化工安全生產與環境保護管理措施研究初探

黃小洋

（蘇州農業職業技術學院，江蘇蘇州 215008）

污水處理以及環境保護管理是當今社會至關重要的議題之一。隨著工業化以及城市化的不斷發展，污水排放量不斷增加，對環境以及公共健康造成了嚴重威脅。因此，深入研究探討污水處理方法以及環境保護管理措施顯得尤為迫切。本文旨在初探污水處理領域，特別圍繞污水處理基本概念、不同處理方法、處理過程以及其對環境和公共健康的影響等方面展開探討，以期為更廣泛的研究和實踐提供基礎指導。

1 污水處理的基本概念

1.1 定義污水和廢水

污水是指包含各種固體顆粒、溶解物質、有機物質和微生物的液體，通常是由生活、工業、農業以及其他活動中產生，污水可以分為生活污水（由家庭和公共設施排放的污水）以及工業污水（由工廠和企業排放的污水）。廢水是指已經使用過的或受到污染的水，通常需要經過處理才能安全排放或回收利用。

1.2 污水的來源和成分

污水來源多種多樣，包括廚房、衛生間、洗衣房、工業生產、農業灌溉以及雨水徑流等，這些來源導致污水中包含多種成分，包括有機物質（如生物廢物、油脂和有機溶解物）、無機物質（如廢水中的礦物質、金屬離子和鹽類）、微生物（如細菌和病毒）、固體顆粒和營養物質（如氮和磷化合物）。

1.3 污水處理的目標

污水處理的主要目標是將污水中的有害物質去除或降低到安全排放或回收利用水平，以減少對環境的污染。為實現這一目標，污水處理通常采用多種方法和工藝，其中包括以下關鍵目標。

（1）去除固體顆粒是污水處理的基本任務之一，通過物理處理方法，如沉淀和過濾，去除污水中的懸浮固體顆粒，使水更清澈，減少渾濁度，提高水質。

（2）去除有機物質也是至關重要的，這一目標通過生物處理方法，如活性污泥法降解有機物質，減少水中的有機污染物。生物處理利用微生物將有機廢物轉化為較為穩定與無害的產物。

（3）污水處理的目標之一是去除無機物質，如重金屬和礦物質，這一任務通常需要化學處理方法，包括氧化與中和，以去除水中的無機污染物，確保水質安全。

（4）污水處理還包括消毒過程，以殺死或去除水中的細菌和病毒，通常利用紫外線輻射或氯消毒等方法實現，以防止傳染病的傳播。

（5）回收資源。廢水中可能含有有用物質，如氮、磷等有機物質，可以通過適當的處理和回收過程，將其轉化為再生資源，減少資源浪費，同時也有助于環境保護。

2 污水處理方法

2.1 物理處理方法

（1）沉淀。沉淀是一種常見的物理處理方法，通常通過使用沉淀池等設備加以實現，在沉淀過程中，污水被放置在一個相對靜止的環境中，使污水中的固體顆粒以及懸浮物逐漸下沉到底部，這些沉淀物質包括泥沙、顆粒物以及其他固體雜質。一旦這些雜質下沉到底部，清澈的水可從上面取出，從而完成固體物質的分離以及去除。

（2）過濾。過濾是另一種常用物理處理方法，通過使用過濾介質如砂、炭或濾紙去除污水中的微小顆粒以及懸浮物。在這一過程中，污水被迫通過過濾介質，其中的顆粒物質會被阻止，使水變得更加清澈。過濾方法非常適合用于去除微小顆粒，提高水的質量。

（3）蒸餾。蒸餾是一種高效物理處理方法，特別適用于去除污水中的溶解性污染物，這一過程涉及將污水加熱至其蒸發，之后重新冷凝成液體，將純凈水分離出來，在蒸餾過程中，水的蒸汽被收集并冷凝成液體，其通常具有極高純度，因為溶解性污染物無法隨蒸汽蒸發，蒸餾通常用于需要高純度水的應用，如實驗室以及工業生產中。

2.2 化學處理方法

（1）氧化。氧化是一種常見的化學處理方法，通過添加氧化劑如氯氣或過氧化氫將有機污染物氧化成更穩定的產物，這一過程將有機物質轉化為較簡單、不易揮發或不易溶解的化合物，減少水中有機污染物。氧化過程可有效去除有機物質，降低水體污染程度。

（2）中和。中和通過添加適當酸或堿來調整廢水酸堿度，中和其中酸性或堿性物質，這一方法有助于穩定水質，防止酸性或堿性廢水對環境產生不利影響，中和也可用于去除廢水中的重金屬，將其轉化為沉淀物，從而降低它們的濃度。

（3）沉淀。化學沉淀是一種用于去除廢水中的重金屬以及無機物質的方法。在這一過程中，適當的化學藥劑如鹽酸、硫酸或氫氧化鈉被添加到廢水中，與廢水中的污染物發生反應，形成不溶于水的固體沉淀物，這些沉淀物可通過沉淀槽或沉淀池分離出來，將重金屬以及無機物質有效去除。

2.3 生物處理方法

（1）活性污泥法。活性污泥法是一種常見的生物處理方法，廣泛應用于污水處理廠中。這一方法通過引入一種被稱為“活性污泥”的微生物混合物處理廢水，這些微生物能夠降解有機物質，將其轉化為較簡單的化合物，如二氧化碳和水，活性污泥法需要特定的氧氣供應以促進微生物活動，從而高效去除有機污染物，提高水質。

（2）生物膜法。生物膜法是另一種生物處理方法，利用生物膜將微生物固定在污水處理設備表面，這些微生物會附著在生物膜上，之后降解廢水中的有機物質。這種方法適用于處理高濃度的有機廢水，具有較高的處理效率，生物膜法通常在生物反應器中使用，以確保微生物的穩定附著和生長。

（3）植物處理法。植物處理法利用水生植物如莎草和蒲草來吸收、吸附和降解廢水中的有機物質，這些植物通常被種植在人工濕地或廢水塘中，充當生物過濾器，植物的根系提供微生物附著場所，同時植物自身也可吸收廢水中的營養物質，這種方法通常用于小型污水處理和濕地恢復項目，對于改善水質和保護生態環境具有重要作用。

2.4 先進污水處理技術

（1）反滲透。反滲透是一種高級物理處理方法，通過半透膜去除廢水中的離子、溶解物以及微生物等。在這一過程中，廢水被推動通過具有微孔的膜，這些微孔足夠小，可以過濾掉幾乎所有的污染物，反滲透可以產生高純度的水，適用于特殊用途，如電子工業、制藥和飲用水生產。

（2）紫外線消毒。紫外線消毒是一種高效的物理處理方法，用于殺滅廢水中的細菌、病毒以及其他微生物。在這一過程中，廢水通過紫外線輻射室，紫外線能夠破壞微生物的核酸，從而使它們失去生活能力，紫外線消毒廣泛應用于污水處理和飲用水消毒，以防止水中微生物對人類健康的威脅。

（3）臭氧氧化。臭氧氧化是一種化學處理方法，通過添加臭氧氣體來氧化和去除有機和無機污染物。這一過程能夠有效降解難降解的廢水污染物，包括有機化合物以及重金屬。臭氧氧化通常用于處理含有高濃度有機物質的廢水，如化工廠排放的廢水，能顯著提高廢水水質，降低對環境的不良影響。

3 污水處理過程

3.1 預處理

預處理階段是污水處理過程中至關重要的一步，旨在將原始污水中的大部分可見固體顆粒和雜質去除，以減輕后續處理步驟的負擔。這一階段的主要目標是初步凈化污水，使其適合進一步處理和處理設備的保護。

在預處理階段中，通常采用一系列物理處理方法，包括格柵、砂池和沉淀池等。格柵是一種設備，用于去除較大物質，如樹葉、紙張和塑料等，以防止它們堵塞后續處理設備；砂池通常用于去除較重的顆粒物質，通過沉降作用，砂池可有效去除污水中的沙、礫石以及其他沉積物；沉淀池是重要的預處理設備，通過靜置時間讓污水中的懸浮顆粒沉降到底部，實現顆粒物質的分離。

這些物理方法的組合可以有效去除污水中的可見雜質以及顆粒物質，確保后續處理步驟的高效運行。預處理階段的成功實施有助于降低后續處理設備的維護與維修成本，同時確保排放水質符合環保法規和標準，有助于保護自然環境。

3.2 一級處理

一級處理是廢水處理的關鍵步驟之一，其主要目標是在預處理后，進一步去除有機污染物，以確保水質得到有效凈化，一級處理階段，通常采用生物處理方法，其中最常見的是活性污泥法。

活性污泥法是一種高效的生物處理方法，利用微生物的作用將有機物質降解為二氧化碳和水，在這一過程中，廢水被引入具有活性污泥的處理槽或反應器中，這些污泥中的微生物通過分解有機物質，將其轉化為無害產物，不僅有效去除有機污染物，還可減少廢水中的化學需氧量（COD）以及生化需氧量（BOD），顯著提高水質。

一級處理的成功實施對于后續處理階段至關重要，因其顯著減少水中污染物濃度，為更深層次凈化提供了更清潔的廢水。通過這一階段的處理，可以降低環保設備負擔，延長其使用壽命，并減少維護成本，因此，一級處理在化工安全生產以及環境保護管理中具有重要作用，有助于確保排放水質符合法規要求，減少對自然環境的不良影響。

3.3 二級處理

二級處理是廢水處理的重要步驟，其主要任務是在一級處理后，進一步凈化廢水，去除殘留的有機污染物和其他污染物質，這一階段通常采用生物處理方法，以確保水質得到更徹底的凈化。

在二級處理中，常見的生物處理方法包括生物濾池以及懸浮生物載體，生物濾池是一種通過微生物作用去除廢水中的有機物質和氮、磷等營養物質的設備，廢水通過濾池，微生物附著在濾材表面，通過降解有機物質以及轉化氮、磷等元素，進一步凈化水質。

懸浮生物載體是一種用于生物處理的高效裝置，提供大量表面積供微生物附著并進行降解反應，這種載體可在較小空間內實現高效廢水處理，同時降低處理系統的體積以及維護成本。

3.4 三級處理

三級處理通常用于處理需要更高水質標準的廢水，例如特殊工業用途廢水或用于飲用水處理的廢水，這一階段，采用物理或化學方法，旨在進一步去除廢水中的微量污染物以及殘留營養物質，以確保達到特定水質要求。

常見的三級處理方法是高級氧化過程，其中廢水暴露在氧化劑（如臭氧或氫氧化氫）作用下，以氧化和分解殘留的有機以及無機物質。這一過程能夠有效去除廢水中的難降解物質，提高水質純度。

另一種常見三級處理方法是過濾，通過使用更精細的過濾介質或膜技術，可去除廢水中的微量固體顆粒以及微生物。有助于確保水質符合特殊用途要求，如飲用水或工業過程中所需水質。

3.5 消毒和最終處理

消毒是廢水處理的關鍵方面，其目的是殺滅或去除廢水中的細菌病毒，防止污水排放引發疾病傳播。為實現這一目標，通常采用紫外線輻射或氯消毒等方法。紫外線消毒通過照射廢水中的微生物，破壞其DNA結構，使其失去生存以及繁殖能力，氯消毒則通過添加氯或其化合物，以殺滅微生物，消毒是確保排放水體安全的重要步驟，以防止水中病原體傳播。

最終處理階段涉及對已經經過前面處理階段的廢水進行最后處理和監測。包括確保水質達到規定的排放標準，以保護環境免受污染，最終處理的具體方法取決于廢水的性質以及排放要求。此階段可能包括進一步過濾、中和或氧化等過程，以確保廢水不會對周圍環境造成不良影響。

4 污水處理的環境和健康影響

4.1 污水處理不當的后果

污水處理不當可能導致嚴重后果，對環境以及公共健康造成負面影響。首先，未經適當處理的污水排放可能含有高濃度的有機物、重金屬和其他有害物質，這些物質對水體生態系統產生毒性，危及水中生物。此外，未處理的污水中可能存在細菌、病毒和其他病原體，引發水源污染，導致水源中的傳染病暴發，危害公共健康。

4.2 污水處理對環境的影響

適當的污水處理對環境保護至關重要。合格的污水處理可以降低污水排放中的污染物濃度，減少對自然水體的污染，有助于保護湖泊、河流以及海洋生態系統，維護水中生物多樣性，此外，通過廢水處理，可以減少氮、磷等營養物質進入水體，降低水體富營養化風險，避免赤潮等生態問題發生，合適的污水處理有助于維護生態平衡，保護自然環境。

4.3 污水處理對公共健康的影響

污水處理直接關系到公共健康。通過適當處理，可以有效去除污水中的病原體，減少傳染病的傳播風險，對確保供水安全以及公共衛生安全至關重要。另外，有效的廢水處理還可減少大氣污染物排放，降低空氣質量污染對人體健康的不利影響，因此，合格的污水處理有助于維護公共健康，減少疾病傳播以及環境相關健康問題。

5 結束語

現代社會，污水處理不僅是一項技術工程，更是一項關系到環境以及公共健康的重要任務。適當的污水處理不僅有助于凈化水源、保護水生態系統，還能夠減少疾病傳播、維護公共衛生。然而，不當的污水處理可能導致嚴重后果，對環境和人類健康造成危害。因此，我們需要共同努力，加強污水處理技術研究與應用，確保廢水得到適當的處理，不僅降低自然環境負擔，還可以保護公共健康。政府、企業以及個人都應承擔責任，采取措施改善污水處理工藝，提高廢水處理效率，減少環境污染。