新型城鎮(zhèn)污水深度處理技術(shù)淺析

謝洲鑒，卓妙玲

（肇慶市中譽(yù)環(huán)?？萍加邢薰荆瑥V東 肇慶 526060）

我國是一個水資源十分短缺的國家，可利用的淡水資源有限。按照國際劃分的標(biāo)準(zhǔn)（輕度缺水、中度缺水、重度缺水、極度缺水）來看，我國有16個省區(qū)重度缺水，6個省區(qū)極度缺水，全國600多個城市中有2/3屬于“嚴(yán)重缺水”和“缺水”城市。另外，水資源的浪費(fèi)、污染等因素，也加劇了我國水資源短缺的危機(jī)。

污水的深度處理主要是指在傳統(tǒng)的生物處理方法之后，即在一級出水或二級出水之后進(jìn)一步去除污水中的有機(jī)污染物、懸浮物、氨氮和磷酸鹽等污染物。常用的污水深度處理方法主要包括吸附法、膜處理法、混凝等物理方法，F(xiàn)enton氧化、臭氧氧化、濕式氧化、光催化氧化等化學(xué)方法，還有借助微生物的新陳代謝作用進(jìn)行污染物深度處理的生物法。一般污水的深度處理技術(shù)都是多種方法聯(lián)合使用，從而滿足對水質(zhì)的不同使用需求。選擇污水處理工藝時要考慮工程的投資成本、運(yùn)行成本，同時也要考慮出水的達(dá)標(biāo)情況及穩(wěn)定性。深度處理后的污水可以循環(huán)利用，作為農(nóng)田灌溉用水、綠化養(yǎng)護(hù)用水、工業(yè)循環(huán)冷卻用水等。污水的深度處理不僅能夠節(jié)約水資源、改善供水不足的緊張局面，還可以改善生態(tài)環(huán)境，保證我國經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

1 混凝-氧化聯(lián)合深度處理技術(shù)

經(jīng)過多年的發(fā)展，污水的深度處理技術(shù)有很多種。在實(shí)際應(yīng)用中往往要根據(jù)污水深度處理回用的要求、經(jīng)濟(jì)可行性等來進(jìn)行選擇，有時可以采用兩種技術(shù)或者多種技術(shù)聯(lián)合使用的方法以達(dá)到出水要求?；炷恋矸ㄊ侵冈趶U水中加入混凝劑，以混凝劑作為電解質(zhì)形成膠團(tuán)，從而與廢水中的膠體物質(zhì)發(fā)生電中和，形成絨粒沉降。臭氧氧化法是指使污染物氧化分解。而Fenton氧化法是以過氧化氫為氧化劑、以亞鐵鹽為催化劑的均相催化氧化法。前者與后兩者的聯(lián)合應(yīng)用可以對污水進(jìn)行深度處理，并達(dá)到滿意的效果。王浩分別采用Fenton氧化-混凝工藝和混凝-臭氧氧化工藝對某污水處理廠排放的COD（化學(xué)需氧量）和TP（總磷）偏高、色度明顯的水質(zhì)進(jìn)行深度處理[1]。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，經(jīng)Fenton氧化-混凝沉淀法處理后，出水COD去除率為97.5%、色度去除率為96.7%、TP去除率為99.2%，出水效果均可達(dá)到一級A排放標(biāo)準(zhǔn)，出水穩(wěn)定。而經(jīng)過混凝沉淀-臭氧氧化法處理后，出水COD、色度和TP三者的去除率分別為86.8%、93.3%和98.1%，也可以滿足要求，但處理成本要比前者高。在工程實(shí)際中，為了滿足需求，在混凝-氧化聯(lián)合工藝后再接續(xù)其他處理工藝如生物法也是常見的，主要目的均為滿足排放標(biāo)準(zhǔn)，降低工程成本[2]。

當(dāng)然，氧化法也可以單獨(dú)作為一種污水的深度處理技術(shù)。氧化法的種類很多，除上文所述的臭氧氧化法和Fenton氧化法以外，還包括一些其他氧化法。例如，在反應(yīng)中產(chǎn)生活性極強(qiáng)的自由基（如OH）的高級氧化法，可以將難降解的有機(jī)污染物直接轉(zhuǎn)變成容易降解的小分子物質(zhì)。在傳統(tǒng)的濕式氧化處理中加入金屬鹽、氧化物、復(fù)合氧化物等催化劑的濕式催化氧化法，可以在更溫和的條件下以更短的時間完成污染物的去除。另外，電化學(xué)氧化法也是一種行之有效的方法，該方法利用電極表面的電催化作用或者利用產(chǎn)生的自由基對有機(jī)物進(jìn)行氧化，這種方法可以將有機(jī)物徹底氧化成CO2和H2O，設(shè)備相對簡單，操作費(fèi)用低，無二次污染。

2 活性炭吸附法深度處理技術(shù)

活性炭巨大的表面積使其具有良好的吸附性能，它的吸附具有選擇性，由于其自身在水中極性較小，因此對水中一些非極性的物質(zhì)具有良好的親和力。一般來說，活性炭對分子量500～3 000的有機(jī)污染物去除效果明顯，能夠達(dá)到70%的去除率，在實(shí)際應(yīng)用中通?？梢岳没钚蕴縼砣コ谐粑?、色度、重金屬、農(nóng)藥、放射性有機(jī)物、氯化有機(jī)物及消毒副產(chǎn)物等。活性炭有以木屑和木炭制成的活性炭，也有一些以核桃殼和椰子殼等制成的活性炭，還有一些以煤和礦石為主要成分的活性炭。在城鎮(zhèn)污水的深度處理中，如COD和亞甲基藍(lán)活性物質(zhì)等，都可以采用活性炭吸附作為其中的一個操作單元。

近些年來，一種生物活性炭技術(shù)（BAC）也得到了廣泛的關(guān)注。該技術(shù)主要是將活性炭作為微生物的載體，充分利用活性炭的吸附性能及微生物對有機(jī)污染物的分解作用，從而實(shí)現(xiàn)污水中有機(jī)污染物去除的目的。BAC可以延長活性炭的使用壽命，增加水中溶解性有機(jī)污染物的去除效率，提高出水水質(zhì)。目前，BAC技術(shù)已經(jīng)在生活污水、印染廢水、石化廢水等多種廢水的深度處理中開始應(yīng)用。李倩研究了生物活性炭對某污水處理廠污水的深度處理效果，結(jié)果顯示，生物活性炭處理法可以使最終處理后的出水達(dá)到地表水環(huán)境質(zhì)量Ⅳ類或Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，粒徑較小的活性炭對SS（懸浮物）的去除效果較好[3]。在實(shí)際的應(yīng)用中，利用單一的活性炭處理技術(shù)較少，一般都是與其他技術(shù)聯(lián)合使用，如臭氧-活性炭處理工藝。有研究發(fā)現(xiàn)，臭氧-生物活性炭處理工藝對污水的色度、有機(jī)物、氮磷去除效果都較好，可以應(yīng)用在再生水循環(huán)利用系統(tǒng)中[4]。

3 膜法深度處理技術(shù)

膜法深度處理技術(shù)具有出水水質(zhì)良好、處理效果可靠、管理簡單方便、經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)的特點(diǎn)，人們已經(jīng)開展了很多研究并且對其進(jìn)行大規(guī)模的推廣應(yīng)用。膜處理技術(shù)包括微濾、超濾、反滲透、納濾等技術(shù)，其主要原理就是以壓差作為驅(qū)動力的一種高分子分離膜，當(dāng)流體通過時，可以去除污水中的細(xì)菌、病毒、寄生生物、COD、BOD（生化需氧量）、SS等污染物。有處理實(shí)踐表明，膜處理技術(shù)去除BOD、COD、SS、氨氮等能夠達(dá)到80%，總氮去除率也能達(dá)到60%，甚至COD可以達(dá)到92%[5]。利用膜處理法可以深度處理石油化工過程中的污水、造紙過程中的污水、化纖污水、城市污水等。據(jù)報道，天津開發(fā)區(qū)污水處理廠采用微濾膜對SBR二級出水進(jìn)行深度處理，滿足了景觀、沖洗路面和沖廁等市政雜用和生活雜用的需求。但由于膜的材質(zhì)和生產(chǎn)工藝的不同，不同的膜處理效果存在差距。如何制造出強(qiáng)度高、壽命長、污染抵抗性好、高通量的膜材料是一個重點(diǎn)的研發(fā)方向。另外，膜處理技術(shù)也受到膜組件、進(jìn)水情況、水力停留時間、曝氣量和溶解氧、溫度等影響，一旦膜受到污染就會對出水效果產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，因此在實(shí)際工程中需要特別注意。

4 污水深度處理磷的去除技術(shù)

在污水的深度處理過程中，根據(jù)二級出水水質(zhì)中磷和氮的含量，有專門針對磷和氮的處理工藝?；瘜W(xué)沉淀絮凝是應(yīng)用比較成熟的除磷技術(shù)，一些鈣系除磷劑、鐵系除磷劑和鋁系除磷劑是經(jīng)常選擇的除磷劑。投加這些金屬鹽類的除磷劑時，人們還要考慮后續(xù)影響，特別是沉淀藥劑溶液中含有酸的話，要加以注意。另外，當(dāng)同步沉析工藝中含有硫酸鐵時，也要考慮酸堿度對硝化反應(yīng)的影響。若是使用了金屬藥劑除磷的污泥進(jìn)行農(nóng)用時，人們也要考慮后續(xù)污染和影響。

利用一些吸附劑進(jìn)行吸附除磷也是常用的方法，活性炭、生物質(zhì)、金屬氧化物或者金屬氫氧化物、硅基介孔分子篩、黏土礦物等都是較為有效的除磷吸附劑，這類吸附劑容量大、耗能少、污染小，但也存在缺陷，例如，要解決共存離子對活性炭的干擾作用，解決酸堿度的變化對吸附劑吸附容量的影響等[6]。

微藻除氮去磷技術(shù)近些年來也有所發(fā)展，利用微藻將污水中氮和磷轉(zhuǎn)化為自身物質(zhì)，從而用來做飼料、生物燃油或堆肥[7]。相關(guān)研究表明，用污水廠二級出水中采集到小球藻和螺旋藻進(jìn)行除氮去磷時，人們發(fā)現(xiàn)，在水力停留時間為8 d的情況下，氨氮和磷的去除率高達(dá)92.9%和95.8%。在微藻選擇過程中，選擇細(xì)胞干重大、生物質(zhì)產(chǎn)量高的經(jīng)濟(jì)型微藻，可實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)與經(jīng)濟(jì)適用的雙重價值。

5 結(jié)語

當(dāng)前，我國面臨嚴(yán)峻的水資源短缺問題，生態(tài)環(huán)境也不容樂觀，因此污水深度處理技術(shù)必定是我國未來水處理領(lǐng)域的主要發(fā)展方向。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，為了滿足不斷提高的污水回用標(biāo)準(zhǔn)，新型污水深度處理技術(shù)必將蓬勃發(fā)展。目前，污水深度處理技術(shù)所耗費(fèi)用較一級處理費(fèi)用高，由于回用對象所需的污水處理標(biāo)準(zhǔn)不同，各個處理方法又有其優(yōu)缺點(diǎn)。在實(shí)際的工程應(yīng)用中，人們要根據(jù)污水回用對象的標(biāo)準(zhǔn)，在做好水質(zhì)和工程實(shí)施情況的客觀分析基礎(chǔ)上，通過方案比選，選出出水效果好、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的處理工藝。

1 王 浩.城鎮(zhèn)污水深度處理技術(shù)[D].石家莊：河北科技大學(xué)，2016.

2 周義輝，劉東方，孟凡盛，等.混凝-臭氧-生化法組合工藝深度處理制藥廠二級出水[J].工業(yè)水處理，2017，37（12）：38-42.

3 李 倩.生物活性炭法在城市污水深度處理中的應(yīng)用研究[D].濟(jì)南：山東大學(xué)，2012.

4 李雄飛.臭氧-生物活性炭工藝用于再生水循環(huán)利用系統(tǒng)的水質(zhì)保障技術(shù)研究[D].西安：西安建筑科技大學(xué)，2012.

5 陳 穎.城鎮(zhèn)污水深度處理工程設(shè)計與運(yùn)行研究[D].石家莊：河北科技大學(xué)，2013.

6 唐朝春，陳慧民，劉 名，等.利用吸附法除磷研究進(jìn)展[J].工業(yè)水處理，2015，35（7）：1-3.

7 李晨旭，彭 偉，方振東，等.微藻用于城市污水深度處理的研究進(jìn)展[J].化學(xué)與生物工程，2017，34（11）：5-10.