環(huán)保工程中污水處理工藝及方法探究

李圣花

（山東智環(huán)環(huán)境技術(shù)服務(wù)有限公司，山東 臨沂 276000）

引言

城市發(fā)展進(jìn)入全新階段，環(huán)保工程日益受到人們更多的關(guān)注，已經(jīng)成為城市生態(tài)建設(shè)中的重要一環(huán)。在此工程領(lǐng)域，污水處理作為關(guān)鍵性的工作內(nèi)容，其作用非常重要，所以相關(guān)工作者應(yīng)全面探究污水處理的重要意義，并不斷地革新和改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)，以促進(jìn)城市環(huán)保工作取得更突出的成果。

1 環(huán)保工程中污水處理的重要意義

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的加速，水污染問(wèn)題愈加突出。未經(jīng)處理的污水直接排入自然環(huán)境中，對(duì)水體生態(tài)系統(tǒng)造成了嚴(yán)重破壞。污水中的有機(jī)物和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)會(huì)導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化，并產(chǎn)生大量藻類(lèi)和有害菌類(lèi)，影響了水中生態(tài)系統(tǒng)的平衡和穩(wěn)定。此外，污水中還可能含有生物致病因子，從而對(duì)人體健康造成威脅。因此，污水處理不僅是保護(hù)水質(zhì)的必然要求，也是維護(hù)整個(gè)生態(tài)環(huán)境的必要手段。水循環(huán)是地球上最重要的自然循環(huán)系統(tǒng)之一，包括水蒸發(fā)、降水、徑流和滲透等過(guò)程。污水處理可以有效地減少污水對(duì)自然水循環(huán)系統(tǒng)的干擾，使水循環(huán)更加平衡和穩(wěn)定。此外，通過(guò)回收利用污水中的有用成分，如水資源和養(yǎng)分等，還可以提高水資源的利用率，促進(jìn)水資源的可持續(xù)利用。而污水處理技術(shù)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新，對(duì)于推動(dòng)環(huán)保產(chǎn)業(yè)的發(fā)展、保護(hù)水環(huán)境以及促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展具有非常重要的意義。通過(guò)利用現(xiàn)代化的科技手段，不僅能夠提高污水處理的效率和質(zhì)量，同時(shí)還可以降低污水處理成本[1]。

2 環(huán)保工程中常用的污水處理工藝及 方法

2.1 超聲波技術(shù)

超聲波技術(shù)是一種物理方法，是通過(guò)超聲波輻射處理污水中的有害物質(zhì)，處理過(guò)程主要包括：（1）空化效應(yīng)。當(dāng)利用超聲波輻射污水時(shí)，水體中的微小氣泡被快速地加熱和壓縮，隨后破裂形成空化氣泡，并在此過(guò)程產(chǎn)生高溫、高壓、沖擊波和射流現(xiàn)象，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)污水中有害物質(zhì)的物理處理。在此期間，氣泡的大小和數(shù)量會(huì)影響空化效應(yīng)的效果，因此需要適當(dāng)調(diào)整超聲波的功率和頻率。（2）自由基的氧化反應(yīng)?；诔暱栈瑲馀莸谋罎⑦^(guò)程會(huì)產(chǎn)生H和HO自由基，這些自由基可以引起轉(zhuǎn)移與氧化反應(yīng)，從而將污水中的有機(jī)物質(zhì)降解為簡(jiǎn)單的化合物。通常情況下，反應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)，處理效果越好。（3）超臨界水的氧化反應(yīng)。當(dāng)溫度與壓力超過(guò)水分子的臨界點(diǎn)時(shí)，水轉(zhuǎn)化成具有較強(qiáng)溶劑性和流動(dòng)性的超臨界水。這些超臨界水可以加速液體的化學(xué)反應(yīng)，并形成如同氣體一樣的物質(zhì)。利用超臨界水的特性，可以進(jìn)一步加速污水中有害物質(zhì)的降解和氧化反應(yīng)。此外，超臨界水還可以提高反應(yīng)速率和選擇性，減少副反應(yīng)的產(chǎn)生，從而提高污水處理效率。

2.2 生物處理法

生物處理法的處理過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單，不需要復(fù)雜的設(shè)備和操作流程，只需通過(guò)調(diào)節(jié)處理系統(tǒng)的環(huán)境條件，如溫度、pH值等，使微生物自行對(duì)污染物進(jìn)行降解和轉(zhuǎn)化。與其他化學(xué)方法相比，生物處理法是利用生物的天然活性，不需要添加大量化學(xué)藥劑，從而減少了對(duì)人體健康和環(huán)境的潛在風(fēng)險(xiǎn)，并且降低了處理過(guò)程中可能出現(xiàn)意外事故的幾率。在生物處理過(guò)程中，微生物是以有機(jī)物為能源進(jìn)行生長(zhǎng)和代謝，從而降解和去除廢水中的污染物。相比于傳統(tǒng)的物理化學(xué)方法，生物處理法運(yùn)行成本更低，因?yàn)槠渲饕蕾?lài)于自然界中已經(jīng)存在的微生物群落。生物處理法的適用范圍廣泛，特別適合處理含有有機(jī)物、N、P等物質(zhì)的污水[2]，其中活性污泥法是當(dāng)前最常用的生物處理工藝之一。通過(guò)在適宜的環(huán)境下，將活性污泥與污水充分接觸和混合，使微生物迅速降解有機(jī)物、N和P等污染物質(zhì)，從而達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、處理效果好且成本較低，活性污泥法被廣泛應(yīng)用于不同規(guī)模的污水處理廠。另一種常見(jiàn)的生物處理工藝是生物膜法。該方法憑借微生物在特殊環(huán)境下構(gòu)成的生物膜，通過(guò)吸附及生化作用清除污染物。相較于活性污泥法，生物膜法具有更高的處理效率，而且污泥生成量也更小，所以該方法在處理高濃度廢水和降解難度高的污染物領(lǐng)域表現(xiàn)出色。

2.3 混凝沉淀法

混凝沉淀法是一種被廣泛采用的污水處理方法，其原理是通過(guò)添加混凝劑把廢水中的雜質(zhì)聚集成團(tuán)，使其更易于沉淀?；炷齽┢鸬轿綇U水中破碎物質(zhì)與顆粒的作用，使其凝結(jié)成較大的團(tuán)塊，以便于后續(xù)的去除操作。此種方法的優(yōu)勢(shì)在于能夠大幅降低廢水中有害物質(zhì)的濃度，從而使廢水滿足國(guó)家相關(guān)的排放標(biāo)準(zhǔn)?；炷恋矸ǖ牟僮飨鄬?duì)簡(jiǎn)單，適用于各種規(guī)模的企業(yè)，尤其適用于中小型企業(yè)的廢水處理。與其他復(fù)雜的處理工藝相比，混凝沉淀法的設(shè)備維護(hù)成本較低，因而節(jié)約了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)資源。為了確保處理效果，工作人員需要檢測(cè)廢水的酸堿度、COD與懸浮物濃度等參數(shù)，以準(zhǔn)確確定混凝劑的種類(lèi)與使用量，從而達(dá)到最佳的處理效果。此外，混凝劑的使用應(yīng)注意要適量，過(guò)量地使用可能會(huì)導(dǎo)致廢水處理后產(chǎn)生新的污染源。同時(shí)，在廢水處理完成后，如果廢泥飄散或容器泄漏，可能會(huì)形成次生污染，影響環(huán)境。因此，必須要嚴(yán)格控制容器的密封性，以保證處理過(guò)程的安全性以及對(duì)環(huán)境的保護(hù)。隨著科技的持續(xù)進(jìn)步，新技術(shù)和方法將不斷涌現(xiàn)，從而使污水處理變得更加高效、節(jié)能和環(huán)保。未來(lái)，我們可以期待更多創(chuàng)新的解決方案和設(shè)備出現(xiàn)，從而為企業(yè)提供更加可靠和可持續(xù)的廢水處理方案，為保護(hù)環(huán)境作出更大的貢獻(xiàn)[3]。

2.4 氧化溝活性污泥法

氧化溝活性污泥法是一種常用的污水處理方法，其工藝流程包括格柵、沉砂池、氧化溝和二沉池等環(huán)節(jié)。首先，污水進(jìn)入格柵后，先通過(guò)格柵去除較大的固體雜質(zhì)，如樹(shù)葉、紙張等。接下來(lái)，利用沉砂池處理污水中的沙子、砂石等顆粒物質(zhì)，并使這些物質(zhì)沉淀到底部，減少了后續(xù)處理環(huán)節(jié)的負(fù)荷。然后，污水進(jìn)入氧化溝進(jìn)行進(jìn)一步的生物處理。氧化溝是一個(gè)開(kāi)放的渠道，內(nèi)部填充了活性污泥。當(dāng)污水流經(jīng)氧化溝時(shí)，其中的有機(jī)物質(zhì)將被微生物附著在污泥顆粒上，進(jìn)行生物降解。這些微生物是以有機(jī)物為能源，將其分解成較小的無(wú)機(jī)物質(zhì)，如二氧化碳和水。此過(guò)程有效地去除了污水中的有機(jī)負(fù)荷，降低了BOD和SS的含量。為了進(jìn)一步提高出水質(zhì)量，氧化溝后方經(jīng)常建設(shè)二沉池，該池通過(guò)靜置使殘留在污水中的懸浮物沉淀到底部。經(jīng)過(guò)二次沉淀后的水體再次得到提純，從而減少了懸浮物和有機(jī)污染物的含量。

與其他污水處理方法相比，氧化溝活性污泥法具有多種顯著的優(yōu)勢(shì)。首先，該方法的適用范圍廣，可以處理大量污水，包括城市生活污水和工業(yè)廢水。其次，該方法的裝置相對(duì)簡(jiǎn)單，操作也相對(duì)簡(jiǎn)便，因而降低了設(shè)備維護(hù)和運(yùn)行管理的難度，而且與其他高級(jí)處理方法相比，氧化溝活性污泥法的投資成本較低，適用于一些經(jīng)濟(jì)條件有限的地區(qū)。許多工業(yè)廢水中含有復(fù)雜的有機(jī)物質(zhì)，這些有機(jī)物質(zhì)不易被傳統(tǒng)處理方法降解，但在氧化溝中，通過(guò)生物降解作用，可以有效地去除這些難降解的有機(jī)污染物。此外，相對(duì)于其他污水處理方法而言，氧化溝活性污泥法產(chǎn)生的污泥量少，因而降低了后續(xù)污泥處理和處置的成本，減少了對(duì)環(huán)境的影響。

2.5 離子交換法

此方法主要是通過(guò)離子交換劑與污水中的離子發(fā)生物化反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)去除離子和改善水質(zhì)的目的，其操作流程相對(duì)簡(jiǎn)單，容易掌握與控制。通常，只需將離子交換劑添加到污水中，并通過(guò)一段時(shí)間的接觸反應(yīng)后，再把離子交換劑和吸附了污染物的離子進(jìn)行分離，便可獲得經(jīng)過(guò)處理的清潔水。除了起到凈化水質(zhì)的作用，離子交換法還可用于回收和再利用離子交換劑，并將處理后的廢水作為其他行業(yè)的水資源供應(yīng)，特別是在石化、電子、冶金等行業(yè)，水是必不可少的原料，離子交換法的應(yīng)用可為這些行業(yè)提供一定的水資源，從而實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用，減少了企業(yè)的水資源消耗[4]。

2.6 SPR高濁度污水處理法

該方法的特點(diǎn)在于將傳統(tǒng)的一級(jí)與三級(jí)處理有機(jī)結(jié)合，集成到SPR污水凈化器罐中進(jìn)行處理。這種方法采用了藥劑混合技術(shù)，可以高效處理高濃度有機(jī)污水和渾濁度高達(dá)500～5 000 mg/L的污水。此方法的處理工藝主要包括以下幾個(gè)步驟：首先，污水經(jīng)過(guò)篩網(wǎng)、格柵等物理方法去除大顆粒雜質(zhì)，進(jìn)入SPR污水凈化器罐；然后，加入混合藥劑進(jìn)行化學(xué)處理，使污水中的有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為可生物降解的物質(zhì)，并利用蛇形反應(yīng)管與瓷球反應(yīng)罐等裝置混合藥劑，提高了反應(yīng)效率；最后，經(jīng)過(guò)生物處理、沉淀、過(guò)濾等環(huán)節(jié)，得到符合三級(jí)污水處理標(biāo)準(zhǔn)的出水。該方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：首先，能夠處理高濁度污水與高濃度有機(jī)污水，而且處理效果顯著。其次，該方法處理時(shí)間短，每罐污水處理時(shí)間僅0,5 h左右，與傳統(tǒng)的污水處理方法相比，速度更快，效率更高。此外，SPR高濁度污水處理法還具有成本低、操作簡(jiǎn)單、設(shè)備小型化等特點(diǎn)，有利于降低處理成本和維護(hù)費(fèi)用。

2.7 厭氧污水處理技術(shù)

該技術(shù)主要應(yīng)用于除磷和脫氮，并且在二級(jí)與三級(jí)污水處理以及中水回用方面有著廣泛的適用性。在厭氧環(huán)境中，廢水中的有機(jī)物和磷被微生物分解和代謝產(chǎn)生酸性物質(zhì)，導(dǎo)致磷的釋放。通過(guò)控制厭氧條件下的溫度、pH值等環(huán)境參數(shù)，可以促進(jìn)磷的釋放過(guò)程。然后，將經(jīng)過(guò)厭氧處理的廢水引入有氧環(huán)境，利用硝化菌等微生物群落的作用，將廢水中的磷和氨氮轉(zhuǎn)化為氧化態(tài)氮，從而實(shí)現(xiàn)脫氮的目標(biāo)。此外，硝化菌能夠把有機(jī)氮轉(zhuǎn)變成硝態(tài)氮，進(jìn)一步促進(jìn)了廢水中氮的去除。通過(guò)合理控制厭氧環(huán)境和有氧環(huán)境的切換，可以實(shí)現(xiàn)磷和氮的高效去除，并提高了廢水處理效果。相較于其他復(fù)雜的處理工藝，厭氧污水處理系統(tǒng)的運(yùn)行和維護(hù)相對(duì)容易，只需要合理控制環(huán)境參數(shù)，維持良好的微生物群落活性，整個(gè)處理過(guò)程就能夠穩(wěn)定進(jìn)行，因而厭氧污水處理技術(shù)在工業(yè)污水凈化中得到了廣泛應(yīng)用，并展現(xiàn)出良好的處理效果。在選擇污水處理工藝時(shí)，企業(yè)要根據(jù)自身的實(shí)際情況和需求選擇。厭氧污水處理技術(shù)作為一種成熟且有效的處理方法，管理簡(jiǎn)單、操作性強(qiáng)，適用于多種場(chǎng)景，但仍需根據(jù)具體情況進(jìn)行評(píng)估和優(yōu)化，以達(dá)到最佳的處理效果。

2.8 粉末活性炭—活性污泥法（PACT）

PACT技術(shù)是一種基于粉狀活性炭的高效污水處理技術(shù)，可以顯著提高污水處理系統(tǒng)的性能和處理效率。在PACT技術(shù)中，粉狀活性炭通常被加入到曝氣池環(huán)節(jié)，通過(guò)吸附和沉降過(guò)程，粉狀活性炭可以有效去除污水中的有害物質(zhì)，如重金屬、有機(jī)物和色素等。在污水處理過(guò)程中，微生物是一種非常重要的資源，可以將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)物，從而達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。PACT技術(shù)通過(guò)加入粉狀活性炭可以為微生物提供所需的良好生長(zhǎng)環(huán)境，從而促進(jìn)生物降解過(guò)程，提升凈化效果。另外，PACT技術(shù)還可以與其他基本處理技術(shù)相結(jié)合，協(xié)同提高處理系統(tǒng)的成絮效果，減少污泥量并提高固液分離效果。在PACT技術(shù)的后續(xù)處理步驟中，可以對(duì)沉淀物進(jìn)行濃縮處理，并有效分離活性炭，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)活性炭的循環(huán)利用，降低了處理成本并減少了資源浪費(fèi)。由于PACT技術(shù)處理在處理含有大量有毒物質(zhì)的污水時(shí)具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，因此被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)和城市污水處理廠，提高了處理效率，減少了有害物質(zhì)的排放，改善了環(huán)境質(zhì)量，同時(shí)降低活性炭的使用量，實(shí)現(xiàn)了節(jié)約資源和環(huán)保高效的目的[5]。

3 污水處理技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

3.1 應(yīng)用先進(jìn)的水質(zhì)處理技術(shù)

就目前來(lái)看，傳統(tǒng)污水處理技術(shù)已然不能滿足人們對(duì)清潔水資源的迫切需求，所以膜技術(shù)作為一種重要的先進(jìn)處理技術(shù)受到業(yè)界的廣泛關(guān)注。膜技術(shù)包括反滲透、超濾和納濾等多種形式，這些技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)水質(zhì)的深度處理，可以通過(guò)微孔或分離層除去水中的微小顆粒、膠體、病原微生物與有機(jī)物質(zhì)，產(chǎn)生高質(zhì)量的清潔水資源。此外，先進(jìn)的水質(zhì)處理技術(shù)還包括臭氧氧化、活性炭吸附、電解氧化、光催化氧化等方法，這些技術(shù)能夠針對(duì)廢水中的特定污染物進(jìn)行高效處理，使排放的水體符合甚至超過(guò)國(guó)家和地區(qū)的環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，一些新型材料的應(yīng)用也為水質(zhì)處理技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展提供了新的可能，例如納米材料在水處理中的應(yīng)用以及更環(huán)保膜材料的研發(fā)，都為提升水質(zhì)處理效率和可持續(xù)性提供了新路徑。

3.2 智能化和數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用

隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，智能化與數(shù)字化技術(shù)逐漸在污水處理領(lǐng)域占有更加重要的位置。比如，利用自動(dòng)化控制系統(tǒng)、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)污水處理流程的高精度、高效率管控，從而提升污水處理成效。

3.3 實(shí)現(xiàn)污水的綜合利用和資源化

傳統(tǒng)污水處理方法傾向于污水的去除及排放，而新型污水處理技術(shù)的重點(diǎn)則是污水的回收及利用。通過(guò)污水的處理及回收利用，可以提高污水的資源價(jià)值，同時(shí)降低污水處理成本。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，污水處理工作在環(huán)保工程中具有重要地位。隨著城市的發(fā)展，污水的產(chǎn)生源頭越來(lái)越多，污水成分也越來(lái)越復(fù)雜，因此污水處理難度也在不斷提高，對(duì)于處理工藝與技術(shù)的要求也隨之提高。為了有效提升污水處理效率，應(yīng)不斷完善相關(guān)設(shè)施與設(shè)備，選擇合適的污水處理技術(shù)，優(yōu)化處理工藝，進(jìn)一步為污水處理工作提供更強(qiáng)大的技術(shù)支撐。