污水處理廠尾水深度處理工藝研究

李孟洋（華能瀾滄江水電股份有限公司，云南 昆明 650214）

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污水處理廠尾水深度處理工藝研究

李孟洋（華能瀾滄江水電股份有限公司，云南 昆明 650214）

隨著世界經濟的不斷發展，水資源短缺問題日益嚴重，水資源的加速缺失反過來也會制約經濟的快速發展，為保證經濟的穩定快速發展，必須要注重水資源的回收利用。當前，我國的水資源正逐步呈現日益緊張狀態，對于水資源浪費和污水處理問題必須要加強重視。但不可否認的是，污水中殘留的污染物以及重金屬物質等微量污染物仍會對人體健康帶來隱患。為保障可以最大限度的減少這類殘留污染物對人體造成的傷害，必須要在經濟最優化的基礎上，增強污水尾水深度處理技術，以提高水資源利用率，緩解我國日益緊張的水資源狀態，進而促進經濟的飛速發展。

污水處理；尾水深度；處理工藝

近年來，水資源的污染問題越來越牽引著世界各國人民的神經，如何卓有成效的提高水資源回收利用效率，緩解水資源緊張狀況，成為當前研究的重點課題。污水處理廠作為水資源回收利用的主要場所，其處理工藝的高低決定著污水回收利用率的高低。眾所周知，高效率的污水回收利用對于降低水污染、保護水資源環境意義重大，最大限度的減少水資源浪費及污染可以盡可能的促進資源與環境的協調發展，可以最大限度的實現當前社會的經濟效益、社會效益以及不容忽視的環境效益。因此，提高污水尾水處理工藝的技術水平是促進當前經濟發展、完善水資源環境的最關鍵環節。

1　關于污水深度處理

1.1深度處理技術概況

污水的深度處理并不僅僅局限于三級處理，一般意義上的三級處理是在二級處理之后增加額外的設施，以達到污水水質的良好凈化，除此之外，采用新技術后的二級處理取得的更好的水質狀況也屬于深度處理。

污水深度處理技術在國外的發展歷史較長，可追溯到20世紀20年代，這項技術在隨后的幾十年內，得到廣泛而深入的傳播與應用。以西亞干旱地區的國家以色列為例，該國于20世紀60年代就開始廣泛深入的研究污水處理與高效回收課題，并將其作為一項基本國策。由于地理環境以及氣候原因，以色列地區水資源短缺異常嚴峻，解決這一棘手問題的對策就是大力提高污水處理技術，以此提高污水再利用效率。當前，以色列在生活污水以及城市污水的凈化回收利用方面取得了顯著的成就，極大程度上緩解了該國的水資源緊張狀況。

1.2國內現狀

我國國內的污水處理工藝，相較于歐洲發達國家來說，技術落后且污水回收利用率較低，不僅是因為我國污水處理工藝起步較晚，發展時間相對較短，還由于我國的資金投入不高，科技力量薄弱。但不可否認的是，此項處理技術在十多年的發展期內也取得了驕人的成果，我國的城市污水處理以及生活污水處理技術也得到顯著的提高。

當前，我國的污水深度處理已成為國家重點關注的項目，污水深度處理與回收利用已成為建設部科技攻關項目，得到國家和各界人士的關注，因而，我國的污水深度處理也得到了廣泛的實踐研究。

1.3水質狀況

（1）通過對當前我國的污水處理廠水質的調查研究發現，經由污水處理廠處理過的污水中仍然具有高含量的氮磷等物質，而有機物含量則相對較少。有機物作為去除氮磷等物質的最佳碳源，其含量的高低直接決定了污水中氮磷的含量，但采用傳統的活性污泥處理法去除氮磷等物質而效果一般，因此，針對這種狀況必須要研究污水處理中二級處理的深度處理工藝。

（2）當前比較尷尬的情況是，即使污水處理廠的工藝如何繁復，而出水質量依然不容樂觀。我國在污水處理中常采用的工藝主要有活性污泥處理法、土地處理法以及一級處理等，即使是在城市污水處理中采用二級處理技術，出水質量也難以完全達到出水標準。目前，高達50%的污水屬于未達到排放標準而排出的水，這些水進入生態圈循環后，會對河流、湖泊、土地等造成嚴重的污染，進而對人體造成傷害。

1.4不斷提高污水處理技術

為響應國家節能減排的號召，在污水深度處理技術的提高方面，必須要不斷實踐、不斷創新。

（1）強化脫氮除磷技術

污水處理水平的高低受經濟發展水平和科技發展實力的制約，當前我國的污水處理技藝大致經過了這樣三個階段：直流排放、主要處理有機物的污水排放以及有機物處理與脫氮除磷同時進行。不容忽視的是，當前我國的污水處理系統普遍存在污水處理效率偏低、處理能耗較大、尾水排放標準不高等問題，因此，大多數城市的污水處理系統技術亟待增強，進而提高污水處理出水水質，甚至以此增加城市生活用水與景觀用水，不斷提高污水回收利用效率。因此，必須不斷強化污水深度處理技術。

（2）開發污水深度處理技術

對當前的污水處理系統進行不斷優化升級是提高出水水質的重要手段，同時還可以最大程度的減少污水中的污染物，但伴隨著經濟水平的不斷提升，居民對于環境的要求也日益提高，因此，對污水進行深度處理是必不可少的。由于當前我國科技水平的阻礙，對于污水深度處理技藝的提高以及未來的污水處理將采用何種手段成為當前以及未來我國面臨的嚴峻問題。

（3）提高污水處理技術以及配套設備

經濟的飛速發展促進科技力量的長足發展，我國的污水處理技術也隨之邁入高速發展創新的時代。就目前來說，我國的污水處理技藝與西方發達國家相比還存在著較大的差距，而配套設備與發達國家相比也是十分落后的，設備陳舊已無法滿足污水處理技藝的快速更新。為提高污水的回收利用率，必須要增強處理技術，不斷更新設施以滿足發展的腳步。

1.5污水深度處理工藝類型

（1）常規處理方法

常規處理方法在當前的污水深度處理中得到比較廣泛的應用，常規處理方法主要包括這樣幾個處理形式：混凝沉淀、超速過濾以及微濾等。

（2）物理方法

所謂的物理處理方法主要是指吸附處理技術，其中，沉淀是最常見的物理處理手段。在吸附處理中，最常用的活性劑主要有活性炭、粘土、沸石等，活性炭活性劑是應用范圍最廣的物理方法，這主要是因為活性炭處理工藝占地面積小，工藝過程簡單易操作，活性炭的適用范圍較廣，對各類水質都有比較強的凈化作用。活性炭活性劑在未來將擁有比較可觀的前景，但其建設資金的投入以及活性炭的再生成本必然成為研究的重點。

（3）化學氧化方法

化學氧化方法是通過在污水中投入氧化劑的形式凈化污水的方法，目前應用較廣的氧化劑主要有高錳酸鉀、臭氧以及氯化氧化等。化學氧化方法可以最大程度的減少污水中的有害物質，為后續水質的處理減輕壓力，但不可否認的是，化學處理方法會產生氧化副產品，極易影響水質，進而對生態圈造成不可預估的破壞，因此，對化學氧化方法還要深入研究。

（4）生物處理方法

生物處理方法是指利用污水中微生物的新陳代謝活動，分解污水中有害物質從而凈化水質的方法。生物處理方法不僅資金投入較少、處理工藝簡單、處理效果良好，而且此方法不會產生凈化副產品，對水質不會造成不良的影響，因而，生物處理方法得到大范圍的推廣使用。盡管如此，生物處理方法的缺點也不容忽視，比如填料堵塞問題、裝置排泥問題等。

2　深度處理污染物去除機理

2.1懸浮物去除機理

（1）生物絮凝作用

絮凝是指污水中物質之間相互凝聚，從而使得顆粒增大沉降。微生物在其新陳代謝過程中會分泌出促絮凝的物質，這些物質首先會促使污水中物質凝成菌膠團，進而形成活性絮體。生物絮凝過程中，污水中懸浮物質之間相互凝聚，顆粒逐漸增大而沉降，大大減少污水中的懸浮物質。

（2）生物吸附及降解

生物膜作為污水處理的重要手段，在處理懸浮物質方面作用明顯。污水中的有機物在經過生物膜表面時，其中顆粒較大的便會被吸附降解。

（3）截留沉淀

污水中的部分懸浮物由于自身顆粒體積較大，從而被填料攔截沉淀，通過定期排泥清除出去。

2.2有機物去除機理

當污水中有機物較低時，這些有機物質主要通過易養菌分解，易養菌比表面積較大，可以在有機物含量較低的情況下繁殖。易養菌以有機物質為載體，在氧氣充足的情況下可以將有機物分解成二氧化碳和水。

2.3磷的去除機理

利用微生物除磷是當前應用范圍較廣的生物除磷方式之一，利用聚磷菌可以從外部攝取磷并以聚合的形態將大量的磷儲藏在菌體內的特性，可以大量去除污水中的磷物質。

3　深度處理工藝方案

深度處理主要技術方法：

（1）混凝沉淀處理技術

混凝沉淀是常規處理方法中應用最為廣泛的，也是最為常用的污水深度處理方法。混凝沉淀法主要去除污水中的顆粒物以及呈懸浮狀的有機和無機污染物質，混凝沉淀法對污水的色度和濁度作用明顯，混凝沉淀除了可以去除污水中的非溶解物質外，對于污水中的部分溶解性物質也有部分去除作用。比如，可以有效去除水體中的氮、磷等物質，從而大大降低緩流水體的富營養化，極大地緩解了水環境的污染破壞。但不容忽視的是，混凝沉淀主要還是作用于懸浮物質，對于污水尾水中的氮、磷等物質的去除并不十分有利，然而污水尾水的處理主要就是針對氮、磷等物質的處理，因此還需要增加其他處理手段，以保證尾水排出的標準化。除此之外，在污水尾水處理中，混凝劑的消耗極大，需要經濟資金的大量投入，不利于大范圍的推廣使用。

（2）膜生物反應器處理技術

步入21世紀以來，科技實力不斷增強，經濟水平不斷提高，各國對于污水回收利用的技術水平不斷提升，各類高科技技術不斷被應用與污水處理之中。膜生物反應器作為科技含量較高的處理技術，自發現以來，不斷得到各個國家、商業公司以及各大科研院所的應用推廣。同時，膜生物反應器處理技術也不斷完善以適應當前的應用需求，此項技術正逐漸成為污水尾水深度處理的核心工藝。

膜生物反應器在污水尾水處理方面作用明顯，大大提高了污水回收利用效率，但研究發現其劣勢也不容忽視，比如大量膜的使用必然會導致膜污染，膜生物反應器作為科技技術含量比較高的應用手段，必然會需要高投資，且該技術能耗也比較高，除此之外，該項技術還存在著設計不規范、專用設備短缺的問題。

（3）曝氣生物濾池處理技術

曝氣生物濾池有多種處理形式與操作方法，但其基本的應用原理保持一致。在濾池內填充粒徑統一、表面粗糙的填充物，利用特定的培養手段，使其表面覆蓋生物膜，利用這層生物膜的生物降解作用以及生物絮凝能力有效處理污水中的污染物質。同時，填充物還可以發揮較大程度上的過濾作用，將污水中的懸浮物質過濾攔截，保證脫落后的生物膜不會隨流水排出。

曝氣生物濾池的運行具有周期性，在作用一定時間后，濾池的處理能力就會大大降低，因此需要對整個濾池進行沖洗，尤其是可以沖掉填充物中的過濾物質，以更新生物膜。曝氣裝置可以將濾池分為好氧區和厭氧區，兩個區域交替作用，可以很好的達到去氮除磷的目的，使污水水質排放達標。

曝氣生物濾池與其他處理技術相比較，其自身的優勢不容小覷，此項處理技術占地面積小、基礎設施建設資金投入較少、技術運用能耗較低，但該處理技術同樣存在缺點，曝氣濾池的進水控制難度較大，設計不合理往往導致水頭損失以及頻繁的反沖洗，除此之外，填充物的選擇也要慎重。

（4）生物接觸氧化法

生物接觸氧化法主要利用填料上的微生物起作用，微生物的新陳代謝需要大量的氮、磷等物質，這正好可以快速清除污水中的氮、磷等污染物質，降低水的富營養化。生物接觸氧化法因其自身獨特的工藝，已成為污水尾水深度處理中最常用的方法。其特點主要包括這樣幾個方面：

①此項污水處理工藝操作簡單，投資較少，運行所需成本較低，污水處理效果較高，適用范圍廣，具有超強的耐沖擊負荷力，不僅運行速度較快且能去除常規處理方法中不能去除的污染物質，如：氮、磷、鐵等。除此之外，生物接觸氧化法管理簡單，排水水質可以得到有效保障。

②生物接觸氧化法同樣存在劣勢，此項工藝技術容易導致填料間的水流緩慢，沖刷阻力較小，生物膜脫落只能依靠自身，因而，更新速度較慢，阻塞問題時有發生。除此之外，有些填料的價格也比較昂貴。當前，我國在使用的填料主要有顆粒活性炭、立體彈性材料以及塑料制蜂窩填料等。

4　結語

隨著經濟的飛速發展，國民生產水平不斷提高，居民生活質量也得到顯著改善，逐步實現小康社會和建設和諧社會不僅僅是一個口號。但隨著生產的規模化，對水資源的需求也逐步加大，水資源的浪費現象和水資源利用率低的問題日益嚴重，不僅是我國，全世界都面臨著水資源緊張的威脅。因此，如何采取卓有成效的手段解決當前的水資源浪費、水資源利用率低以及水資源回收利用等問題成為研究人員亟待解決的重要課題。只有不斷完善污水處理中尾水的深度處理問題，才能從根本上解決污水回收利用率低的問題，真正提高水資源利用率。

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李孟洋（1989-），男，漢族，昆明人，助理工程師，本科，主要從事環境工程研究。

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2095-2066（2016）17-0004-03

2016-5-20