幾種新興污水處理技術的現狀與發展

李洛洛+丁姍姍

摘 要：由于當前國內水資源污染日趨加劇以及污水回用標準的不斷提高，導致可用水資源短缺、水體環境惡化、污水處理水質難達標的狀況。為改善這種狀況，本文詳細介紹了膜生物反應器、YHD污水處理循環利用綜合技術及超臨界水氧化技術三種新興污水處理技術的處理機制、特點和應用情況，并指出在選擇污水處理技術時應綜合考慮各種因素。

關鍵詞：膜技術;YHD污水處理循環利用綜合技術;超臨界水氧化技術

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.21.027

隨著我國各個區域的水體污染日趨加劇以及污水處理和回用標準的提高，傳統的污水處理工藝（主要包括過濾、吸附、混凝沉淀及消毒等）已不能滿足污水處理要求，近年來涌現出多種污水處理技術，為緩解水資源短缺、改善水體環境、提高污水的處理水質及其回用提供了重要的技術支持。

水污染是指排入水體中的污染物在水體中的含量超過了該物質在水體中的本底含量及水體的自凈能力，這些污染物使水體的物理性質、化學性質或生物群落組成發生變化，從而導致水體的使用價值降低。污水處理過程是改變水的性質的過程，即改變水中雜質的過程。污水處理的過程由若干基本工藝單元組成，每個單元過程采用的技術方法是多樣化的，分為物理化學方法和生物方法。下面主要介紹幾種新興的污水處理技術。

1 膜生物反應器

1.1 處理機制

膜生物反應器是由膜分離技術和生物反應器相結合而成的生化反應系統。膜分離技術是利用膜的孔徑或半滲透性質來實現物質的分離，按分離的物質尺寸由大到小，可以將膜分離技術分為微濾、超濾、納濾和反滲透。污染物在生物反應器中被微生物降解，膜組件替代傳統工藝中的二沉池，通過膜組件的過濾作用實現污泥與水的固液分離。膜組件一般分為管式、毛細管式、中空纖維式、板框式和卷式等。相對而言，板框式和管式膜組件的污水處理量較小，而中空纖維式和卷式膜組件的污水處理量較大。為避免膜組件堵塞，運行中必須定期進行反沖洗。

1.2 特點

膜生物反應器進行污水處理具有固液分離效果好、基建費用低、處理效率高、抗沖擊負荷能力較強、出水水質好、工藝流程簡單、結構緊湊、運行管理簡單方便、易于實現自動控制等一系列優點。這項技術不僅利用了膜分離的選擇透過性和高效性，同時也利用了生物處理的有效性和徹底性，既可對污水中的有機物進行深度氧化，又可利用硝化、反硝化脫氮，從而最大限度地去除水中的污染物質[1]。

目前，已經規模化應用的膜生物反應器大多為分置式，但由于其動力費用太高，約為傳統活性污泥法動力能耗的10～20倍，因此研究能耗較低的一體式膜生物反應器污水處理方法逐漸得到人們的重視。此外采取比較低的壓力運行，生物膜表面不易形成高密度的濾餅，易于清洗再生。

膜生物反應器污水處理技術作為一種有發展前途的新技術，因其出水效果穩定，節省占地的優點，將越來越多地在實踐中得到應用。

2 YHD污水處理循環利用綜合技術

2.1 處理機制

YHD污水處理循環利用綜合技術是污水治理技術和回收利用技術的有機組合，可循環利用資源的污水處理綜合技術體系，是治理各類生產、生活污水的新技術組合。此技術已由廣西麗桂環保科技有限公司成功地在廣西疾病預防控制中心醫源廢、污水處理中應用。

污水治理技術部分，即YHD-化學模擬生物降解污水治理綜合技術包括：

（1）用“生化促進”技術改進傳統的厭氧分解技術;

（2）以化學模擬生物降解技術為核心，進行結構轉化和二次降解;

（3）采用DH電化學處理技術，對污水中最難降解的污染物，進行分子破碎強制降解。在強力電化學氧化作用下，以及在電化學過程中產生的各類強氧化劑，可以徹底殺滅細菌、病毒和孢子，有效的脫除各種重金屬;

（4）配以自主研發的高效脫毒脫硫技術、水凈化劑制造技術和藥劑再生技術，綜合應用治理污水。

污水治理的回收利用技術部分包括：對流失的資源，如水、氣、渣的回收利用，體現循環經濟效益;對能源的轉換和利用;對所有經過處理后的水，全部回收循環利用。如：治理高濃度有機污水可回收粗蛋白、氨基酸等營養物質做飼料，回收纖維可做工業原料;在厭氧階段將大部分有機污染物轉換為甲烷回收燒鍋爐，回收剩余污泥和藥劑可用于制造肥料;治理冶煉廢水可回收重金屬返回車間冶煉或生產副產品，回收微量元素可生產高值微量元素肥料。

2.2 特點

（1）治理污水徹底，各項指標均能達到或是優于國家排放標準;

（2）污水治理后可達到全利用，零排放，實現無污染;

（3）裝置緊湊，結構合理。與常規做法相比，YHD污水處理循環利用綜合技術投資省，占地小、節能效果好，運行成本低、操作簡便、維護容易，可基本實現全程自動化控制;

（4）廣譜性強，可治理各種含高濃度污染物的酒精、味精、釀酒、淀粉、造紙等有機污水，石油、化工、電鍍、印染、冶煉等其他無機污水，城市生活污水及醫用有毒廢、污水;

（5）既可用于新建工程項目的廢、污水治理，也可用于改造已有污水處理裝置，使不合格指標的一項或幾項達標。

（6）水、氣和渣可全回收利用，創造新的經濟效益，降低廢、污水治理投資及管理維護成本，達到良性循環。

YHD污水處理循環利用綜合技術此前已成功地應用于造紙、淀粉、酒精等工業廢液處理中，目前此技術在治理醫源廢、污水領域的成功應用表明，此項以“全利用、零排放 、無污染”為目標的污水治理新技術，擁有廣闊的應用前景。

3 超臨界水氧化技術

3.1 處理機制

當水被加壓加熱時，水與干飽和蒸汽的密度差越來越小，當壓力上升到某一數值，飽和水與干飽和蒸汽的密度差為零，此時，飽和水和干飽和蒸汽除了有相同的壓力和溫度（即壓力為22.1MPa，溫度為374.3℃），還有相同的密度和比容，這一獨有的狀態點稱為臨界點，當水的溫度和壓力高于臨界點時稱為超臨界水[2]。超臨界水的特有性質是超臨界水氧化技術的關鍵所在，有機物和氧完全溶于超臨界水中，此時相界面消失，形成單一相，有機物與氧能夠自由均相反應，反應速度得到極大的提高。反應結束后，產物為包括水、氣體和固體的混合物，且均符合污水排放標準和氣體排放標準[3]。endprint

3.2 技術特點

（1）水中幾乎所有的有機物在極短的時間內，與水中的氧或空氣中的氧發生氧化、分解反應，分解率在99.99%以上，最終污水中的有機污染物轉化為二氧化碳、水，有機污染物中的N元素轉化為氮氣。反應速度快的這一特點，可使超臨界水氧化裝置更加小型化，結構更加緊湊;

（2）無機鹽類溶解度很低，能以固體形態被分離出來和回收利用;

（3）當被處理的廢水或廢液中的有機污染物濃度達到5%～10%時，就可以利用反應過程中釋放的反應熱來維持反應器所需的熱量平衡，不再需要外界加熱;

（4）設備安全性高，反應徹底，經處理后的水符合污水排放標準，且只存在極微量的有機物，無需進行二次處理。

由于超臨界水氧化技術需要較高的溫度和較高的壓力，因而對普通耐腐蝕金屬有很強的腐蝕性，所以對反應設備的材質有更高的要求，運行費用也較高，但相對于焚燒與濕式催化氧化技術，仍具有技術與經濟優勢。隨著這項技術的深入研究，和耐高溫、耐高壓、耐腐蝕新材料的開發，以及工藝的不斷優化，使得超臨界水氧化技術與傳統污水處理技術相比優勢更加明顯，所需費用也大大降低[4]，因此這項技術將會得到廣泛應用。

4 結語

以上列舉的幾種污水處理技術在國內外的污水處理廠已都有實踐運行。就目前全球的污水處理發展現狀來看，并不存在某項污水處理技術能夠適用于各種污水的處理，在選擇處理工藝時，必須因地制宜，充分考慮當地的水質、氣候、經濟發展水平等多方面因素，對不同工藝進行充分的對比，客觀分析利弊，綜合考慮選擇適合的污水處理技術。目前，多種單元技術的優化組合是污水處理與回用技術的發展方向，如何更為有效地利用各種技術的協同效應，研發出價格低、能耗低、效率高的新工藝，將是今后研究的重點。

參考文獻：

[1]黃翠芳，孫寶盛，張海豐.膜生物反應器與傳統活性污泥工藝的比較研究.工業用水與廢水，2007，38（02）：9-11.

[2]楊帆，宋志偉.膜生物反應器在污水處理中的應用現狀及展望.污染防治技術，2006，19（02）：35-37

[3]Modell.Treatment for Oxidation of Organic Material in

Supercritical Water. US，4，338，199，[P].1982.07.06.

[4]莊源益，李輝，袁有才.廢水處理新技術中的超臨界水氧化法[J].城市環境與城市生態，1998.11（03）：8-11.

作者簡介：李洛洛（1987-），男，河南洛陽人，水務工程專業學士學位，助理工程師。endprint