新型污水處理裝置探討

李潤(rùn)東

引言

我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及人民生活對(duì)水的依賴可以說(shuō)不言而喻，然而各行各業(yè)污水的排放量日益增加，居民排放生活污水總量逐步增多，再加上我國(guó)針對(duì)污水排放監(jiān)管力度欠佳，總有不符合排放標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)廢水直接排放進(jìn)江河湖海，傳統(tǒng)的污水處理工藝已經(jīng)無(wú)法滿足人們健康生活的需要。本文針對(duì)排放的河涌污水，提出一種新型的污水處理裝置，改裝置既可以進(jìn)行污水降解處理，又可以同時(shí)進(jìn)行水利發(fā)電，減少污水處理能耗，能夠比較徹底的去除水中的氮、磷、有機(jī)物等污染物。

1 我國(guó)的污水處理現(xiàn)狀

目前世界流行的污水處理工藝就是二級(jí)生化處理工藝，我國(guó)與歐洲、美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)采用的技術(shù)和工藝水平基本持平，投資費(fèi)用也在同一水平，這對(duì)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)狀況來(lái)說(shuō)，消耗比例比較高昂。在我國(guó)有八成的城市污水處理廠采用的是氧化溝法、普通活性污泥法、SBR法和AB法等二級(jí)生化處理工藝如圖1。兩級(jí)生物處理工藝廣泛應(yīng)用于城市污水的設(shè)計(jì)和處理。對(duì)于我國(guó)經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)的地區(qū)，我們必須考慮發(fā)展一種適合我國(guó)目前經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的新型污水處理工藝。

圖1 代表性污水處理工藝圖

在我國(guó)，污水排放檢測(cè)并未做到位，而二級(jí)處理工藝對(duì)對(duì)水質(zhì)水量抗影響能力一般，需要維持進(jìn)水穩(wěn)定性，對(duì)進(jìn)水的水質(zhì)也有要求，并非任何水質(zhì)都可以得到理想的處理效果。到如今依舊存在一些企業(yè)，逃開監(jiān)管，直接將不符合排放標(biāo)準(zhǔn)的有毒有害廢水排入江河湖海。這些廢水即便進(jìn)行一二級(jí)處理，也難以保證其安全性。再加上城市污水的日益增多，中國(guó)南北兩地由于水資源分布差異和旱澇程度不同，水質(zhì)差異較大，再加上用水習(xí)慣的不同，復(fù)雜的城市污水也為污水處理工作帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)，而且城市污水也不代表全部適合生物處理。例如南方地區(qū)降雨量多，排水系統(tǒng)多被建設(shè)成合流制，污水多都經(jīng)過(guò)雨水稀釋，濃度低。此外，南部的高地下水位，使得地下水能夠比較容易的滲入排水管。這些低濃度污水進(jìn)行二級(jí)生物處理時(shí)，活性污泥比較難被培養(yǎng)和生長(zhǎng)。有機(jī)物濃度低也會(huì)導(dǎo)致絲狀菌的膨脹，導(dǎo)致水質(zhì)惡化。所以目前二級(jí)處理過(guò)的水雖然能夠達(dá)到出水標(biāo)準(zhǔn)，但一般還是用做中間水，如果直接利用或者飲用，難免不對(duì)健康造成危害。

2 傳統(tǒng)污水處理方法的局限性

目前我國(guó)針對(duì)排放河涌的排污的處理方法還是依照傳統(tǒng)的二級(jí)處理，經(jīng)過(guò)一二級(jí)處理，過(guò)濾掉水中的不溶解雜質(zhì)、寄生蟲，讓微生物進(jìn)行氧化降解反應(yīng)，去除污水中的有機(jī)物，然后把微生物進(jìn)行沉淀，去除污泥。一般二級(jí)處理無(wú)法將水中的氮、磷等無(wú)機(jī)鹽處理完全，所以還有專門降解氮磷的三級(jí)處理，但三級(jí)處理一般不會(huì)采用，因?yàn)槌杀靖甙?。一般工廠排出的廢水，都要經(jīng)過(guò)二級(jí)處理。然而目前二級(jí)處理產(chǎn)生的水質(zhì)雖達(dá)出水標(biāo)準(zhǔn)，但依舊存在許多問(wèn)題，主要原因是由于其工藝存在的局限性。

2.1 A-B法

將曝氣池分為AB兩段設(shè)置高低不同負(fù)荷，A段以生物絮凝吸附作用為主，B段是普通泥齡較長(zhǎng)的污泥，各自配備獨(dú)立沉淀和污泥回流系統(tǒng)。該系統(tǒng)容易出現(xiàn)的局限性是：A段凈化過(guò)程容易產(chǎn)生大量臭氣，影響附近環(huán)境，并且產(chǎn)生污泥量巨大，可能造成二次污染，處置難度高。

2.2 AO組合工藝

又稱為厭氧好氧工藝法，作用是脫去水中的氮和磷，除去水中的有機(jī)物。但該工藝存在的問(wèn)題是，由于沒(méi)有獨(dú)立的污泥回流系統(tǒng)，難降解物質(zhì)的降解率較低；由于A段很難保存理想的缺氧狀態(tài)，所以脫氮了很難達(dá)到90%。

2.3 穩(wěn)定塘法

穩(wěn)定塘是由人工修筑的池塘，繁殖大量微生物，依靠這些微生物來(lái)處理污水。但缺點(diǎn)是微生物降解有機(jī)物過(guò)程中會(huì)放出臭氣，滋生蚊蠅；如果設(shè)計(jì)和管理不當(dāng)，容易造成污水滲入土地造成二次污染；另外氣候也是一個(gè)比較重要的影響因素。

2.4 SBR工藝

如圖2是培養(yǎng)大量的活性污泥，將污水與污泥在反應(yīng)器中混合接觸，污泥中的微生物即將水中的有機(jī)物進(jìn)行分解代謝，后將微生物絮凝沉淀與水過(guò)濾分開即可。該工藝耗電量巨大，除磷脫氮的效率效果并不好，污泥穩(wěn)定性欠佳。

圖2 sbr工藝流程圖

3 針對(duì)現(xiàn)有污水處理方法設(shè)計(jì)新型污水處理器

本實(shí)用新型公開了一種污水處理裝置，包括污水排入口、與污水排入口連接的初濾腔、與初濾腔的排水口連接的生物膜反應(yīng)腔、以及與生物膜反應(yīng)腔的排水口連接的電吸附模塊，電吸附模塊的排水口與外排水管連接；初濾腔設(shè)有與污水排入口連接的過(guò)濾篩、與過(guò)濾篩連接的水流加速管、與水流加速管連接的水流發(fā)電機(jī)、與水流發(fā)電機(jī)的出水口連接的沉淀池、與水流發(fā)電機(jī)電連接的蓄電池、以及與蓄電池電連接的逆變器，逆變器與電吸附模塊電連接。本污水處理裝置能有效去除污水中的有機(jī)物和重金屬等污染物質(zhì)，污水凈化效果好，能有效解決污水排放的污染問(wèn)題。且本實(shí)用新型還設(shè)有將污水動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能的水流發(fā)電機(jī)，并為電吸附模塊供電，節(jié)能環(huán)保。

為解決其技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案為：一種污水處理裝置，包括污水排入口、與所述污水排入口連接的初濾腔、與所述初濾腔的排水口連接的生物膜反應(yīng)腔、以及與所述生物膜反應(yīng)腔的排水口連接的電吸附模塊，所述電吸附模塊的排水口與外排水管連接；所述初濾腔設(shè)有與所述污水排入口連接的過(guò)濾篩、與所述過(guò)濾篩連接的水流加速管、與所述水流加速管連接的水流發(fā)電機(jī)、與所述水流發(fā)電機(jī)的出水口連接的沉淀池、與所述水流發(fā)電機(jī)電連接的蓄電池、以及與所述蓄電池電連接的逆變器，所述逆變器與所述電吸附模塊電連接。

污水處理時(shí)，所述初濾腔中的過(guò)濾篩對(duì)污水進(jìn)行粗濾，截留污水中的不溶于水的塊狀污染物，經(jīng)初步過(guò)濾的污水進(jìn)而進(jìn)入水流加速管，從而帶動(dòng)水流發(fā)電機(jī)的葉輪旋轉(zhuǎn)，使水流發(fā)電機(jī)將水動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能。從水流加速管流出的污水進(jìn)而進(jìn)入沉淀池，沉淀池使得污水中的沙塵等沉淀。經(jīng)沉淀池流出的污水進(jìn)而進(jìn)入生物膜反應(yīng)腔，所述生物膜反應(yīng)腔中的微生物會(huì)對(duì)污水中的有機(jī)物和重金屬等進(jìn)行凈化分解。經(jīng)所述生物膜反應(yīng)腔流出的水進(jìn)而進(jìn)入電吸附模塊進(jìn)行點(diǎn)吸附處理，電吸附模塊對(duì)水中的帶電粒子（離子）進(jìn)行吸附，從而進(jìn)一步去除水殘留的有機(jī)物和重金屬離子等，最后將充分凈化的凈化向外排出。所述電吸附模塊的電能由所述水流發(fā)電機(jī)提供，環(huán)保節(jié)能。優(yōu)選地，為確保電能的穩(wěn)定供給，所述電吸附模塊還與市政供電連接。

圖3中，污水排入口1、初濾腔2、生物膜反應(yīng)腔3、電吸附模塊4、外排水管5、過(guò)濾篩6、水流加速管7、水流發(fā)電機(jī)8、沉淀池9、蓄電池10、逆變器11、固體生物填料區(qū)12、組合生物填料區(qū)13、格柵14、組合填料串15、中心繩16、塑料環(huán)片17、纖維束18、連接部19、引流部20、螺紋肋21、沉淀波紋板22、單向閥23。

水質(zhì)的好壞事關(guān)重大，是人們賴以生存的重要因素，也是各個(gè)行業(yè)的發(fā)展之本，有關(guān)生命的一系列化學(xué)反應(yīng)都少不了水的存在。由于我國(guó)前幾年經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的不完善，發(fā)展了許多影響水質(zhì)的工業(yè)活動(dòng)，近年來(lái)才逐漸開始將重點(diǎn)放在整治環(huán)境的工作中來(lái)。但我國(guó)的污水處理工藝還是基本的二級(jí)處理，污水中的很多有毒有機(jī)物和重金屬等污染物難以完全得到降解，并且會(huì)隨著生物富集，嚴(yán)重威脅著生物和人體的健康。因此，污水的有效處理問(wèn)題應(yīng)該是目前我國(guó)許多人民都在關(guān)注的問(wèn)題。本文所述的技術(shù)新型污水處理裝置打破常規(guī)，吸取傳統(tǒng)污水處理方法的科學(xué)之處，同時(shí)兼顧不足，將污水處理與發(fā)電聯(lián)合在一起。

圖3

4 結(jié)束語(yǔ)

污水處理目前是我國(guó)一個(gè)比較受到關(guān)注的工作，污水的處理直接關(guān)系到人們的日常生活和各行各業(yè)的生產(chǎn)工作。關(guān)于污水處理裝置目前也已經(jīng)涌現(xiàn)出越來(lái)越多的科研成果，無(wú)論怎樣，河涌污水處理的精細(xì)化已經(jīng)是越來(lái)越明顯的趨勢(shì)。本文所述的新型污水處理裝置兼顧了凈化和節(jié)能，可以說(shuō)是目前可持續(xù)發(fā)展下經(jīng)濟(jì)形勢(shì)下的優(yōu)秀產(chǎn)物。同時(shí)本文還論述了我國(guó)污水處理的現(xiàn)狀已經(jīng)相關(guān)工藝的基本原理和缺點(diǎn)，針對(duì)這些工藝缺點(diǎn)，所述新型污水處理裝置能夠解決上述一些問(wèn)題，尤其是針對(duì)河涌污水排放，有比較顯著的作用。我國(guó)污水處理行業(yè)需要結(jié)合自己身情況，借鑒發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，科學(xué)的規(guī)劃污水處理以及排放的發(fā)展的方式和方法，以期獲得更長(zhǎng)遠(yuǎn)的進(jìn)步。