1、污水深度处理项目关键技术研究【摘要】随着我国城市化进程的不断加快，城市污水排放量也与日俱增，给城市环境带来了极大的危害，对城市污水进行深度处理是当前城市建设中的重点问题。本文首先对污水深度处理进行了相应的介绍，结合我国城市污水处理的现状和技术进行分析，对目前污水深度处理的关键技术进行了一定的阐述和研究，具有一定的现实理论参考价值。 【关键词】污水深度处理；关键技术；研究 中图分类号：X702 文献标识码：A 一、前言 目前，污水深度处理的技术能在一定程度上缓解我国城市水环境污染的问题，同时污水深度处理技术也是多样化的，需要根据不同的污水进行相应的深度处理，解决城市污水问题的同时，改善我们的生活
2、环境，保持水资源的健康循环，相关污水深度处理技术还需要不断的研究。 二、污水深度处理介绍 污水深度处理区别于污水三级处理。三级处理是在二级处理流程之后再增加处理设施来取得良好的水质，而深度处理则不限于此，采用二级处理新工艺取得更好的水质也是深度处理。譬如采用生物脱氮、除磷就是在二级处理过程中完成的，尤其是磷的去除就更方便，采用厌氧好氧活性污泥法可以在不增加基建和运行费用的条件下，改变运行工况就能除磷，并且能收到抑制丝状菌繁殖，防止污泥膨胀的效果。 无论正在建设和已运行的污水厂都可以改造成为厌氧好氧活性污泥法除磷工艺，减少我国水域的磷污染负荷，这对于闭锁性的湖泊、海湾是有重要价值的。活性污泥法发
3、展到今天，应该以厌氧好氧活性污泥法替代普通活性污泥法成为标准流程。当然污水深度处理也不排除三级处理，当再生水用户 SS、COD、色度、嗅味有特殊要求时，应在二级处理之后增加混凝过滤、生物膜过滤、臭氧氧化、活性炭吸附以至膜分离净化单元。 在我国，污水深度处理与再生水利用是维系良好水循环的必由之路。对于进入渤海湾、深圳湾、滇池、东湖、南四湖、巢湖等封闭性水域的水进行深度处理是防止富营养化，恢复水体功能的急需措施。环境主管部门应制定地方标准，严格限制、和难降解物质的排放总量。 三、我国城市污水处理的现状和技术 1、在水资源日益短缺的今天，处理城市污水已经成为亟待解决的问题。我国对城市水污染的处理工作
4、已经经历了较长时期，虽然治理工作不断开展，但由于污水排放量的增多，这就使污水治理取得的成效较小。我国大多数污水处理厂采用活性污泥处理工艺对污水进行除污，但这一工艺不能将污水中的氮和磷去除，有些污水处理厂使用的工艺虽然具有去除氮和磷的作用，但只是对污水进行二级处理，水质中仍然含有一定的氮和磷，处理后的水质仍然会对天然水体造成一定影响，不能解决污水对环境造成的污染问题。 2、传统的污水深度处理技术是在二级处理后对污水进行过滤、沉淀、吸附和消毒等，使用这种处理方法能够消除污水中的 COD 和 SS 等污染物，但不能有效的去除氮、磷等物质。活性炭吸附法是城市污水深度处理中经常用到的处理方法。活性炭不仅
5、能去除污水中的臭味和色度，还能有效的消除水中大部分有机物和无机物，但这种方法在使用时很难解决活性炭再生的问题。膜生物反应器技术是近年来新兴的一种污水处理技术，我国的许多城市和工业污水处理中都用到这种技术，这一技术的使用能够最大限度的减少污水中的有害物质，处理污水的效率极高，并且处理后的水质可以进行再次利用。但这种工艺的投入成本较高，并且膜污染问题不能有效的解决，这就给膜生物反应器技术的应用增加了一定的局限性。湿地处理系统是利用湿地对污水进行处理的系统。在利用湿地系统进行污水处理时，可以利用湿地植物的根系和微生物来过滤，通过湿地来达到净化水质的目的。经过湿地系统处理过的水质能够达到相关标准，但由
6、于人工湿地的占地面积较大，使湿地系统污水处理工艺在推广中受到限制。 3、近几年出现一些新的深度处理方法，取得较好的污水处理效果。微絮凝过滤技术是利用混凝和过滤相结合的方式对污水进行处理的技术，这种污水处理工艺适用于低浓度的污水处理。这种工艺一般使用铝盐或者铁盐作为主要的混凝剂，并利用 PAM 作为助凝剂。利用这种工艺进行污水处理，不仅能减低投资成本，而且能增加过滤周期，同时达到净化水质的目的。鸟粪石法是一种脱氮除磷效果较好的方法，这种工艺中所应用的鸟粪石，不仅能够用作化工原料，还能够用作饲料添加剂和水泥粘结剂等，在利用这种技术进行脱氮除磷后，可以将 MAP 进行回收。 四、目前污水深度处理技术
7、分析 1.介质过滤技术 介质过滤技术包括砂滤、滤布滤池、生物过滤等 SS 去除技术。在此我们主要介绍生物过滤技术。 生物过滤是利用滤料及其表面附着的生物膜去除氮、有机污染物和悬浮物。根据处理目标不同可分为曝气生物滤池和反硝化滤池。曝气生物滤池适用于氨氮的去除，反硝化滤池适用于硝态氮的去除。 美国里托顿市与英格尔伍德市共用一家污水处理厂，该水厂在升级改造过程中采用了深床脱氮系统的滤池设计和处理设备。水厂建设了 8个深床反硝化重力滤池，每个滤池宽 3.6 米，长 29.3 米，且包含深度为2.4 米的粒径为 23 毫米的圆砂层。滤池拥有独立碳源投加点，可调节的进水分流器以及先进的监控机制和监控仪器
8、，从而保证滤池使用的灵活性及水处理的可靠性。 这种技术的优点是可克服传统活性污泥法的污泥流失和膨胀问题；容积负荷高，处理效果稳定，出水水质总体上优于常规生物处理技术。缺点是容易出现膜污染问题，对运行管理要求高，检修及化学清洗较复杂，需进行定期在线清洗和离线清洗；膜组件采用中空纤维更换周期一般为 35 年，采用板式更换周期一般为 58 年，需要考虑膜组件更换费用；由于受膜通量限制，遇到水力冲击负荷时调节余量较小；反应器内污泥浓度高，膜组件出现损坏等问题时，需注意出水的水质安全。 2.膜处理技术 膜处理技术包括基于微滤和超滤的固液分离技术，以及基于反渗透的脱盐及溶解性污染物去除技术。具体包括：膜生
9、物反应器（MBR）技术、微滤/超滤膜过滤技术；反渗透（RO）技术等。 膜生物反应器技术是指效膜分离技术与活性污泥法相结合的新型污水处理技术，其主要工艺原理是用超/微滤膜分离技术取代传统活性污泥法的二沉池和常规过滤单元，实现高效的固液分离和生物菌群的截留，经其处理后的出水直接达到高品质再生回用水标准。 膜生物反应器技术应用的三大核心领域为膜材料制造技术、膜组器设备技术和膜生物反应器工艺技术。膜材料制造技术的核心是膜材料的成型与成孔技术，其决定着膜的通量、强度、寿命及亲水性等主要性能指标。膜材料的成本直接决定了应用膜生物反应器技术的性价比。膜组器设备技术是通过设备结构设计和辅助技术的运用来影响膜的
10、抗污染性、能耗、单套通量及成本等主要性能指标，从而影响膜生物反应器技术的实施效果。采用生化与膜分离结合的处理工艺。将污水直接处理使其达到回用水质要求。如 MBR(膜生物反应器)。 3.光氧化法技术 该法对处理难氧化物质十分有效,且将紫外光辐射与臭氧结合使用,更能使氧化速度大大提高。光化学氧化是近 10 年来出现的水深度净化研究的方向。该项技术发展很快,但是运行成本较高。 单一的某种水处理工艺很难达到回用水水质要求,所以将以上各项技术优化组合,就可以相互弥补不足,提高处理效率。通常污水回用技术需要多种工艺的合理组合,即各种水处理方法结合起来对污水进行深度处理。比如:臭氧生物活性炭组合工艺,活性炭
11、吸附光催化氧化组合工艺,活性炭与超滤组合工艺,活性炭与纳滤组合工艺,臭氧紫外线组合工艺,臭氧生物活性炭膜组合工艺等,以达到污水深度处理的目的。 4.活性炭吸附技术 由于活性炭具有极大的比表面积,在水的深度处理中是应用最广泛最有效的方法。活性炭可有效地去除色度、臭味,能除去水中大多数的有机污染物和某些无机物,包括某些有毒的重金属,消毒副产物及其前质,许多脂类和芳烃化合物。活性炭处理技术占地少,易于自动控制,对水量、水质、水温变化适应性强,饱和炭可再生使用,是一种具有广阔应用前景的深度给水处理技术。但是活性炭吸附对大部分极性短链含氧有机物不能去除,同时再生活性炭很难就近迅速处理,这就需要有备用设备
12、或材料进行循环使用。 5.混凝沉淀技术 混凝沉淀技术是利用混凝剂使水中的悬浮颗粒物和胶体物质凝聚形成絮体，然后通过沉淀的方式去除絮体。混凝剂混合反应方式可采用管道混合或机械搅拌等方式。宜选择铝盐和铁盐为主的混凝剂，必要时可投加有机高分子助凝剂。沉淀设施主要有平流、竖流、辐流和斜板（管）沉淀池，也可利用澄清池去除絮体。 这种技术的优点在于经济、简便、适用范围广，对浊度、磷及表观色度均有较好的祛除效果。运行实践证明，这项工艺可使沉后水浊度稳定在 3NTU（散射浊度单位）以下，滤后水接近 0 度，这就形成了水质效益。水质效益一方面就是社会效益，另一方面是潜在的经济效益。随着我国生活饮用水标准的将进一
13、步提高，已逐渐要求出厂水达到 1NTU，那么大部分城市现有处理设备和工艺是难以达到的，只有通过大幅度投资扩建新水厂，才能解决水质和水量的矛盾。而采用此工艺可稳定保持出厂水浊度低于 1NTU。由此可见，其水质效益是相当可观的。 6.臭氧氧化技术 氧化技术是利用臭氧等强氧化剂对水中色度、嗅味及有毒有害有机物等进行氧化去除的技术，根据来水水质状况和出水水质要求还可以采用臭氧-过氧化氢、紫外-过氧化氢等高级氧化技术。臭氧具有极强的氧化性。可与许多有机物或官能团发生反应能有效地改善水质。但运行费用较高。推广尚有难度。 （一）臭氧氧化法深度处理污水实验 臭氧能氧化其它化学氧化，生物氧化不易处理的污染物，对
14、除臭、脱色、杀菌、降解有机物和无机物都有显著效果；污水经处理后污水中剩余的臭氧易分解，不产生二次污染，且能增加水中的溶解氧；制备臭氧利用空气作原料，操作简便。 采取 CAS 和 A/A/O/A-MBR2 种工艺的出水处取样作为试验用水样取样后立即检测水中残余臭氧含量。实际臭氧消耗量=实际臭氧投加量-尾气臭氧排放量-水中臭氧残余量，然后开启臭氧发生器，达到预订反应时间后取样进行分析。 （二）实验结果分析 臭氧对 2 种工艺出水的 TOC 都有一定的去除效果，但不明显，去除率仅 24%和 23%。原因是 CAS 和 MBR 出水中的小分子有机物已很少，而大分子有机物（如芳香族、蛋白类有机物）较多，
15、臭氧在与这些大分子有机物反应时会生成许多酸类或醛类物质。臭氧氧化分为直接氧化和羟基自由基的间接反应，前者选择性很强，与某些有机物的反应常数很低，尤其是和芳香族化合物反应很慢，而后者则受到水中有机物的影响，很难稳定进行，在与臭氧反应时，一部分臭氧首先将小分子有机物迅速矿化，一部分臭氧与难降解大分子有机物接触反应，将其降解成酸类或醛类等中间物质，在进一步完全矿化，后者反应缓慢。由于 CAS 和 MBR 出水中有机物类型和含量的差异导致 TOC 下降趋势的不同。 臭氧的强氧化能力还能够有效地杀灭水中的细菌，杀菌能力是氯的600-3000 倍，几乎能够杀死水中所有细菌、病毒以及藻类等微生物。在与臭氧反
16、应 3min 之内，臭氧的杀菌速度很快，之后逐渐趋于缓慢，反应10min 后的去除效果都高达 99.7%。 综上，MBR 工艺的处理出水与 CAS 工艺的处理出水相比较，前者所含微生物较少，在消毒时，更容易达到回用水要求，所消耗的臭氧量更低在臭氧反应时间为 10min 时，CAS、MBR 这 2 种工艺臭氧对出水中的UV254、色度、细菌总数、总大肠菌群数去除率分别达到52.5%、68.5%、99.7%和 99.8%和 64.2%、96.4%、99.8%、100%，都有很好的去除作用。 五、结束语 综上所述，污水深度处理技术在一定程度上起到了净化城市污水的作用，但是依然还存在一些不足，因此，需要进一步研发价格低、能耗低、效率高的新处理技术，更好的保护我们赖以生存的环境。 参考文献： 1杨沙沙.城市污水处理厂污水深度处理工艺研究J.山东大学，2012（15）. 2李倩.活性炭法在城市污水深度处理中的应用研究J.山东大学，2012（17）. 3代莎莎.臭氧氧化法在深度处理难降解有机废水中的应用J.水科学与工程技术，2007（2）. 4张树峰，污水深度处理技术的应用J.中国氯碱，2010,7.
