基于污水處理的廢物利用技術分析

摘要：厭氧-缺氧-好氧法（A2O）、生物活性炭法、化學絮凝沉淀法和循環式活性污泥法是目前常用的4種污水處理技術。本文基于綠色環保與能源高效利用理念，從分散式中水利用系統、化學計量分解及分子重組（SDR）廢轉能系統兩個角度分析污水處理的廢物利用方式，以推進污水處理，實現廢物高效利用。

關鍵詞：污水處理；廢物利用；技術分析

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2023）04-00-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2023.04.017

Analysis of Waste Utilization Technology Based on Sewage Treatment

LIU Yuming

（Juxian County Environmental Monitoring Station， Rizhao 276500， China）

Abstract： Anaerobic-anoxic-oxic （A2O） method， biological activated carbon technology， chemical flocculation sedimentation method， and cyclic activated sludge technology are currently four commonly used sewage treatment technologies. Based on the concepts of green environmental protection and energy efficient utilization， this paper analyzes the waste utilization methods of sewage treatment from the perspectives of decentralized reclaimed water utilization system and SDR waste to energy conversion system based on stoichiometric decomposition and molecular recombination （SDR）， in order to promote sewage treatment and achieve efficient waste utilization.

Keywords： sewage treatment; waste utilization; technical analysis

現代社會強調綠色環保與能源高效利用理念，污水處理工藝不斷升級進步，人們愈發重視污水處理過程的廢物利用及資金回收。要從綠色環保角度出發，完善污水處理工藝體系，對原有技術進行優化，在保障污水處理效果的同時，加強對水資源的回收，并對污水處理所產生的污泥等廢物進行利用，以貫徹落實綠色發展理念，實現資源高效利用。

1 常用污水處理技術

1.1 厭氧-缺氧-好氧法

厭氧-缺氧-好氧法（A2O）主要借助厭氧、缺氧、好氧三個過程完成污水處理，各個階段進程存在一定差異。厭氧階段，待污水沉淀后分解有機物成分。缺氧階段，以脫氮為核心，可去除污水內氮氧化合物。好氧階段，以硝化反應為主，可良好去除污水內的磷類物質。

A2O工藝借助旋流沉砂池、粗格柵處理污水，隨后將其轉移至生化處理裝置進行深度處理，處理后進行二氧化氯消毒，此時將所產生的污泥集中脫水，并于指定區域存儲，以便回收利用。該工藝運用回轉式粗格柵進行處理，為保障污水處理效果，通常設置2個粗格柵、3臺進水泵，其中粗格柵的額定流量、縫隙寬度分別為1 200 m3/h、15 mm。污水排至沉砂池后，借助氣體式除砂清理污水砂石，通常，沉砂池深度為6.5 m，直徑為3.5 m，但沉砂池具體規格應根據污水處理實際情況進行確定，經A2O工藝處理后，所得中水資源可進行回收利用。

1.2 生物活性炭法

生物活性炭法是現階段污水處理常用的方法之一，其主要使微生物附著于活性炭表面，微生物在活性炭表面繁殖，由此形成生物膜，降解污水有機物。生物活性炭法處理效率較高，適用于污染重、規模大的污水處理項目，生物活性炭法處理后的污水符合再利用標準[1]。

生物活性炭法主要通過活性炭掛膜實現污水處理，而掛膜方式主要包括沉淀掛膜、生物自然掛膜。沉淀掛膜運用接種液引導微生物逐漸附著于活性炭表面，同時在接種液內添加促進微生物繁殖生長的營養物質，使活性炭表面能夠較快形成生物膜。生物自然掛膜主要是營造適宜微生物生長的水體環境，對水體溫度、負荷、流量進行調節，使微生物在適宜環境下逐漸聚集于活性炭表面。應用生物活性炭法處理污水時，應注意溶解氧含量，同時確保活性炭充足，以有效去除污水內的有機污染物。

1.3 化學絮凝沉淀法

化學絮凝沉淀法是現階段污水處理常用的技術之一，多用于市政污水處理項目，可有效去除污水內的病毒、大腸菌群，使處理后的污水可以回用。化學絮凝沉淀法主要借助陰離子型絮凝劑、無機絮凝劑完成污水處理，將陰離子型絮凝劑與無機絮凝劑充分混合，將其溶液添加至污水內，在混合溶液作用下，污水內的分散顆粒、懸浮膠體逐漸沉降并凝聚成絮狀體。隨著污水處理的推進，污水內絮狀體逐漸增加，受重力影響，絮狀體沉淀在污水處理池內，與水體完成分離。在具體應用過程中，化學絮凝沉淀法可根據污水成分選擇不同的絮凝劑。例如，若污水內存在葡萄球菌，則可將氧化鐵、硫酸鋁作為絮凝劑，同時以高純氧化硅為助凝劑，加速絮狀體的生成與沉降，但為確保污水處理后的中水可實現再利用，要精細控制絮凝劑投加量，若絮凝劑投加量為20～40 mg/L，則能夠去除污水內99%的病菌，若超出該區間，則可能導致污水處理后的中水含有一定的絮凝劑成分，影響中水利用[2]。

1.4 循環式活性污泥法

循環式活性污泥法（CAST）由生物選擇區、兼氧區和主反應區三部分構成，通過生物降解有機物、泥水分離來實現污水處理。生物選擇區內存在厭氧環境與兼氧環境，污水經過該區域后能夠接觸回流活性污泥，借助活性污泥完成溶解性物質的吸附與消除，而對于難以降解的有機物，可對其酸化水解，并可借助厭氧環境釋放污水、污泥內的無機磷。兼氧區借助再生污泥將污水污泥內的有機物進一步吸附去除，并可促進硝化，污泥還可通過靜置、曝氣逐漸恢復活性。主反應區是指借助活性污泥處理污水的主要區域。循環式活性污泥法通過進水、厭氧攪拌、好氧曝氣、沉淀潷水等過程完成污水處理，將污水內氮氧化物、懸浮物、無機磷、生化需氧量、化學需氧量有效去除。循環式活性污泥法出水水質較為穩定，為中水利用創造良好條件，整個系統結構簡單，靈活性較強，可結合污水處理規模及污水成分，靈活配置。循環式活性污泥法優勢顯著，但其在建設階段需要投入較多設備，對自動化具有一定要求，污水處理設備閑置率及運行成本偏高[3]。

2 基于污水處理的廢物利用方式

2.1 分散式中水利用系統

若污水污染程度較輕，則可采用漂白粉、明礬、石灰進行一級處理（消毒和沉淀），若污水污染程度較重，則可運用活性污泥法、生物膜法等進行二級處理。污水處理存在不同的等級，可搭建分散式中水利用系統，利用小規模管網收集污水并展開處理，對中水進行回收利用。污水處理后可用于補充地下水，污泥集中存儲和回收，經處理后轉化為可用資源。

2.1.1 利用要求

中水利用技術與污水處理工藝的適配性較高，可對污水處理后的中水進行利用，如街道清潔、綠化、建筑消防和衛生間沖洗等。為確保中水具備利用價值，污水處理所得中水要符合衛生要求，懸浮物、細菌總數、微生物等指標均要達到相關標準；中水要符合感觀要求，不可具有明顯氣味，其色度需要滿足排放標準。若中水硬度、pH、溶解性物質含量不符合標準，運用管道運輸時可能引發銹蝕結垢[4]。因此，要依據硬度、pH、溶解性物質含量等指標對中水進行分類，優質中水可作為冷卻水、盥洗水等，通過管道運輸不會造成銹蝕結垢，而其余中水可用于洗車、綠化灌溉等。

2.1.2 適配場地

中水與原水的水質差異較小，可應用于諸多環境，兩種水存在較多共性，因此可根據污水處理情況構建中水循環利用系統，實現特定范圍的水資源循環利用。中水循環利用系統在現代城市小區較為常見，污水收集處理及中水利用均在小區內進行，小區生活污水回收處理后，將中水用于小區綠化等。分散式中水利用系統不僅適用于住宅小區，學校、商業樓等場地均可構建分散式中水利用系統，以大幅提高城市水資源利用率，實現污水處理和廢物利用。

2.1.3 利用方向

分散式中水利用系統的設計應結合現地條件，合理控制規模及投資成本。中水可作為雜用水，用于小區消防、道路清潔及綠化灌溉；可作為景觀用水，用于濕地、公園等場地；作為農業用水，用于養殖和作物灌溉；作為工業用水，用于設備冷卻與清洗。

2.2 SDR廢轉能系統

如圖1所示，化學計量分解及分子重組（SDR）廢轉能系統是指通過化學計量分解與分子重組實現轉能，將其應用到污水處理中，可實現垃圾滲濾液、污水污泥等廢物的資源化利用。SDR廢轉能系統配備專用分子分解器，污水處理過程中所形成的污泥被該系統分解，分子分解則會釋放甲基自由基（CH3·），繼而構建長碳鏈燃料，在封閉式真空進料倉內，分子分解產生大量能量，此時可采用氣相色譜系統對進料倉內成分進行識別分析，并進一步借助分子合成系統，將污泥轉化為能源產品。SDR廢轉能系統能夠將大部分固體廢物、液體廢物轉化為能源產品，如H2、CH4等，實現廢渣、廢氣、廢水的零排放。

在各個子系統的協同配合下，SDR廢轉能系統可實現污水污泥的資源化利用，將有機廢物轉化為能源產品。據統計，1 t含水率40%的廢水污泥能夠生產280 kg氫氣、200 L燃料油、350 kg固體碳，SDR廢轉能系統可以利用熱電聯產模塊生產熱能、電能[5]。SDR廢轉能系統運行需要電力支撐，而其運行所用電力可依靠自身熱電聯產模塊獲得，污水污泥供給穩定時，SDR廢轉能系統能夠實現自給自足，剩余電力可用于銷售，在實現廢物利用的同時創造收益[6-9]。

3 結語

隨著時代的發展，污水處理技術發生變革，厭氧-缺氧-好氧法、生物活性炭法、化學絮凝沉淀法和循環式活性污泥法成為現階段較為常用的污水處理工藝。當前，可結合污水處理工藝，搭建分散式中水利用系統或引進SDR廢轉能系統，強化污水處理和廢物利用，以提高資源利用率。

參考文獻

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