環(huán)保工程中污水回收與再利用技術(shù)的探討

張廣增

（山東中慧咨詢管理有限公司，山東 菏澤 274000）

引 言

污水作為一個(gè)普遍存在的環(huán)境問(wèn)題，不僅影響了生態(tài)環(huán)境和人體健康，還浪費(fèi)了大量寶貴的水資源。然而，現(xiàn)代技術(shù)的創(chuàng)新可以將污水轉(zhuǎn)化為資源進(jìn)行回收和再利用。污水主要來(lái)源于生活污水、工業(yè)污水、農(nóng)業(yè)污水等，而且這些污水中含有大量有害物質(zhì)，如果直接排放，將對(duì)土壤、水體和大氣造成嚴(yán)重污染。因此，我們需要有效處理和管理污水，確保水資源的持續(xù)利用和生態(tài)環(huán)境的健康。污水回收和再利用不僅是為了解決水資源短缺的問(wèn)題，更是為了保護(hù)我們的環(huán)境和健康。通過(guò)回收污水，可以減少對(duì)新鮮水資源的需求，而再利用經(jīng)過(guò)處理的污水可以為農(nóng)業(yè)、工業(yè)和生活提供新的水源，不僅可以節(jié)約水資源，還可以減少其對(duì)環(huán)境的污染，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

1 環(huán)保工程中污水的來(lái)源與類型

污水來(lái)源多種多樣，主要為工業(yè)、生活、農(nóng)業(yè)以及其他特殊來(lái)源。這些污水的組成、性質(zhì)、濃度以及危害程度都有所不同，因此在處理時(shí)需要區(qū)別對(duì)待。

1.1 工業(yè)污水

隨著工業(yè)化進(jìn)程的加快，工業(yè)污水成為主要污染源之一。工業(yè)污水是由各種工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢水組成，其特點(diǎn)是成分復(fù)雜、污染物濃度高。常見(jiàn)的污染物包括有機(jī)物、無(wú)機(jī)物、重金屬、化學(xué)藥劑等。以化工產(chǎn)業(yè)為例，其產(chǎn)生的廢水中可能含有大量的酸、堿、鹽以及其他有害化學(xué)品，這些物質(zhì)直接排放會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞。而鋼鐵產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生的廢水中可能富含鐵、錳等重金屬離子，這些金屬離子在自然水體中累積會(huì)對(duì)水生生物造成傷害。由于工業(yè)污水種類繁多，且污水中的污染物質(zhì)具有多樣性，所以處理工業(yè)污水需要根據(jù)其具體成分和特性，采取物理、化學(xué)、生物等多種方法相結(jié)合的方式，以確保能夠有效去除污染物，保護(hù)水資源和生態(tài)環(huán)境[1]。

1.2 生活污水

與工業(yè)污水相比生活污水來(lái)源更廣泛，是居民日常生活中產(chǎn)生的，如洗澡、洗衣、做飯、沖廁所等。生活污水的主要成分包括有機(jī)物、懸浮物、微生物、油脂和少量無(wú)機(jī)鹽。例如，來(lái)自廚房的污水可能含有大量食物殘?jiān)陀椭?；而浴室產(chǎn)生的污水則可能含有洗發(fā)水、沐浴露等化學(xué)品。盡管每個(gè)家庭產(chǎn)生的生活污水量相對(duì)較小，但整個(gè)城市產(chǎn)生的總量是巨大的。如果不經(jīng)處理就直接排放，這些污水會(huì)進(jìn)入河流、湖泊，對(duì)水質(zhì)造成嚴(yán)重破壞，并影響人體健康和生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。因此，建設(shè)和維護(hù)良好的生活污水處理系統(tǒng)對(duì)于現(xiàn)代城市是至關(guān)重要的。

1.3 農(nóng)業(yè)污水

農(nóng)業(yè)，作為全球最大的水用戶，也是主要的污水來(lái)源之一。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，為了保證農(nóng)作物的生長(zhǎng)和提高產(chǎn)量，經(jīng)常要使用各種化學(xué)物質(zhì)，如農(nóng)藥、化肥等。當(dāng)這些化學(xué)物質(zhì)與農(nóng)田灌溉水混合，就形成了農(nóng)業(yè)污水。這些含有農(nóng)藥和化肥的污水排放后，可能導(dǎo)致水質(zhì)惡化、水生生物受到傷害，甚至影響人類飲用水的水質(zhì)。此外，畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)生的廢水也是農(nóng)業(yè)污水的主要來(lái)源。隨著畜禽養(yǎng)殖規(guī)模的擴(kuò)大，所產(chǎn)生污水中的有機(jī)物、氮、磷等污染物的排放量也在逐年增加。這些污染物如果不經(jīng)處理直接進(jìn)入水體，會(huì)導(dǎo)致水體中氮、磷含量增加，從而引發(fā)水華、藍(lán)藻爆發(fā)等環(huán)境問(wèn)題。

2 污水的危害

2.1 對(duì)環(huán)境的影響

污水未經(jīng)處理或處理不足就直接排放，會(huì)嚴(yán)重破壞各種水體。河流、湖泊、地下水和海洋中的生態(tài)系統(tǒng)都是相互關(guān)聯(lián)、相互依賴的。高濃度的有毒物質(zhì)、重金屬和其他污染物如氮、磷等，不僅可能對(duì)水體造成直接污染，還可能破壞其自凈能力，導(dǎo)致長(zhǎng)時(shí)間的生態(tài)失衡。所以許多水生生物可能無(wú)法適應(yīng)這種急劇變化的生活環(huán)境。魚類、水生昆蟲和其他生物可能因?yàn)槎拘晕镔|(zhì)的累積而死亡，不僅影響了生態(tài)食物鏈的頂端，如捕食魚類的鳥類和哺乳動(dòng)物，還可能導(dǎo)致某些物種數(shù)量急劇減少，甚至滅絕，進(jìn)而影響生物多樣性。除了直接對(duì)水體造成影響，污水還會(huì)對(duì)其周邊的環(huán)境造成影響。而有害物質(zhì)可能會(huì)通過(guò)水的運(yùn)動(dòng)途徑，如徑流或滲透，進(jìn)入到土壤中。土壤不僅是許多生物的棲息地，還是我們種植糧食的地方，一旦被污染，其中的有益微生物可能會(huì)遭到破壞，土壤的物理和化學(xué)性質(zhì)也可能發(fā)生變化，導(dǎo)致土地出現(xiàn)流失、鹽堿化等問(wèn)題，從而使土地變得不再適合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，并進(jìn)一步影響糧食供應(yīng)和人類的食品安全。

2.2 對(duì)人類健康的影響

污水對(duì)人類健康的威脅是多方面的，既有直接的也有間接的。首先，污水中的病原體，包括細(xì)菌、病毒和寄生蟲，是多種疾病的來(lái)源。例如，霍亂、腸道感染等疾病，都與飲用或接觸到含有病原體的水有關(guān)。在發(fā)展中國(guó)家，由于水源污染和衛(wèi)生條件不佳，每年都有數(shù)百萬(wàn)人因此而患病或死亡。除了傳統(tǒng)的水傳播疾病，污水中的有毒物質(zhì)也對(duì)人體構(gòu)成威脅。重金屬如汞、鉛和鎘，以及其他有害化學(xué)物質(zhì)如農(nóng)藥和工業(yè)廢料中的化學(xué)物，都可能通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體。例如，長(zhǎng)期攝入含有重金屬的食物或水，可能導(dǎo)致人體出現(xiàn)神經(jīng)系統(tǒng)損傷、認(rèn)知功能障礙、生育問(wèn)題等。某些化學(xué)物質(zhì)如多氯聯(lián)苯（PCBs）及某些農(nóng)藥被認(rèn)為是致癌物質(zhì)，長(zhǎng)期暴露可能增加人類患癌的風(fēng)險(xiǎn)。還有一些難以預(yù)測(cè)的健康風(fēng)險(xiǎn)與污水相關(guān)，如抗生素和其他藥物殘留在水中同，可能導(dǎo)致細(xì)菌產(chǎn)生抗藥性，使一些常見(jiàn)疾病變得更難治療。此外，人們?cè)谌粘Ｉ钪锌赡軙?huì)接觸到由污水引發(fā)的其他健康問(wèn)題，這都是因?yàn)榕c污水或受污染的水體接觸造成的。

3 環(huán)保工程中的污水回收技術(shù)

3.1 物理處理方法

物理處理方法是處理污水的重要手段之一，其核心優(yōu)勢(shì)在于不依賴化學(xué)藥劑或生物活性，而是直接利用物理原理來(lái)分離和去除污染物（見(jiàn)表1）。

表1 環(huán)保工程中污水物理處理方法

3.1.1 沉淀法

沉淀法是最基本的物理處理方式。在沉淀池中，由于重力作用，較大的固體顆粒會(huì)逐漸下沉至底部形成污泥，而上層的水變得相對(duì)清澈。這樣，可以在一定程度上減少懸浮物的含量，為后續(xù)的處理創(chuàng)造更有利的條件。

3.1.2 過(guò)濾法

過(guò)濾法是另一種常用的物理處理方法。通過(guò)各種過(guò)濾材料，如砂、石、活性炭或合成纖維，使污水中的固體顆粒、有機(jī)物和微生物被截留在過(guò)濾層中，從而得到清潔的濾液。隨著過(guò)濾技術(shù)的進(jìn)步，微孔過(guò)濾、超微孔過(guò)濾等更為精細(xì)的過(guò)濾技術(shù)也得到了廣泛應(yīng)用。

3.1.3 浮選法

該方法是利用氣泡將污染物從水中分離出來(lái)。通過(guò)向污水中注入空氣或其他氣體，可以使某些污染物附著在氣泡上并浮到水面形成泡沫層，實(shí)現(xiàn)了污染物與水的分離。

3.1.4 膜技術(shù)

膜技術(shù)在近幾十年來(lái)得到了迅猛的發(fā)展，已經(jīng)成為現(xiàn)代污水處理的主流技術(shù)之一。膜技術(shù)中的反滲透、納濾和超濾等技術(shù)，是通過(guò)半透膜對(duì)水和溶質(zhì)進(jìn)行分離。這些膜可以阻止大多數(shù)污染物的通過(guò)，只讓水分子和部分有益物質(zhì)透過(guò)。利用該技術(shù)不僅能夠高效去除污染物，還可以極大地提高水的回收率，為水資源的節(jié)約和再利用提供有力的技術(shù)支撐[2-3]。

3.2 化學(xué)處理方法

化學(xué)處理方法在污水處理過(guò)程中占據(jù)著重要地位。這些方法往往能夠有效地針對(duì)污水中的特定污染物，實(shí)現(xiàn)高效去除或轉(zhuǎn)化（見(jiàn)表2）。

3.2.1 化學(xué)沉淀技術(shù)

化學(xué)沉淀技術(shù)廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)和生活污水處理中，其基本原理是向污水中加入適量化學(xué)試劑，引發(fā)化學(xué)反應(yīng)，使原本溶解于水的物質(zhì)形成沉淀。例如，在處理含有重金屬離子的污水時(shí)，常常使用硫酸鈉、氫氧化鈉等試劑與其中的金屬離子反應(yīng)生成不溶于水的沉淀物，然后通過(guò)沉淀、過(guò)濾等步驟進(jìn)行分離。

3.2.2 中和反應(yīng)

中和反應(yīng)也是污水處理中常見(jiàn)的化學(xué)方法，主要是通過(guò)調(diào)整污水的pH值，使其接近中性，從而為后續(xù)的生物處理創(chuàng)造良好條件，并能夠有效預(yù)防某些有毒有害物質(zhì)對(duì)環(huán)境和人體的傷害。

3.2.3 氧化還原技術(shù)

氧化還原技術(shù)在污水處理中也具有廣泛的應(yīng)用，該技術(shù)可以使污水中的有害物質(zhì)如某些有機(jī)化合物、重金屬離子等通過(guò)氧化或還原轉(zhuǎn)化為更加穩(wěn)定、無(wú)害或易于處理的物質(zhì)。例如，利用強(qiáng)氧化劑如氯、臭氧等對(duì)污水進(jìn)行處理，可以有效殺滅污水中的病原微生物，并分解難以降解的有機(jī)物[4]。

3.2.4 高級(jí)氧化技術(shù)

高級(jí)氧化技術(shù)近年來(lái)得到了廣泛關(guān)注和應(yīng)用，該技術(shù)能夠在相對(duì)短的時(shí)間內(nèi)分解污水中難以降解的有機(jī)物，甚至能夠完全礦化這些有機(jī)物，將其轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水。其中，臭氧氧化和紫外線輻照尤為常見(jiàn)。利用這些技術(shù)可以使污水達(dá)到更高的凈化標(biāo)準(zhǔn)，滿足了復(fù)雜的排放要求或進(jìn)一步再利用的需求。

3.3 生物處理法

生物處理法已經(jīng)成為現(xiàn)代污水處理技術(shù)中不可或缺的一部分，這是得益于該技術(shù)能夠模擬和放大自然界中的生物降解過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)污水中有機(jī)物的高效去除。

3.3.1 活性污泥法

活性污泥法是目前最廣泛使用的生物處理方法之一，該技術(shù)主要基于微生物群落對(duì)有機(jī)物質(zhì)的吸附和降解能力。污水經(jīng)過(guò)初步的物理和化學(xué)預(yù)處理后，引入到富含微生物的反應(yīng)器中，如曝氣槽。在充足的氧氣供應(yīng)下，微生物迅速繁殖并消耗污水中的有機(jī)物，產(chǎn)生微生物的生物質(zhì)、二氧化碳和水。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的處理，使污水中的有機(jī)物濃度大大降低，從而達(dá)到預(yù)定的排放標(biāo)準(zhǔn)或再利用標(biāo)準(zhǔn)。

3.3.2 好氧和厭氧消化技術(shù)

好氧和厭氧消化技術(shù)是根據(jù)微生物進(jìn)行代謝活動(dòng)時(shí)所需要的氧氣環(huán)境而區(qū)分。好氧消化主要在有氧環(huán)境下進(jìn)行，適用于處理有機(jī)物濃度相對(duì)較低的污水。而厭氧消化則在無(wú)氧或低氧環(huán)境下進(jìn)行，適用于處理有機(jī)物濃度較高的污水，如某些工業(yè)污水和畜禽養(yǎng)殖污水。厭氧消化的另一個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)是能夠產(chǎn)生沼氣，這種混合氣體富含甲烷，是一種有價(jià)值的可再生能源。

生物處理法的優(yōu)勢(shì)在于是一種溫和、環(huán)境友好的處理方式。不同于物理和化學(xué)處理方法，生物處理法無(wú)需添加大量的外加化學(xué)藥劑，也不會(huì)產(chǎn)生有害的次生污染物。此外，該技術(shù)運(yùn)行成本相對(duì)較低，而且可以產(chǎn)生沼氣能源。但同時(shí)，生物處理方法也面臨一些挑戰(zhàn)，如需要對(duì)操作條件進(jìn)行精準(zhǔn)控制，以確保微生物能夠高效工作。

4 環(huán)保工程中的污水再利用技術(shù)

4.1 高級(jí)氧化技術(shù)

高級(jí)氧化技術(shù)是一種創(chuàng)新的化學(xué)處理方法，是結(jié)合了傳統(tǒng)化學(xué)氧化和現(xiàn)代技術(shù)的方法。這些技術(shù)使用強(qiáng)氧化劑，如臭氧、氫過(guò)氧化物或紫外光，對(duì)污水中的有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行快速、高效地分解。例如，F(xiàn)enton反應(yīng)（芬頓反應(yīng)）是一種經(jīng)典的高級(jí)氧化方法，其使用鐵鹽和氫過(guò)氧化物生成強(qiáng)氧化的羥基自由基。這些自由基具有很高的氧化能力，可以迅速破壞和轉(zhuǎn)化污水中難以降解的有機(jī)物質(zhì)，使其成為易于處理的簡(jiǎn)單物質(zhì)。

4.2 濕地處理系統(tǒng)

濕地處理系統(tǒng)是一種生態(tài)工程方法，它模仿了自然濕地的生態(tài)功能，為污水提供了一個(gè)自然、高效的處理環(huán)境，該系統(tǒng)充分利用了植物和土壤微生物的生態(tài)功能。在濕地系統(tǒng)中，植物不僅可以吸收污水中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，還可以為土壤微生物提供棲息地。這些微生物可以高效地降解有機(jī)物質(zhì)，并吸附和轉(zhuǎn)化其他有害物質(zhì)，如重金屬。此外，濕地系統(tǒng)還具有調(diào)節(jié)水流、美化環(huán)境和提供生物多樣性棲息地的功能，使其在環(huán)境保護(hù)和生態(tài)恢復(fù)中發(fā)揮了重要作用。

4.3 零排放技術(shù)

零排放技術(shù)不僅是一種污水處理策略，更是一種綜合性的環(huán)境管理理念，代表著對(duì)環(huán)境最大程度地尊重和保護(hù)。這種技術(shù)的核心是將廢水視為一個(gè)可回收和再利用的資源，而不只是需要處理和排放的問(wèn)題。在實(shí)踐中，零排放技術(shù)要求對(duì)工業(yè)廢水進(jìn)行高度精細(xì)化管理。首先，需要對(duì)廢水的來(lái)源和組成進(jìn)行詳細(xì)分析，以便進(jìn)行有針對(duì)性地處理。其次是可以通過(guò)結(jié)合多種處理方法，如物理、化學(xué)和生物處理方法，使廢水逐步得到凈化。而在處理過(guò)程的每一個(gè)階段，都會(huì)有專門的監(jiān)控和調(diào)整，從而確保水質(zhì)達(dá)到再利用的標(biāo)準(zhǔn)。此外，零排放技術(shù)還需要與其他環(huán)境管理措施相結(jié)合，如廢水源頭的減少、生產(chǎn)工藝的改進(jìn)和資源的循環(huán)利用等，才能真正實(shí)現(xiàn)零排放的目標(biāo)[5]。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著全球水資源的逐漸減少和污染問(wèn)題的加劇，污水處理與再利用顯得尤為重要。通過(guò)現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，我們不僅可以有效地凈化污水，還能為農(nóng)業(yè)、工業(yè)、生活和生態(tài)系統(tǒng)提供寶貴的水資源。這不僅可以滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的水需求，還能顯著減少對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響，為人類和自然環(huán)境創(chuàng)造一個(gè)更加和諧、可持續(xù)的未來(lái)。同時(shí)，還要加強(qiáng)公眾教育及加化公眾意識(shí)，使全社會(huì)達(dá)成污水回收和再利用共識(shí)，并將這些技術(shù)與策略轉(zhuǎn)化為實(shí)際行動(dòng)，以確保水資源得到長(zhǎng)期、有效的保護(hù)與管理。