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        污水處理技術的研究與發展
        發布日期:2015-01-12 17:24:49 打印
         前言
          水是人類賴以生存的資源,離開了水,人類的生產和生活較無法進行。隨著城市化建設進程的快速發展,城市給水系統成為保證人民生活及經濟發展的基礎,在城市發展過程中,對水量和水質的要求也在不斷的提高,這就與我國現階段水資源的短缺、污染、水質和水壓的下降相互矛盾,制約了城市的經濟建設進程,所以為了保證城市的健康發展,我們需要對污水處理技術進行研究。
        一、污水來源
          社會在前進,科學技術在發展,客觀環境在不斷出現新情況、新問題,因此不僅在政治思想方面要與時俱進,科學技術也要與時俱進,不斷調整,不斷翻新,不斷前進。例如城市生活污水的處理,建立管網把污水收集起來,通過污水處理廠進行一系列物理、生物、化學處理進行沉淀、分解、消毒等無害化處理,達到規定的標準然后排入江河。單純從保持城市清潔、把廢物處理掉的角度評價是合理的,而且長期以來也是世界各國普遍采用的方法。我國許多城市在引進國外經驗的基礎上,建立了不少污水處理廠,也確實改善了城市環境,為當代城市發展起到了積極的作用。
        二、污水處理技術
          1、活性炭吸附法
         活性炭具有極大的比表面積,其顆粒越小,比表面積越大,吸附效果越好,在微污染水的預處理中是應用較為有效的方法?;钚蕴靠梢酝ㄟ^極大表面積的吸附和一部分生物降解作用有效地去除水中色度、臭味,同時可以去除水中所含的多數有機污染物以及有毒的重金屬和消毒副產物。研究表明活性炭固定床吸附器可以有效的去除雷瑪素活性黃染料中的溶解色度。研究了活性炭和二氧化鈦聯用技術表明,活性炭在 1 h 內對色度的去除率可以達到90%。同時,二氧化鈦通過光催氧化作用可以對活性炭比表面吸附的有機物進行分解,達到使活性炭可以得到再生重復利用目的。
          2、超臨界水氧化法
         超臨界水氧化法(SCWO) 是在高溫(T≥374 ℃) 高壓(P≥221 MPa)條件下,利用超臨界水所具有的良好的溶劑化和傳輸性能,在很短的時間內,使有機物被氧化為 H2O 和 CO2等小分子物質。其采用 SCWO 處理酒精廠廢水,其可以將廢水中的糖漿等有機物質完全氧化成H2O 和 CO2,而不產生其他物質。SCWO是一種具有潛在優勢的新型環保水處理技術,該技術可以不需其他組合工藝而直接把各類難降解廢水處理到中水的水質標準,而且沒有任何副產物產生,能夠達到完全降解,但是該技術需要高溫高壓等條件,對反應設備的耐高壓和耐腐蝕要求較高,投資和運行成本大,所以該技術的應用還需進一步研究。
          3、臭氧氧化法
         臭氧是一種強的化學氧化劑,其可與污水中的大多數有機化合物和官能團發生直接或間接反應,其還可以氧化污水中不易水解的大分子物質,使其成為可以被生物利用的小分子物質。臭氧能很好的去除由于各種雜質所造成的色度和異味,其對色度的去除效果要好于活性炭。同時,臭氧可以改善絮凝作用,對濁度也有很好的去除能力。臭氧可以減少由于自來水進行加氯消毒過程中所產生的有毒有害副產物。
          4、生物法
         生物法是利用經培養馴化的微生物新陳代謝作用來處理污水中污染物的水處理方法。生物法根據其需氧條件主要包括好氧生物法和厭氧生物法兩種方法。好氧生物法現已廣泛應用于處理生活和工業廢水及污水,其包括生物接觸氧化法、活性污泥法、生物膜法等;厭氧生物法其主要應用于高濃度難降解有機廢水及污水的處理,包括上流式厭氧污泥床反應器(UASB)、復合式生物膜反應器以及厭氧生物膜法。生物法可以去除污水中的大多數有機污染物,其出水水質較好,可以滿足中水的水質標準要求。同時,生物法一般處理規模大、集約化程度高,對水中的污染物有較高的去除效率,其已被廣泛用于城市二級污水處理以及工業廢水的終端處理中,尤其是在污水回用中,生物法有著極其重要的地位。
          5、混凝—沉淀—過濾組合法。
         以混凝—沉淀—過濾組合工藝處理地表水和微污染水源以及市政污水處理廠的二級出水,出水水質品質高,可以很好的達到中水回用的標準。結合某供水能力為 1*105 m3/d 的再生水廠的實際運行情況,采用混凝—沉淀—過濾工藝處理市政污水處理廠的二級出水,該工藝的出水 COD,SS 和 TP 可以達到 90% 以上的去除率,而且通過前端增加 BAF 單元,BOD5和 TN 的去除率也都可以達到 90% 以上的去除率。由于混凝—沉淀—過濾工藝需要投加藥品,因此提高了運行成本,限制了其的推廣和應用。
        三、污水處理技術的發展
         目前,污水處理發展的趨勢是節能和降耗。
         由于現行的污水處理中對有機碳采用了氧化成二氧化碳的技術路線,所以去除碳源污染物需要消耗大量的能源。從節能降耗、碳減排和可持續發展的多重目標出發,這種傳統的處理模式需要向新型的污水資源化模式轉變。污水中碳源的資源化將向兩個方向發展,一個方向是將碳源轉化成能源,另一個方向是將碳源轉化成有機材料。由于污水中的碳源濃度相對較低,直接利用污水中的碳源有一定的難度。有研究通過控制運行條件(包括:溶解氧和停留時間等)使活性污泥積累PHAs,從而獲取富含有機碳的微生物細胞,進而制取有機材料或生物柴油。但直接從污水培養的細胞中有機碳含量較低,目前這些技術還只是處于實驗室研究的水平。利用污水處理產生的剩余污泥獲取能源和碳源的技術更為成熟。污泥厭氧消化技術需要進一步研究提高厭氧消化系統裝備的質量,優化厭氧反應器的運行條件,形成適合我國污泥特點的成熟的污泥厭氧消化的系列技術。于污泥運輸增加了污泥處理的成本,因此采用污泥集中處理模式的前提是在各廠先將污泥脫水,然后運到一定距離以外的污泥處理廠進行處理。這種模式要求研發高含固率的污泥厭氧消化技術,需要研究含水率低的污泥進行厭氧消化時厭氧反應器中的傳質機理、反應速率和微生物種群,從而研發出高含固率污泥厭氧消化的新型反應器以及加速反應的生物及化學藥劑。
          節能主要是節約電能,在污水處理廠污水提升、鼓風曝氣和污泥脫水消耗了約90%的用電量,因此這三大環節是研發節能技術的重點。污水處理廠的降耗是指降低藥耗,主要是設法減少用于化學除磷的除磷劑、用于反硝化補充碳源的藥劑和用于污泥脫水的絮凝劑。對于已經建成的污水處理廠,主要的節能潛力在于運行條件的優化和精確控制。污水處理廠在設計時為了保證高峰負荷下處理出水水質達到排放標準,在反應時間和設備能力上都有較大的冗余。如果處理廠經常處于這種冗余的狀態下運行,就會造成電能和藥劑的過度消耗。我國污水處理廠運行技術的研究起步較晚,與發達國家的先進污水處理廠相比,在監控技術、運行水平和人員素質上都有較大差距,因此在這方面尚需開展大量的研發工作。首先,針對占污水處理廠能耗50%以上的鼓風曝氣系統需要研發高效的、具有良好調節功能的鼓風機,為實施精確曝氣奠定基礎。先進的研究工作是將水量水質的監測儀表設置到污水處理廠上游的管線中,為提升泵的編組方案和進水水質水量的變化提供預警數據。在降低藥耗方面,對于反硝化投加碳源需要研發基于硝酸鹽濃度監測參數的反饋加藥控制系統,對于化學除磷,可以研發基于來水磷酸鹽負荷的前饋—出水磷酸鹽濃度反饋的加藥控制系統。運用這些加藥控制系統實現適量加藥,避免藥劑的浪費。污泥脫水的加藥控制還有待深入研究,首先需要確定與污泥含水率相應的監測參數,其次是建立檢測參數與藥劑投加量的劑量效應模型,從而建立控制系統。這方面還有大量的關鍵技術需要深入研究。需要確保處理出水達標排放的前提下,實現污水處理節能降耗的目標。
          結束語
         隨著高新技術引入水污染控制領域,以資源化為導向的新型處理技術將不斷涌現,污水處理的目標將從達標排放向節能降耗、低碳運行和資源化的新目標邁進。
        參考文獻
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        [3] 許保玖,龍騰銳主編. 當代給水與廢水處理原理[M]. 北京: 高等教育出版社,2000

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