環(huán)保工程中污水處理工藝及方法探究

王莉香

（臨沂市生態(tài)環(huán)境局郯城縣分局，山東 臨沂 276100）

引言

近年來環(huán)境污染日益嚴(yán)峻，污水排放成為重要的環(huán)境問題。在環(huán)保工程中，污水處理是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，通過合理的處理工藝和方法可以將污水中的有害物質(zhì)去除或減少到合理的水平，從而減輕對(duì)環(huán)境和人類健康的影響。傳統(tǒng)的污水處理工藝包括物理、化學(xué)和生物處理，隨著科技的不斷進(jìn)步，越來越多的先進(jìn)污水處理工藝和方法得到了應(yīng)用，例如反滲透、紫外線消毒、高級(jí)氧化等技術(shù)，同時(shí)也不斷涌現(xiàn)出新興的污水處理技術(shù)如生物電化學(xué)系統(tǒng)、微生物燃料電池等。隨著環(huán)境保護(hù)法律法規(guī)的日益嚴(yán)格和全社會(huì)環(huán)保意識(shí)的不斷提高，污水處理工作在環(huán)保工程中的地位日益重要。因此，深入研究污水處理工藝和方法，探索先進(jìn)的技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)于推動(dòng)環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

1 環(huán)保工程中污水處理的意義

1.1 保護(hù)水資源

1.1.1 保護(hù)水資源

污水處理技術(shù)可以有效去除污水中的有害物質(zhì)，降低污水對(duì)水資源的污染，保護(hù)水質(zhì)。清潔的水資源對(duì)于人類生產(chǎn)、生活及生態(tài)環(huán)境都至關(guān)重要，合理處理污水可以保障水資源的可持續(xù)利用。

1.1.2 預(yù)防水環(huán)境污染

未經(jīng)處理的污水直接排放將會(huì)對(duì)周圍的水環(huán)境造成嚴(yán)重污染，對(duì)水生生物和生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生負(fù)面影響。利用污水處理工藝和方法可以有效去除污水中的有害物質(zhì)，防止污染物進(jìn)入水體，預(yù)防水環(huán)境污染的發(fā)生。

1.1.3 保障人體健康

未經(jīng)處理的污水中含有各種有害物質(zhì)，如細(xì)菌、病毒、重金屬等，對(duì)人體健康構(gòu)成潛在威脅。利用合理的污水處理工藝和方法可以有效去除這些有害物質(zhì)，保障人們飲用水的安全和健康。

1.1.4 符合環(huán)境保護(hù)法律法規(guī)

環(huán)境保護(hù)法律法規(guī)對(duì)于污水排放有嚴(yán)格的規(guī)定，這就要求企業(yè)和個(gè)人必須合法合規(guī)地進(jìn)行污水處理，并遵守環(huán)境保護(hù)的相關(guān)法律法規(guī)要求。合理的污水處理工藝和方法可以降低企業(yè)和個(gè)人環(huán)保法律法規(guī)的合規(guī)風(fēng)險(xiǎn)。

1.1.5 推動(dòng)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展

污水處理工作是推動(dòng)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要舉措，合理的污水處理技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用，例如污水中的有機(jī)物和營養(yǎng)物質(zhì)可以被轉(zhuǎn)化為能源或肥料，從而減少環(huán)境負(fù)擔(dān)，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

1.2 降低污水危害并進(jìn)行循環(huán)利用

第一，污水處理可以有效去除污水中的有害物質(zhì)，包括懸浮物、有機(jī)物、營養(yǎng)物質(zhì)、重金屬等，且經(jīng)處理的污水可以被安全排放或進(jìn)一步利用，減少了水資源的浪費(fèi)并降低了污染。第二，污水處理可以減少水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象，防止水體產(chǎn)生藍(lán)藻、水華等有害生物，保護(hù)水體生態(tài)平衡。合理的污水處理工藝和方法可以去除污水中的營養(yǎng)物質(zhì)，如氮、磷等，減少水體富營養(yǎng)化的風(fēng)險(xiǎn)，保護(hù)水資源的生態(tài)健康。第三，污水處理可以降低水源地的污染風(fēng)險(xiǎn)，保護(hù)水質(zhì)。第四，污水處理可以降低水資源的開采壓力。隨著人口增加和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，對(duì)水資源的需求也不斷增加，合理的污水處理可以將污水轉(zhuǎn)化為可供農(nóng)業(yè)灌溉、城市綠化、工業(yè)生產(chǎn)等用途的水資源，減輕對(duì)自然水源的開采壓力。第五，污水處理可以促進(jìn)水資源的循環(huán)利用。經(jīng)過處理的污水可以通過適當(dāng)?shù)募夹g(shù)手段進(jìn)行再利用，例如灌溉農(nóng)田、生態(tài)濕地建設(shè)、城市景觀用水等，實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)利用，提高水資源利用效率。

2 污水處理工藝分析

2.1 生物處理工藝

2.1.1 活性污泥法

活性污泥法是將含有有機(jī)污染物的污水與具有降解能力的微生物接觸的一種生物處理工藝。該方法通過調(diào)控反應(yīng)器內(nèi)的氧氣、溫度、pH值等條件，使微生物降解污水中的有機(jī)物，并形成活性污泥顆粒，再通過沉淀或過濾的方式進(jìn)行分離。

2.1.2 曝氣法

曝氣法是通過將空氣或氧氣通入污水中，供微生物降解有機(jī)物的工藝，包括表面曝氣和深層曝氣兩種方式。表面曝氣通常采用曝氣池或曝氣溝，深層曝氣通常采用曝氣生物濾池。曝氣法能夠提供充足的氧氣，促進(jìn)微生物的生長(zhǎng)和有機(jī)物的降解。

2.1.3 生物膜法

該方法是在固體支撐體上生長(zhǎng)微生物膜，通過微生物膜降解污水中的有機(jī)物，包括生物膜濾池、生物膜反應(yīng)器等。微生物膜能夠提供較大的附著面積，有利于微生物生長(zhǎng)和有機(jī)物降解。

2.1.4 厭氧處理工藝

厭氧處理工藝是在缺氧或無氧條件下進(jìn)行生物處理的方法，通過厭氧微生物對(duì)有機(jī)物進(jìn)行降解。常見的厭氧處理工藝包括厭氧消化池、厭氧濾池等。該工藝可以在無氧情況下降解有機(jī)物，適用于一些污水中氧氣供應(yīng)不足的情況[1]。

2.2 物理處理工藝

2.2.1 沉淀法

沉淀法是利用重力作用將污水中的固體顆粒沉降到底部形成污泥。常見設(shè)備包括沉淀池、沉淀池?cái)嚢杵鳌⒊恋沓爻吻鍏^(qū)等。通過沉淀有效去除污水中的懸浮固體顆粒，如懸浮顆粒、污泥等。

2.2.2 過濾法

過濾法是利用濾材攔截污水中的固體顆粒，常見的過濾設(shè)備包括砂濾器、活性炭濾器、纖維濾器等。通過不同孔徑和層次的濾材，有效去除污水中的懸浮固體、顏色和異味等。

2.2.3 空氣浮選法

該方法是利用氣泡將污水中的懸浮物或沉淀物浮起到液體表面，實(shí)現(xiàn)固液分離的一種方法。常見的空氣浮選設(shè)備包括氣浮池、氣浮機(jī)等。通過在水中注入氣泡，形成氣泡與懸浮物或沉淀物的附著，從而使其浮到水面，便于后續(xù)的固液分離。

2.2.4 蒸發(fā)

蒸發(fā)是利用高溫蒸發(fā)污水中的水分，實(shí)現(xiàn)污染物的濃縮和分離，通常用于高濃度污水處理。蒸發(fā)可以實(shí)現(xiàn)污水體積減小和濃縮固體物質(zhì)的目的，便于后續(xù)的處理或處置。

2.3 化學(xué)處理工藝

2.3.1 氧化法

氧化法是通過引入氧化劑使污水中的有機(jī)物或無機(jī)物發(fā)生氧化反應(yīng)，從而將其轉(zhuǎn)化為較為穩(wěn)定的物質(zhì)。常見的氧化劑包括氯氣、次氯酸、臭氧、過氧化氫等。氧化法可以有效降解有機(jī)物，如有機(jī)溶解物、重金屬離子、氨氮等。

2.3.2 沉淀/絮凝法

化學(xué)沉淀和絮凝法是通過添加化學(xué)藥劑使污水中的懸浮物或溶解物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而形成沉淀物或凝結(jié)物并與固液分離。常見的化學(xué)藥劑包括氫氧化鈣、氯化鐵、聚合氯化鋁等。該方法可以去除污水中的懸浮物、膠體物質(zhì)、重金屬離子等。

2.3.3 中和/調(diào)節(jié)pH值法

中和/調(diào)節(jié)pH值法是通過添加化學(xué)藥劑改變污水的酸堿性質(zhì)，從而達(dá)到中和反應(yīng)或調(diào)節(jié)pH值的一種方法。常見的中和藥劑包括石灰、碳酸氫鈉等。該方法可以對(duì)抗酸性或堿性污水，并控制污水的酸堿平衡，有助于后續(xù)處理步驟的進(jìn)行。

2.3.4 吸附法

吸附法是通過添加吸附劑將污水中的污染物吸附到固體表面，從而去除污染物。常見的吸附劑有活性炭、沸石、聚合物等。該方法可以去除污水中的有機(jī)物、色素、重金屬離子等[2]。

3 環(huán)保工程中污水處理技術(shù)的選擇和應(yīng)用

3.1 污水水質(zhì)特性

3.1.1 化學(xué)需氧量（COD）

COD是污水中有機(jī)物質(zhì)的測(cè)量指標(biāo)，表示單位體積污水中所含的有機(jī)物質(zhì)需要消耗的氧量。高COD值通常表示污水中有機(jī)物質(zhì)的含量較高，需要采取相應(yīng)的處理措施。

3.1.2 生化需氧量（BOD）

BOD是污水中有機(jī)物質(zhì)生物降解的測(cè)量指標(biāo)，表示單位體積污水中所含的有機(jī)物質(zhì)能被生物降解的能力。BOD值可以用于評(píng)估污水的生物降解性能，從而確定合適的生物處理工藝。

3.1.3 總懸浮物（TSS）

TSS是污水中懸浮顆粒物的測(cè)量指標(biāo)，包括懸浮固體和懸浮液體。高TSS值通常表示污水中懸浮顆粒物的含量較高，可能會(huì)導(dǎo)致污水處理過程中出現(xiàn)懸浮物沉淀、堵塞和污染等問題。

3.1.4 總氮（TN）和總磷（TP）

TN和TP是污水中氮和磷的測(cè)量指標(biāo)，這兩種元素是水體中的營養(yǎng)物質(zhì)，過多的氮和磷會(huì)導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，引發(fā)水體藍(lán)藻水華等環(huán)境問題。因此，控制污水中的氮和磷含量對(duì)于保護(hù)水環(huán)境至關(guān)重要。

3.1.5 pH值

pH值是污水酸堿性的測(cè)量指標(biāo)，對(duì)于生物處理過程的穩(wěn)定性和效果具有重要影響。不同的處理工藝對(duì)pH值有不同的要求，因此需要在污水處理過程中監(jiān)測(cè)和調(diào)整pH值。

3.1.6 溫度

污水的溫度也會(huì)對(duì)污水處理過程產(chǎn)生影響，高溫和低溫都可能對(duì)生物處理過程的效果和運(yùn)行穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，因此需要在處理過程中對(duì)污水的溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。

3.2 處理效果要求

3.2.1 出水水質(zhì)符合排放標(biāo)準(zhǔn)

污水經(jīng)處理后的出水水質(zhì)應(yīng)符合國家、地區(qū)或行業(yè)規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，包括化學(xué)需氧量、生化需氧量、總氮、總磷、懸浮物等指標(biāo)的限值同，確保處理后的污水不會(huì)對(duì)水體和環(huán)境造成污染。

3.2.2 滿足再利用要求

經(jīng)處理的污水可用于農(nóng)田灌溉、工業(yè)用水或其他用途，但需要滿足相應(yīng)的再利用要求，如對(duì)微生物、營養(yǎng)物質(zhì)、重金屬等含量的限制。

3.2.3 生物降解效果良好

對(duì)于采用生物處理工藝的污水處理系統(tǒng)，要求處理過程中有機(jī)物質(zhì)的生物降解效果良好，即COD、BOD的去除率達(dá)到預(yù)期要求，確保處理過程穩(wěn)定、可靠且具有良好的生物處理效果。

3.2.4 特殊污染物的去除

對(duì)于特定的污水處理項(xiàng)目，如工業(yè)廢水處理、醫(yī)療廢水處理等，可能存在特殊污染物，如重金屬、有機(jī)化合物、藥物等，所以需要去除這些污染物，以確保出水符合相應(yīng)要求。

3.2.5 符合節(jié)能減排要求

在環(huán)保工程中，節(jié)能減排也是一個(gè)重要要求。污水處理系統(tǒng)應(yīng)該在能源消耗和減排方面盡可能優(yōu)化，通過采用先進(jìn)技術(shù)和管理手段，減少處理過程中的能源消耗和污染物排放。

3.3 投資成本

3.3.1 項(xiàng)目規(guī)模

污水處理項(xiàng)目的規(guī)模越大，通常投資成本就會(huì)越高。大規(guī)模的項(xiàng)目可能需要更多的土地、更大容量的處理設(shè)備、更復(fù)雜的處理工藝以及更高的建設(shè)和運(yùn)營管理成本。

3.3.2 處理工藝

不同的污水處理工藝投資成本不同，例如，生物處理工藝通常需要建設(shè)生物反應(yīng)器、曝氣設(shè)備、污泥處理設(shè)備等；物理處理工藝可能需要建設(shè)沉淀池、過濾設(shè)備、混凝劑投加系統(tǒng)等；化學(xué)處理工藝可能需要投資較高的化學(xué)投加系統(tǒng)和化學(xué)藥劑；混合處理工藝則可能需要同時(shí)建設(shè)多個(gè)處理單元，如生物處理單元和物理/化學(xué)處理單元，因而投資成本相對(duì)較高。

3.3.3 水質(zhì)的要求

不同水質(zhì)要求對(duì)處理工藝和設(shè)備的要求也不同，投資成本也不同。例如，高水質(zhì)要求的污水處理項(xiàng)目，可能需要采用更先進(jìn)的處理工藝和設(shè)備，因而投資成本較高。而一些低水質(zhì)要求的項(xiàng)目，可以采用較簡(jiǎn)單的處理工藝和設(shè)備，投資成本相對(duì)較低。

3.3.4 設(shè)備選型

不同的處理設(shè)備品牌、型號(hào)和質(zhì)量也會(huì)對(duì)投資成本產(chǎn)生影響。一些高品質(zhì)的處理設(shè)備通常價(jià)格較高，但可能具有更好的性能、更長(zhǎng)的壽命和更低的運(yùn)維成本，從長(zhǎng)期看可能會(huì)取得更大的經(jīng)濟(jì)效益。而一些低價(jià)位的設(shè)備雖然價(jià)格較低，但性能和壽命可能存在一定的缺陷。

3.3.5 用地條件

項(xiàng)目所需用地條件也會(huì)對(duì)投資成本產(chǎn)生影響。若項(xiàng)目用地條件復(fù)雜或需要大規(guī)模的土地開發(fā)，會(huì)增加項(xiàng)目的總體成本。

3.3.6 施工周期

施工周期的長(zhǎng)短也會(huì)對(duì)投資成本產(chǎn)生影響。如果項(xiàng)目施工周期設(shè)置過短，為了趕工期會(huì)增加人員數(shù)量，由此導(dǎo)致人力資本增加。而如果施工周期過長(zhǎng)，在每日成本固定情況下，工期越長(zhǎng)，成本也就越高。

4 污水處理技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

4.1 綠色、可持續(xù)和低碳技術(shù)

隨著人們環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展意識(shí)的不斷提高，污水處理技術(shù)趨向于綠色、可持續(xù)和低碳化。例如，采用生物處理工藝中的高級(jí)氧化工藝（如生物膜反應(yīng)器、厭氧/好氧工藝等）可以實(shí)現(xiàn)對(duì)廢水的高效處理，并減少能耗和化學(xué)藥劑的投加。同時(shí)，采用可再生能源如太陽能、風(fēng)能等作為能源來源，可以減少對(duì)傳統(tǒng)能源的依賴，從而降低碳的排放。

4.2 先進(jìn)的水質(zhì)處理技術(shù)

隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)水質(zhì)的要求不斷提高，傳統(tǒng)的污水處理技術(shù)已經(jīng)無法滿足人們對(duì)高水質(zhì)的要求。因此，先進(jìn)的污水水處理技術(shù)逐漸成為污水處理領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)。例如，采用先進(jìn)的膜技術(shù)（如反滲透、超濾、納濾等）可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水質(zhì)的高級(jí)處理，能夠去除更小的顆粒和有機(jī)物質(zhì)，從而提高出水的水質(zhì)。

4.3 智能化和數(shù)字化技術(shù)

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，智能化和數(shù)字化技術(shù)在污水處理領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。例如，采用自動(dòng)化控制系統(tǒng)、遠(yuǎn)程監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)污水處理過程的精確控制和優(yōu)化管理，進(jìn)而提高污水處理效果和運(yùn)營效率。

4.4 實(shí)現(xiàn)污水的綜合利用和資源化

傳統(tǒng)的污水處理技術(shù)注重對(duì)污水的去除和排放，而先進(jìn)技術(shù)越來越注重對(duì)污水的綜合利用和資源化。例如，通過污泥處理和資源化利用，可以將污泥轉(zhuǎn)化為能源、肥料或其他有價(jià)值的產(chǎn)品，從而實(shí)現(xiàn)污泥的資源化利用并減少處置成本[3]。

5 結(jié)語

污水處理工藝和方法在環(huán)保工程中具有非常重要的作用，對(duì)于維護(hù)水環(huán)境質(zhì)量、保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)和人體健康具有重要意義。隨著環(huán)保法律法規(guī)的不斷完善和全社會(huì)對(duì)環(huán)境保護(hù)的日益關(guān)注，污水處理技術(shù)也在不斷發(fā)展和創(chuàng)新。目前，污水處理技術(shù)呈現(xiàn)出綠色、可持續(xù)、低碳化、先進(jìn)水質(zhì)處理、智能化和數(shù)字化、綜合利用和資源化、去中心化和本地化等趨勢(shì)。通過采用生物處理工藝中的高級(jí)氧化工藝、先進(jìn)的膜技術(shù)、自動(dòng)化控制系統(tǒng)、遠(yuǎn)程監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的高效處理、優(yōu)化管理和資源化利用。然而，污水處理工藝和方法的選擇和應(yīng)用需要根據(jù)具體情況而定，包括污水的性質(zhì)、處理要求、經(jīng)濟(jì)可行性等因素。同時(shí)，還需要注重運(yùn)營和管理的規(guī)范性和可持續(xù)性，以確保污水處理設(shè)施長(zhǎng)期穩(wěn)定地運(yùn)行并達(dá)到預(yù)期的環(huán)保效果?？傊鬯幚砉に嚭头椒ǖ奶骄亢蛻?yīng)用對(duì)于保護(hù)水環(huán)境、推動(dòng)環(huán)保工程可持續(xù)發(fā)展具有非常重要的意義，相關(guān)技術(shù)人員要不斷推動(dòng)科技創(chuàng)新和管理創(chuàng)新，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境的協(xié)同發(fā)展。