淺談城市廢水與廢氣的處理技術(shù)

李秋霞，毛新蘭，朱 峰

（濰坊市生態(tài)環(huán)境監(jiān)控中心，山東 濰坊 261000）

引言

建設(shè)生態(tài)文明城市、實(shí)現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展是社會(huì)大眾熱切關(guān)注的問題。有效處理城市廢水與廢氣是確保城市環(huán)境質(zhì)量的核心工作，通過合理的處理技術(shù)能夠減少廢水與廢氣對(duì)環(huán)境的污染，保障人們的身體健康。而針對(duì)不同來源的城市廢水與廢氣所使用的處理技術(shù)有所不同，因此，本文以城市廢水與廢氣的來源為切入點(diǎn)，探討城市廢水與廢氣的處理技術(shù)。

1 城市廢水的來源和分類

1.1 生活污水

城市日常生產(chǎn)生活中會(huì)產(chǎn)生大量的生活污水，在城市人口數(shù)量和人口密度不斷上升的背景下，生活污水的處理難度也不斷提高。有機(jī)物和病原微生物是生活污水主要含有的污染物類型。若不對(duì)生活污水進(jìn)行及時(shí)、有效地處理，便會(huì)產(chǎn)生腐爛、惡臭等現(xiàn)象，形成硫化氫、甲醛等毒性危害，影響城市居民的呼吸與消化功能，嚴(yán)重情況下還會(huì)造成嗅覺障礙，損傷中樞神經(jīng)。不僅如此，有機(jī)物的大量存在還會(huì)為病原微生物提供快速繁殖的有利條件，而病原微生物會(huì)通過不同途徑進(jìn)入人體，造成傳染病的蔓延和流行。

1.2 工業(yè)廢水

工業(yè)廢水是指工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的廢水、冷卻水以及污水等，不同類型的工業(yè)生產(chǎn)作業(yè)所產(chǎn)生的工業(yè)廢水成分有所不同。此外，受城市規(guī)模、工業(yè)建設(shè)發(fā)展差異影響，工業(yè)廢水在城市廢水總量中所占比重也存在明顯差異。工業(yè)廢水中普遍含有大量的毒害物質(zhì)，會(huì)造成較為嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境污染。實(shí)際上，工業(yè)廢水依據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)還能夠再次細(xì)分，如依據(jù)污染物化學(xué)性質(zhì)能夠?qū)⑵浼?xì)分為無機(jī)廢水和有機(jī)廢水，例如玻璃制造企業(yè)排放的廢水是無機(jī)廢水，而造紙企業(yè)所排放的廢水主要是有機(jī)廢水[1]。

1.3 城市徑流污水

該類型污水是指自然雨水或其他水資源，沖洗大氣污染物、花草樹木、各類建筑結(jié)構(gòu)表面等匯集成的污水，因此，這類污水中普遍含有固體懸浮物、植物營養(yǎng)素以及病菌等。徑流污水會(huì)通過城市地下的排水管線流入城市的 污水處理廠，污水處理廠利用相關(guān)處理技術(shù)對(duì)徑流污水進(jìn)行凈化，使水體能夠符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)并進(jìn)行排放。城市徑流污水的處理通常需經(jīng)過以下幾個(gè)處理流程：分別是機(jī)械、生物以及高級(jí)處理。其中，機(jī)械處理為初步處理環(huán)節(jié)，該處理環(huán)節(jié)能夠清理掉徑流污水中無法溶解的固體懸浮物；生物處理主要用于清理經(jīng)過機(jī)械處理后的徑流污水中含有的膠體與溶解性有機(jī)物等；高級(jí)處理主要用于清理經(jīng)過生物處理后的徑流污水中含有的營養(yǎng)物與較難被降解的物質(zhì)。實(shí)際上，城市徑流污水的水質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定，具有“集中”和“量大”的特征，有效處理城市徑流污水能夠進(jìn)一步促進(jìn)城市水資源的良性循環(huán)。

2 城市廢氣的來源和分類

2.1 生活廢氣

城市生活廢氣主要來源于居民生活中所使用的爐灶、采暖鍋爐等，此類設(shè)備的使用需要消耗煤炭與石油等資源，且在燃燒期間會(huì)產(chǎn)生灰塵、一氧化碳及二氧化硫等物質(zhì)，進(jìn)而造成大氣污染。不僅如此，在進(jìn)入寒冷的冬季后，部分嚴(yán)寒地區(qū)需要進(jìn)行供暖作業(yè)，煤炭的大量燃燒會(huì)產(chǎn)生有害物質(zhì)，造成周邊區(qū)域的大氣被污染。

2.2 工業(yè)廢氣

該類型廢氣是指因工業(yè)生產(chǎn)而產(chǎn)生的廢氣，如一氧化碳、煙塵、二氧化碳等，這類廢氣若不經(jīng)處理就排放，不僅會(huì)大幅降低空氣質(zhì)量指數(shù)，還會(huì)通過呼吸進(jìn)入人體內(nèi)部，造成不同程度的危害。這類廢氣依據(jù)氣體的不同形態(tài)能夠進(jìn)一步細(xì)分為顆粒性、氣態(tài)性等廢氣類型，其中顆粒性廢氣主要是指煙塵、生產(chǎn)性粉塵類的廢氣，此類廢氣大多來源于礦山開采、玻璃切割、煤炭不完全燃燒以及鉛熔煉等生產(chǎn)加工過程[2]；氣態(tài)性廢氣存在于大氣中，如含氟廢氣、碳?xì)鋸U氣等。相比于顆粒性廢氣，氣態(tài)性廢氣的危害更大，不僅會(huì)直接對(duì)人體的呼吸道造成危害，還會(huì)造成土壤、淡水資源的二次污染。碳?xì)漕愑袡C(jī)廢氣還會(huì)破壞臭氧層，臭氧層被破壞會(huì)進(jìn)一步引發(fā)紫外線污染、生態(tài)系統(tǒng)紊亂等問題。

2.3 農(nóng)業(yè)廢氣

我國是農(nóng)業(yè)大國，但農(nóng)業(yè)生產(chǎn)期間也會(huì)形成農(nóng)業(yè)廢氣，例如農(nóng)藥殘留、畜禽糞便所產(chǎn)生的氨氣，以及秸稈焚燒、化肥揮發(fā)等也會(huì)產(chǎn)生一定的廢氣。尤其是農(nóng)業(yè)種植中化肥農(nóng)藥的應(yīng)用會(huì)直接污染水資源和土壤，造成生態(tài)環(huán)境污染，且農(nóng)藥還會(huì)殘留在農(nóng)產(chǎn)品上，給人們的身體健康造成威脅。若想從根源上處理農(nóng)業(yè)廢氣問題，我們需要不斷升級(jí)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，并同步推進(jìn)農(nóng)村自然環(huán)境監(jiān)測(cè)工作。

2.4 交通廢氣

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的高速增長，汽車、飛機(jī)、火車等成為人們?nèi)粘Ｉ畹闹饕煌üぞ?，汽車尾氣中主要含有一氧化碳、碳?xì)浠衔锏冉煌◤U氣，此類廢氣排放至空氣中，會(huì)直接影響城市空氣質(zhì)量，造成空氣污染，且汽車尾氣中的有害物質(zhì)還會(huì)對(duì)人體的呼吸系統(tǒng)造成危害。除此之外，汽車輪胎和瀝青路面之間的摩擦還會(huì)揚(yáng)起石棉及環(huán)芳烴等有害物質(zhì)，石棉通過呼吸系統(tǒng)進(jìn)入人體內(nèi)部，會(huì)對(duì)人們的身體健康造成不可逆的傷害。

3 城市廢水處理技術(shù)

3.1 物理污水處理技術(shù)

物理污水處理技術(shù)主要是指基于物理方式對(duì)污水進(jìn)行有效處理的技術(shù)，物理污水處理技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用期間不會(huì)對(duì)污水水體本身屬性產(chǎn)生影響[3]。以工業(yè)廢水為例，采用物理污水處理技術(shù)處理時(shí)，可以借助混凝劑、助凝劑等材料凝固污水中的污染物，而后利用氣浮技術(shù)有效分離其中所凝固的懸浮物。

3.2 化學(xué)污水處理技術(shù)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，在目前的城市污水處理中，需要根據(jù)基于不同污水處理的化學(xué)指標(biāo)，如固體溶解百分比、耗氧量、酸堿度等內(nèi)容，對(duì)各類污水進(jìn)行針對(duì)性處理，如生活污水、工業(yè)污水、雨雪污水等。在現(xiàn)階段的城市污水處理流程中，工作人員往往會(huì)根據(jù)污水自身化學(xué)性質(zhì)針對(duì)性選用不同類型的污水處理技術(shù)。以河水突發(fā)性污染超標(biāo)為例，通常情況下導(dǎo)致河水出現(xiàn)突發(fā)性污染超標(biāo)情況的主要原因可能是COD、氨元素、氮元素等相關(guān)物質(zhì)超標(biāo)，此時(shí)工作人員便可結(jié)合實(shí)際情況，針對(duì)性選擇合適的化學(xué)藥劑有效處理河水中的超標(biāo)物質(zhì)。需要注意的是，在選擇化學(xué)藥劑時(shí)，工作人員應(yīng)對(duì)該河段上游與下游進(jìn)行全面調(diào)查，并基于調(diào)查結(jié)果形成科學(xué)合理的河水處理后檢測(cè)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，以此為后續(xù)檢驗(yàn)河水質(zhì)量提供可靠依據(jù)，同時(shí)還應(yīng)當(dāng)避免因化學(xué)藥劑使用過量而出現(xiàn)二次污染現(xiàn)象。

3.3 生物膜處理技術(shù)

該技術(shù)本質(zhì)上是利用生物膜特性實(shí)現(xiàn)對(duì)城市污水的有效處理，對(duì)污水中的微生物進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，以此達(dá)到分解污水中的微生物或其他污染物的目的。為有效強(qiáng)化生物膜污水處理技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用期間的能效與效率，工作人員需要結(jié)合實(shí)際情況，在合理范圍內(nèi)盡可能擴(kuò)大生物膜與污水之間的接觸面積，以此更好地使污水中的微生物或其他污染物，在氧化還原反應(yīng)的作用下形成二氧化碳、水等相關(guān)無污染特性的產(chǎn)物[4]。該技術(shù)屬于一種具有較強(qiáng)復(fù)合性特點(diǎn)的處理技術(shù)。生物膜處理技術(shù)中所使用的微生物屬于好氧微生物，因此該技術(shù)能夠被有效用于城市生物濾池的建設(shè)中，相關(guān)工作人員需要結(jié)合實(shí)際情況，有針對(duì)性地選擇相關(guān)設(shè)備與載體，以此切實(shí)強(qiáng)化污水處理流程在實(shí)際應(yīng)用期間的完善性與可靠性。

3.4 人工濕地污水處理技術(shù)

人工濕地主要是指利用人工建造方式建成的類似于沼澤地的地面，人工濕地在實(shí)際應(yīng)用期間能夠?qū)Τ鞘兄形鬯?、污泥等相關(guān)污染物起到良好的控制效果，其主要基于微生物、植物以及土壤等相關(guān)處理技術(shù)的共同作用，實(shí)現(xiàn)降解微生物、滯留與吸附污水中雜質(zhì)等目的。人工濕地污水處理技術(shù)是建設(shè)一個(gè)能夠有效融合眾多污水處理技術(shù)的特定環(huán)境，與傳統(tǒng)的污水處理技術(shù)，即污水廠處理方式相比，人工濕地在建設(shè)期間的總成本更低，基于人工濕地的重力自流污水處理方式，能夠大幅降低污水處理作業(yè)中各類能源與資源的消耗，從而幫助相關(guān)單位實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的健康發(fā)展。

3.5 RSPR高濁度污水處理技術(shù)

隨著科技的不斷發(fā)展與完善，為進(jìn)一步提高當(dāng)前城市中水處理的質(zhì)量與效率，PSPR高濁度污水處理技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生[5]。該技術(shù)是一種新型的污水處理凈化技術(shù)，其能夠?qū)鹘y(tǒng)城市污水處理流程中的三級(jí)處理與一級(jí)處理環(huán)節(jié)進(jìn)行有機(jī)融合，并體現(xiàn)在同一個(gè)污水凈化器中，以此實(shí)現(xiàn)在盡可能短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到城市污水處理標(biāo)準(zhǔn)的效果。RSPR高濁度污水處理技術(shù)可以在催化劑的作用下將溶液中溶解狀態(tài)下的污染物有效分離，即使污染物以顆粒狀態(tài)懸浮于溶液中；而后便可以根據(jù)具體情況采用有針對(duì)性的物理處理方式，如添加吸附劑、過濾等，有效分離溶液中的懸浮顆粒物質(zhì)。為確保RSPR高濁度污水處理技術(shù)的順利應(yīng)用，不僅需要根據(jù)城市污水具體類型與處理標(biāo)準(zhǔn)對(duì)傳統(tǒng)的污水處理技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)還需要營造一個(gè)先進(jìn)的污水處理環(huán)境，以此方可在單一空間內(nèi)融入多個(gè)污水處理環(huán)節(jié)，從而切實(shí)提升污水處理效率。

3.6 生物接觸氧化處理技術(shù)

生物接觸氧化處理技術(shù)是對(duì)生物膜污水處理技術(shù)的優(yōu)化。生物接觸氧化處理技術(shù)是指根據(jù)具體的污水類型，如工業(yè)污水、生活污水、建筑污水等，有針對(duì)性地選擇合適的生物膜，并使其與污水接觸，從而降解污水中的污染物。該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用期間需要消耗大量氧氣，以此為該技術(shù)中的微生物提供可持續(xù)繁衍的氧氣，同時(shí)為進(jìn)一步提高生物膜與污水水體的接觸面積，切實(shí)提高該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用期間的處理效率，相關(guān)人員需要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行充分的攪拌與混合[6]。生物接觸氧化處理技術(shù)是一種介于生物濾池與活性污泥處理技術(shù)之間的處理方式，因此該技術(shù)也具備上述兩種處理技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，能夠有效適應(yīng)水質(zhì)負(fù)荷變化，進(jìn)而達(dá)到提升污水處理質(zhì)量與效率的目的。

4 城市廢氣處理技術(shù)

4.1 活性炭吸附處理技術(shù)

活性炭吸附處理技術(shù)可以有效處理有機(jī)廢氣、惡臭氣體等城市廢氣，活性炭吸附處理技術(shù)的主要原理如下：利用活性炭外表的強(qiáng)吸附特性對(duì)污染氣體中的顆粒、粉塵以及其他污染物進(jìn)行有效吸附，以此實(shí)現(xiàn)分離污染氣體中污染物與純凈氣體的目的，從而凈化空氣。通常來說，適用于活性炭吸附處理技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景為對(duì)凈化效果要求較高、污染濃度偏低且?guī)в写瘫菤馕兜奈廴練怏w。通過對(duì)該技術(shù)的實(shí)踐效果進(jìn)行分析，能夠發(fā)現(xiàn)活性炭吸附處理技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用期間較為擅長處理攜帶多元化污染物的污染氣體。但是，活性炭吸附處理技術(shù)的應(yīng)用成本過高，且無法對(duì)相關(guān)材料進(jìn)行循環(huán)再利用。同時(shí)，由于活性炭材料的特性，導(dǎo)致該技術(shù)無法有效處理含有大量塵土的污染氣體，這種污染氣體容易導(dǎo)致活性炭堵塞而大幅降低該技術(shù)的處理質(zhì)量，但總體而言該技術(shù)操作十分簡(jiǎn)便[7]。

4.2 水吸收處理技術(shù)

該技術(shù)主要應(yīng)用于處理水溶性、有組織排放源的惡臭氣體，技術(shù)原理是通過臭氣中部分物質(zhì)易溶于水的特性，利用廢氣處理設(shè)備將臭氣成分和水進(jìn)行有效接觸，進(jìn)而使其能夠溶于水的物質(zhì)被水溶解，實(shí)現(xiàn)脫臭效果。該技術(shù)操作較為簡(jiǎn)便，技術(shù)管理也較容易，且廢氣處理設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)成本較低，但為了有效防止二次污染問題的出現(xiàn)，相關(guān)工作人員需定期對(duì)洗滌液進(jìn)行處理。由于該技術(shù)的凈化效率較低，因此該技術(shù)通常會(huì)和其他處理技術(shù)組合使用，用以提升凈化效率和效果。另外，該技術(shù)對(duì)硫醇、脂肪酸等物質(zhì)的處理效果十分不理想。

4.3 冷凝處理技術(shù)

冷凝處理技術(shù)屬于常見的清潔技術(shù)，其技術(shù)原理是通過改變溫度使廢氣中的污染物狀態(tài)發(fā)生改變，如將廢氣置于低溫環(huán)境下，廢氣中的污染物會(huì)呈現(xiàn)為液態(tài)或固態(tài)。一般而言，冷凝處理技術(shù)的應(yīng)用主要涉及冷凝分離、冷卻、泵壓以及加熱四個(gè)要點(diǎn)，其中，冷凝分離是將廢氣中的污染物由氣態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)或固態(tài)，而后經(jīng)過濾使污染物與空氣分離，達(dá)到降低廢氣有害物質(zhì)濃度的目的；冷卻是將廢氣置于低溫環(huán)境中，從而將廢氣中的部分污染物液化或固化，以達(dá)到凈化目的；泵壓是改變廢氣的壓力狀態(tài)，通過高壓轉(zhuǎn)低壓實(shí)現(xiàn)部分有害物質(zhì)的液化或固化，并通過過濾處理實(shí)現(xiàn)有害物質(zhì)的分離；加熱是把冷卻后的廢氣進(jìn)行加熱處理，進(jìn)而將廢氣中剩余的有害物質(zhì)通過水蒸氣進(jìn)行稀釋，用以減少廢氣中有害物質(zhì)的比重。實(shí)際上，相比于其他廢氣處理技術(shù)而言，冷凝處理技術(shù)的應(yīng)用成本較高，該技術(shù)應(yīng)用往往需消耗大量能源，且該技術(shù)并不適于處理大量廢氣。

4.4 燃燒處理技術(shù)

現(xiàn)階段的燃燒處理技術(shù)主要有兩種類型，分別是催化燃燒技術(shù)及直接燃燒技術(shù)。直接燃燒處理技術(shù)顧名思義是直接將廢氣置于燃燒器進(jìn)行燃燒處理，而催化燃燒則是需要借助催化劑進(jìn)行助燃。燃燒處理技術(shù)的應(yīng)用原理是在高溫環(huán)境下，將燃料氣體和惡臭氣體有效融合，進(jìn)而通過完全燃燒去除廢氣中的可燃性氣體。該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中具有一定的局限性，即僅能有效處理氣體量小且濃度高的可燃性氣體，這樣方可確保該技術(shù)的應(yīng)用效果與價(jià)值。受限于該技術(shù)的局限性以及所處理氣體的特點(diǎn)，該技術(shù)廢氣處理設(shè)備的損耗較高，同時(shí)還會(huì)伴有高額的燃料消耗情況，致使該技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用成本過高。不僅如此，該技術(shù)應(yīng)用容易造成二次污染，且并不適合大量廢氣的處理。

5 結(jié)語

綜上所述，有效處理城市廢水與廢氣對(duì)構(gòu)建新時(shí)代生態(tài)文明城市具有重要的基礎(chǔ)保障作用。受不同廢水與廢氣的來源存在差異的影響，相關(guān)工作人員需根據(jù)廢水與廢氣的實(shí)際特點(diǎn)，同時(shí)結(jié)合資金成本情況，合理應(yīng)用相應(yīng)的廢水與廢氣處理技術(shù)，進(jìn)而確保最終凈化效率和效果，有效減少環(huán)境和大氣污染，切實(shí)保障人們的身體健康。