，顆粒逐漸增大而沉降，大大減少污水中的懸浮物質(zhì)。

（2）生物吸附及降解

生物膜作為污水處理的重要手段，在處理懸浮物質(zhì)方面作用明顯。污水中的有機(jī)物在經(jīng)過(guò)生物膜表面時(shí)，其中顆粒較大的便會(huì)被吸附降解。

（3）截留沉淀

污水中的部分懸浮物由于自身顆粒體積較大，從而被填料攔截沉淀，通過(guò)定期排泥清除出去。

2.2有機(jī)物去除機(jī)理

當(dāng)污水中有機(jī)物較低時(shí)，這些有機(jī)物質(zhì)主要通過(guò)易養(yǎng)菌分解，易養(yǎng)菌比表面積較大，可以在有機(jī)物含量較低的情況下繁殖。易養(yǎng)菌以有機(jī)物質(zhì)為載體，在氧氣充足的情況下可以將有機(jī)物分解成二氧化碳和水。

2.3磷的去除機(jī)理

利用微生物除磷是當(dāng)前應(yīng)用范圍較廣的生物除磷方式之一，利用聚磷菌可以從外部攝取磷并以聚合的形態(tài)將大量的磷儲(chǔ)藏在菌體內(nèi)的特性，可以大量去除污水中的磷物質(zhì)。

3　深度處理工藝方案

深度處理主要技術(shù)方法：

（1）混凝沉淀處理技術(shù)

混凝沉淀是常規(guī)處理方法中應(yīng)用最為廣泛的，也是最為常用的污水深度處理方法?；炷恋矸ㄖ饕コ鬯械念w粒物以及呈懸浮狀的有機(jī)和無(wú)機(jī)污染物質(zhì)，混凝沉淀法對(duì)污水的色度和濁度作用明顯，混凝沉淀除了可以去除污水中的非溶解物質(zhì)外，對(duì)于污水中的部分溶解性物質(zhì)也有部分去除作用。比如，可以有效去除水體中的氮、磷等物質(zhì)，從而大大降低緩流水體的富營(yíng)養(yǎng)化，極大地緩解了水環(huán)境的污染破壞。但不容忽視的是，混凝沉淀主要還是作用于懸浮物質(zhì)，對(duì)于污水尾水中的氮、磷等物質(zhì)的去除并不十分有利，然而污水尾水的處理主要就是針對(duì)氮、磷等物質(zhì)的處理，因此還需要增加其他處理手段，以保證尾水排出的標(biāo)準(zhǔn)化。除此之外，在污水尾水處理中，混凝劑的消耗極大，需要經(jīng)濟(jì)資金的大量投入，不利于大范圍的推廣使用。

（2）膜生物反應(yīng)器處理技術(shù)

步入21世紀(jì)以來(lái)，科技實(shí)力不斷增強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)水平不斷提高，各國(guó)對(duì)于污水回收利用的技術(shù)水平不斷提升，各類高科技技術(shù)不斷被應(yīng)用與污水處理之中。膜生物反應(yīng)器作為科技含量較高的處理技術(shù)，自發(fā)現(xiàn)以來(lái)，不斷得到各個(gè)國(guó)家、商業(yè)公司以及各大科研院所的應(yīng)用推廣。同時(shí)，膜生物反應(yīng)器處理技術(shù)也不斷完善以適應(yīng)當(dāng)前的應(yīng)用需求，此項(xiàng)技術(shù)正逐漸成為污水尾水深度處理的核心工藝。

膜生物反應(yīng)器在污水尾水處理方面作用明顯，大大提高了污水回收利用效率，但研究發(fā)現(xiàn)其劣勢(shì)也不容忽視，比如大量膜的使用必然會(huì)導(dǎo)致膜污染，膜生物反應(yīng)器作為科技技術(shù)含量比較高的應(yīng)用手段，必然會(huì)需要高投資，且該技術(shù)能耗也比較高，除此之外，該項(xiàng)技術(shù)還存在著設(shè)計(jì)不規(guī)范、專用設(shè)備短缺的問(wèn)題。

（3）曝氣生物濾池處理技術(shù)

曝氣生物濾池有多種處理形式與操作方法，但其基本的應(yīng)用原理保持一致。在濾池內(nèi)填充粒徑統(tǒng)一、表面粗糙的填充物，利用特定的培養(yǎng)手段，使其表面覆蓋生物膜，利用這層生物膜的生物降解作用以及生物絮凝能力有效處理污水中的污染物質(zhì)。同時(shí)，填充物還可以發(fā)揮較大程度上的過(guò)濾作用，將污水中的懸浮物質(zhì)過(guò)濾攔截，保證脫落后的生物膜不會(huì)隨流水排出。

曝氣生物濾池的運(yùn)行具有周期性，在作用一定時(shí)間后，濾池的處理能力就會(huì)大大降低，因此需要對(duì)整個(gè)濾池進(jìn)行沖洗，尤其是可以沖掉填充物中的過(guò)濾物質(zhì)，以更新生物膜。曝氣裝置可以將濾池分為好氧區(qū)和厭氧區(qū)，兩個(gè)區(qū)域交替作用，可以很好的達(dá)到去氮除磷的目的，使污水水質(zhì)排放達(dá)標(biāo)。

曝氣生物濾池與其他處理技術(shù)相比較，其自身的優(yōu)勢(shì)不容小覷，此項(xiàng)處理技術(shù)占地面積小、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)資金投入較少、技術(shù)運(yùn)用能耗較低，但該處理技術(shù)同樣存在缺點(diǎn)，曝氣濾池的進(jìn)水控制難度較大，設(shè)計(jì)不合理往往導(dǎo)致水頭損失以及頻繁的反沖洗，除此之外，填充物的選擇也要慎重。

（4）生物接觸氧化法

生物接觸氧化法主要利用填料上的微生物起作用，微生物的新陳代謝需要大量的氮、磷等物質(zhì)，這正好可以快速清除污水中的氮、磷等污染物質(zhì)，降低水的富營(yíng)養(yǎng)化。生物接觸氧化法因其自身獨(dú)特的工藝，已成為污水尾水深度處理中最常用的方法。其特點(diǎn)主要包括這樣幾個(gè)方面：

①此項(xiàng)污水處理工藝操作簡(jiǎn)單，投資較少，運(yùn)行所需成本較低，污水處理效果較高，適用范圍廣，具有超強(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷力，不僅運(yùn)行速度較快且能去除常規(guī)處理方法中不能去除的污染物質(zhì)，如：氮、磷、鐵等。除此之外，生物接觸氧化法管理簡(jiǎn)單，排水水質(zhì)可以得到有效保障。

②生物接觸氧化法同樣存在劣勢(shì)，此項(xiàng)工藝技術(shù)容易導(dǎo)致填料間的水流緩慢，沖刷阻力較小，生物膜脫落只能依靠自身，因而，更新速度較慢，阻塞問(wèn)題時(shí)有發(fā)生。除此之外，有些填料的價(jià)格也比較昂貴。當(dāng)前，我國(guó)在使用的填料主要有顆?；钚蕴俊⒘Ⅲw彈性材料以及塑料制蜂窩填料等。

4　結(jié)語(yǔ)

隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，國(guó)民生產(chǎn)水平不斷提高，居民生活質(zhì)量也得到顯著改善，逐步實(shí)現(xiàn)小康社會(huì)和建設(shè)和諧社會(huì)不僅僅是一個(gè)口號(hào)。但隨著生產(chǎn)的規(guī)?；?，對(duì)水資源的需求也逐步加大，水資源的浪費(fèi)現(xiàn)象和水資源利用率低的問(wèn)題日益嚴(yán)重，不僅是我國(guó)，全世界都面臨著水資源緊張的威脅。因此，如何采取卓有成效的手段解決當(dāng)前的水資源浪費(fèi)、水資源利用率低以及水資源回收利用等問(wèn)題成為研究人員亟待解決的重要課題。只有不斷完善污水處理中尾水的深度處理問(wèn)題，才能從根本上解決污水回收利用率低的問(wèn)題，真正提高水資源利用率。

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李孟洋（1989-），男，漢族，昆明人，助理工程師，本科，主要從事環(huán)境工程研究。

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2095-2066（2016）17-0004-03

2016-5-20