污水深度處理關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)水質(zhì)與劣化化學(xué)診斷研究

文/王晶瑩（廣州市南風(fēng)環(huán)境設(shè)施管理有限公司）

一、污水的研究現(xiàn)狀

近年來，隨著對水資源開發(fā)程度越來越高，在我國的大多數(shù)水資源中，水資源開發(fā)的中后期已經(jīng)到來，它通過采用水資源污水的手段以達(dá)到提高采收率的目的。雖然污水開發(fā)水資源的效果非常明顯，但是也帶來了采出液含水量太高的副作用。

水資源采出液的含水率一般情況下都會達(dá)到70%～90%。因?yàn)樗Y源日產(chǎn)量大，所以合理、有效、正確地利用水資源污水成為當(dāng)下最熱門的課題。

如果水資源產(chǎn)生的污水不經(jīng)過處理就直接排放，環(huán)境就會受到很大程度的污染，并且是對資源極大程度的浪費(fèi)，所以，將污水變成回注水成為研究熱點(diǎn)。水資源污水必須要在處理之后才能進(jìn)行排放，這種處理方式對水資源生產(chǎn)和環(huán)境以及資源的充分利用有著十分重要的意義。

二、污水成因及處理工藝流程分析

（一）成因分析

水資源污水、鉆井污水是水資源污水的主要組成部分。水資源污水存在于鉆井作業(yè)的各個階段，而且在實(shí)際作業(yè)中也會通過提高污水量的方式，達(dá)到保護(hù)井下管柱的目的。另外，石油行業(yè)制定了嚴(yán)格的規(guī)定，需將生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污水、周邊工廠排放的污水全部回收，以減少對環(huán)境的污染。除了在水資源開采、勘探過程中會產(chǎn)生大量的污水外，在開采地附近落地水資源都可以通過地表滲入到水體中，也是污水形成的主要因素之一。水資源污水的組成和構(gòu)成都很復(fù)雜，因?yàn)椴煌に囁a(chǎn)生的污水不同，導(dǎo)致了處理方法也有一定的不同，最終排放的手段也不同。

污水灌溉農(nóng)田、生物凈化污水養(yǎng)殖、污水重用供暖節(jié)煤等方面也可以實(shí)現(xiàn)污水資源化。當(dāng)然，污水深度處理必須滿足一定的水質(zhì)要求避免二次污染。我國以往污水資源化主要用在農(nóng)業(yè)灌溉上，回用于生產(chǎn)冷卻是當(dāng)前研究重點(diǎn)，除此之外，在污水深度處理問題研究上，對水質(zhì)的分析要求也很高，文中只分析了部分影響水污染水質(zhì)的因素。

（二）工藝流程分析

污水深度處理方法大致可分為三類：生物處理法、物理化學(xué)處理法、膜處理法。現(xiàn)階段經(jīng)常使用的處理技術(shù)有活性污泥法、生物膜法等。一般來講，需要根據(jù)回用水的水質(zhì)要求選擇合適處理方法才能達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理的處理使用效果。在處理技術(shù)方面，國內(nèi)已經(jīng)積累了大量的經(jīng)驗(yàn)。可采用以下處理技術(shù)：1.混凝技術(shù)，混凝工藝去除污水中呈膠體和微小懸浮狀態(tài)中的有機(jī)物和無機(jī)污染物，通常作為城市生活污水深度處理的預(yù)處理，通過微小懸浮物過濾能有效去除二沉池出水中的懸浮物和磷酸鹽，還可以部分去除溶解性有機(jī)物；2.生物技術(shù)，在二級出水的低濃度條件下活性污泥很難培養(yǎng)，因此一般在深度處理時宜采用生物膜法，比如常用生物過濾、生物接觸氧化法、曝氣生物濾池法。

三、水處理關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)污水水質(zhì)分析及變化規(guī)律研究

在水源輸送過程中，選用生物處理技術(shù)，選用二級污水處理廠出水一曝氣，生物濾池一型濾池，消毒工藝是污水深度處理的必選技術(shù)，實(shí)為技術(shù)選擇的關(guān)鍵，處理工藝大體一致。水資源污水的成分及組成十分復(fù)雜，各個水資源的水質(zhì)狀況十分復(fù)雜，因此，對各個節(jié)點(diǎn)的水質(zhì)進(jìn)行檢測、檢驗(yàn)，需要一個有效的處理方法，從而對水資源污水水質(zhì)進(jìn)行全面分析。

（一）實(shí)驗(yàn)儀器及試劑

可見分光光度計，紫外分光光度計，原子吸收光譜儀，ICP，鼓風(fēng)干燥箱，電子萬用爐，馬弗爐，pH計，電熱恒溫水浴鍋，超純水器，光學(xué)顯微鏡，循環(huán)水式多用真空泵，玻璃儀器氣流烘干器等；溴水，硫酸亞鐵，碘化隔，可溶性淀粉，冰乙酸，HPAM，石油醚，鹽酸，磷酸，無水硫酸鈉，硫酸，硫酸鋅，氫氧化鈉等。

（二）水質(zhì)常規(guī)分析方法及其改進(jìn)

通過水質(zhì)檢驗(yàn)，可以分析出水資源回注污水處理流程各節(jié)點(diǎn)水質(zhì)的主要成分。因此，對水資源回注污水進(jìn)行pH、陰離子含量、陽離子含量及懸浮物、含油量、硫化物含量等的測定。現(xiàn)場采樣的嚴(yán)謹(jǐn)性是后續(xù)實(shí)驗(yàn)研究成功的保障，被取樣的系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)處于正常的流速、溫度、壓力等條件下，對于水資源輸水管線等配送系統(tǒng)，要沖洗管線以確保樣品具有代表性。另外，要預(yù)先準(zhǔn)備潔凈的取樣容器和用具，避免誤差。如果單獨(dú)取樣進(jìn)行水中的有機(jī)組分分析，那么在取樣前不能用產(chǎn)出液沖洗或灌洗取樣瓶，如果這樣做會使油在瓶壁上沉積，導(dǎo)致人為造成的有機(jī)組分分享值的偏高。

（三）水質(zhì)分析測試

首先對pH值的測定，水樣的pH值，碳酸根、碳酸氫根及氯離子含量的測定：采用化學(xué)滴定法對水樣中常規(guī)陰離子進(jìn)行分析。水質(zhì)常規(guī)檢測包括（陽離子、陰離子、pH值）以及水質(zhì)非常規(guī)檢測（含油量、懸浮物固體含量、粒徑中值、硫酸鹽還原菌、腐生菌、鐵細(xì)菌、硫化物）。

（四）水質(zhì)分析結(jié)果（表1）

表1 水質(zhì)分析結(jié)果

水樣取回實(shí)驗(yàn)室后立即用0.45微米孔徑濾膜過濾出水樣中的沉淀以及不溶物，用pH計測定過濾水樣的pH值，再用原子吸收光譜儀測定過濾后水樣中的鉀離子、鈣離子、鎂離子、鈉離子以及三價鐵離子濃度，用化學(xué)滴定法按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)滴定氯離子、碳酸根離子、碳酸氫根離子濃度，離子色譜儀測定硫酸根離子濃度。由于每次取樣的礦化度測定結(jié)果波動范圍整體上比較小，分析結(jié)果在規(guī)律上比較接近。

污水處理站各節(jié)點(diǎn)污水的pH值變化范圍較小，變化范圍在7.23-7.96之間，為弱堿性水質(zhì)。污水處理站各節(jié)點(diǎn)污水的礦化度較高，高礦化度水在使用的過程中比較容易結(jié)垢。污水處理站各節(jié)點(diǎn)污水的氯離子、鈉離子、碳酸氫根離子的濃度都很高，鉀離子濃度較少，含量都相對比較穩(wěn)定，隨時間的變化有較小的波動。污水處理站各節(jié)點(diǎn)污水的鈣、鎂離子含量均較低，碳酸根離子含量變化較大，是水質(zhì)成垢的主要因子，結(jié)垢類型為碳酸鹽垢。碳酸根離子濃度發(fā)生變化的原因是體系中有pH值的變化和碳酸鹽沉淀生成，此外轉(zhuǎn)化成碳酸氫根也會消耗碳酸根離子。鐵離子和硫酸根離子含量較低，對成垢的作用很小。

懸浮物的分析，懸浮物是指不能通過孔徑為0.45μm濾膜的固體物質(zhì)。回注水中懸浮物的可能來源：①化學(xué)沉淀物質(zhì)，如碳酸鹽、硅酸鹽、硫化亞鐵等；②水資源中的蠟晶、瀝青顆粒；③細(xì)菌活體、代謝產(chǎn)物、尸體及其團(tuán)簇。回注水處理系統(tǒng)是一個封閉的系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)的物質(zhì)隨著水流遷移。根據(jù)物質(zhì)不滅定律，進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)的物質(zhì)含量應(yīng)該和流出系統(tǒng)內(nèi)的物質(zhì)含量相同。但實(shí)際上二者并不相同，各指標(biāo)的含量均發(fā)生了變化。這表明，隨著流程的進(jìn)行，水中油在各節(jié)點(diǎn)滯留，懸浮物和成垢離子發(fā)生了沉積，細(xì)菌雖然在水流運(yùn)移的2-4h內(nèi)來不及增殖，但是它們會附著在管壁和淤泥上，長時間地進(jìn)行代謝和繁殖。

四、結(jié)語

隨著社會的發(fā)展，人民生活水平的提高，對水的需求也不斷增加，為了水的健康循環(huán)和可持續(xù)發(fā)展利用，同時為了自然水體的水質(zhì)改善，必須大力提倡節(jié)約用水，盡快提高污水處理率，逐步普及深度處理和污水的再生利用。

通過對目前水資源現(xiàn)狀以及深度處理項(xiàng)目關(guān)鍵技術(shù)的分析，將城市污水作為城市的第二水對于保證生態(tài)景觀環(huán)境用水，保證電廠等大型企業(yè)用水需求，促進(jìn)水環(huán)境和水資源的統(tǒng)籌管理。

促進(jìn)水的循環(huán)健康利用是建立節(jié)水型、循環(huán)型社會的有效途徑，也是水環(huán)境恢復(fù)、實(shí)現(xiàn)生態(tài)健康、良性循環(huán)的可持續(xù)發(fā)展的必由之路。一個缺水城市需有補(bǔ)救措施解決水源不足問題，那么污水深度處理使污水資源化就是一個極好的方向。在污水處理廠建設(shè)已經(jīng)滿足了污水資源化硬件要求，現(xiàn)有污水處理廠均可穩(wěn)定達(dá)到二級排放標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)選擇、工藝選擇既有明確目標(biāo)，再經(jīng)過深度處理可以達(dá)到各種回用要求。在需求上已經(jīng)有國電電力、大唐國際電力等大的需求單位，也有水源熱泵等項(xiàng)目需求單位，企業(yè)需求不成問題。污水深度處理在技術(shù)上、政策上、污水處理廠建設(shè)上、企業(yè)需求上都不存在問題，所以實(shí)行污水深度處理項(xiàng)目不但可行，還應(yīng)盡快推動。推進(jìn)污水深度處理項(xiàng)目可謂利國利民，既可以大量節(jié)約寶貴的水資源，又可以推動節(jié)能減排工作，為經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展服務(wù)。