環保工程中污水處理工藝及方法探究

李圣花

（山東智環環境技術服務有限公司，山東 臨沂 276000）

引言

城市發展進入全新階段，環保工程日益受到人們更多的關注，已經成為城市生態建設中的重要一環。在此工程領域，污水處理作為關鍵性的工作內容，其作用非常重要，所以相關工作者應全面探究污水處理的重要意義，并不斷地革新和改進現有技術，以促進城市環保工作取得更突出的成果。

1 環保工程中污水處理的重要意義

隨著經濟的快速發展和城市化進程的加速，水污染問題愈加突出。未經處理的污水直接排入自然環境中，對水體生態系統造成了嚴重破壞。污水中的有機物和營養物質會導致水體富營養化，并產生大量藻類和有害菌類，影響了水中生態系統的平衡和穩定。此外，污水中還可能含有生物致病因子，從而對人體健康造成威脅。因此，污水處理不僅是保護水質的必然要求，也是維護整個生態環境的必要手段。水循環是地球上最重要的自然循環系統之一，包括水蒸發、降水、徑流和滲透等過程。污水處理可以有效地減少污水對自然水循環系統的干擾，使水循環更加平衡和穩定。此外，通過回收利用污水中的有用成分，如水資源和養分等，還可以提高水資源的利用率，促進水資源的可持續利用。而污水處理技術的不斷發展和創新，對于推動環保產業的發展、保護水環境以及促進經濟的可持續發展具有非常重要的意義。通過利用現代化的科技手段，不僅能夠提高污水處理的效率和質量，同時還可以降低污水處理成本[1]。

2 環保工程中常用的污水處理工藝及 方法

2.1 超聲波技術

超聲波技術是一種物理方法，是通過超聲波輻射處理污水中的有害物質，處理過程主要包括：（1）空化效應。當利用超聲波輻射污水時，水體中的微小氣泡被快速地加熱和壓縮，隨后破裂形成空化氣泡，并在此過程產生高溫、高壓、沖擊波和射流現象，從而實現對污水中有害物質的物理處理。在此期間，氣泡的大小和數量會影響空化效應的效果，因此需要適當調整超聲波的功率和頻率。（2）自由基的氧化反應。基于超聲空化，氣泡的崩潰過程會產生H和HO自由基，這些自由基可以引起轉移與氧化反應，從而將污水中的有機物質降解為簡單的化合物。通常情況下，反應時間越長，處理效果越好。（3）超臨界水的氧化反應。當溫度與壓力超過水分子的臨界點時，水轉化成具有較強溶劑性和流動性的超臨界水。這些超臨界水可以加速液體的化學反應，并形成如同氣體一樣的物質。利用超臨界水的特性，可以進一步加速污水中有害物質的降解和氧化反應。此外，超臨界水還可以提高反應速率和選擇性，減少副反應的產生，從而提高污水處理效率。

2.2 生物處理法

生物處理法的處理過程相對簡單，不需要復雜的設備和操作流程，只需通過調節處理系統的環境條件，如溫度、pH值等，使微生物自行對污染物進行降解和轉化。與其他化學方法相比，生物處理法是利用生物的天然活性，不需要添加大量化學藥劑，從而減少了對人體健康和環境的潛在風險，并且降低了處理過程中可能出現意外事故的幾率。在生物處理過程中，微生物是以有機物為能源進行生長和代謝，從而降解和去除廢水中的污染物。相比于傳統的物理化學方法，生物處理法運行成本更低，因為其主要依賴于自然界中已經存在的微生物群落。生物處理法的適用范圍廣泛，特別適合處理含有有機物、N、P等物質的污水[2]，其中活性污泥法是當前最常用的生物處理工藝之一。通過在適宜的環境下，將活性污泥與污水充分接觸和混合，使微生物迅速降解有機物、N和P等污染物質，從而達到凈化水質的目的。由于結構簡單、處理效果好且成本較低，活性污泥法被廣泛應用于不同規模的污水處理廠。另一種常見的生物處理工藝是生物膜法。該方法憑借微生物在特殊環境下構成的生物膜，通過吸附及生化作用清除污染物。相較于活性污泥法，生物膜法具有更高的處理效率，而且污泥生成量也更小，所以該方法在處理高濃度廢水和降解難度高的污染物領域表現出色。

2.3 混凝沉淀法

混凝沉淀法是一種被廣泛采用的污水處理方法，其原理是通過添加混凝劑把廢水中的雜質聚集成團，使其更易于沉淀。混凝劑起到吸附廢水中破碎物質與顆粒的作用，使其凝結成較大的團塊，以便于后續的去除操作。此種方法的優勢在于能夠大幅降低廢水中有害物質的濃度，從而使廢水滿足國家相關的排放標準?；炷恋矸ǖ牟僮飨鄬唵?，適用于各種規模的企業，尤其適用于中小型企業的廢水處理。與其他復雜的處理工藝相比，混凝沉淀法的設備維護成本較低，因而節約了企業的經濟資源。為了確保處理效果，工作人員需要檢測廢水的酸堿度、COD與懸浮物濃度等參數，以準確確定混凝劑的種類與使用量，從而達到最佳的處理效果。此外，混凝劑的使用應注意要適量，過量地使用可能會導致廢水處理后產生新的污染源。同時，在廢水處理完成后，如果廢泥飄散或容器泄漏，可能會形成次生污染，影響環境。因此，必須要嚴格控制容器的密封性，以保證處理過程的安全性以及對環境的保護。隨著科技的持續進步，新技術和方法將不斷涌現，從而使污水處理變得更加高效、節能和環保。未來，我們可以期待更多創新的解決方案和設備出現，從而為企業提供更加可靠和可持續的廢水處理方案，為保護環境作出更大的貢獻[3]。

2.4 氧化溝活性污泥法

氧化溝活性污泥法是一種常用的污水處理方法，其工藝流程包括格柵、沉砂池、氧化溝和二沉池等環節。首先，污水進入格柵后，先通過格柵去除較大的固體雜質，如樹葉、紙張等。接下來，利用沉砂池處理污水中的沙子、砂石等顆粒物質，并使這些物質沉淀到底部，減少了后續處理環節的負荷。然后，污水進入氧化溝進行進一步的生物處理。氧化溝是一個開放的渠道，內部填充了活性污泥。當污水流經氧化溝時，其中的有機物質將被微生物附著在污泥顆粒上，進行生物降解。這些微生物是以有機物為能源，將其分解成較小的無機物質，如二氧化碳和水。此過程有效地去除了污水中的有機負荷，降低了BOD和SS的含量。為了進一步提高出水質量，氧化溝后方經常建設二沉池，該池通過靜置使殘留在污水中的懸浮物沉淀到底部。經過二次沉淀后的水體再次得到提純，從而減少了懸浮物和有機污染物的含量。

與其他污水處理方法相比，氧化溝活性污泥法具有多種顯著的優勢。首先，該方法的適用范圍廣，可以處理大量污水，包括城市生活污水和工業廢水。其次，該方法的裝置相對簡單，操作也相對簡便，因而降低了設備維護和運行管理的難度，而且與其他高級處理方法相比，氧化溝活性污泥法的投資成本較低，適用于一些經濟條件有限的地區。許多工業廢水中含有復雜的有機物質，這些有機物質不易被傳統處理方法降解，但在氧化溝中，通過生物降解作用，可以有效地去除這些難降解的有機污染物。此外，相對于其他污水處理方法而言，氧化溝活性污泥法產生的污泥量少，因而降低了后續污泥處理和處置的成本，減少了對環境的影響。

2.5 離子交換法

此方法主要是通過離子交換劑與污水中的離子發生物化反應，實現去除離子和改善水質的目的，其操作流程相對簡單，容易掌握與控制。通常，只需將離子交換劑添加到污水中，并通過一段時間的接觸反應后，再把離子交換劑和吸附了污染物的離子進行分離，便可獲得經過處理的清潔水。除了起到凈化水質的作用，離子交換法還可用于回收和再利用離子交換劑，并將處理后的廢水作為其他行業的水資源供應，特別是在石化、電子、冶金等行業，水是必不可少的原料，離子交換法的應用可為這些行業提供一定的水資源，從而實現資源的循環利用，減少了企業的水資源消耗[4]。

2.6 SPR高濁度污水處理法

該方法的特點在于將傳統的一級與三級處理有機結合，集成到SPR污水凈化器罐中進行處理。這種方法采用了藥劑混合技術，可以高效處理高濃度有機污水和渾濁度高達500～5 000 mg/L的污水。此方法的處理工藝主要包括以下幾個步驟：首先，污水經過篩網、格柵等物理方法去除大顆粒雜質，進入SPR污水凈化器罐；然后，加入混合藥劑進行化學處理，使污水中的有機物質轉化為可生物降解的物質，并利用蛇形反應管與瓷球反應罐等裝置混合藥劑，提高了反應效率；最后，經過生物處理、沉淀、過濾等環節，得到符合三級污水處理標準的出水。該方法具有以下優點：首先，能夠處理高濁度污水與高濃度有機污水，而且處理效果顯著。其次，該方法處理時間短，每罐污水處理時間僅0,5 h左右，與傳統的污水處理方法相比，速度更快，效率更高。此外，SPR高濁度污水處理法還具有成本低、操作簡單、設備小型化等特點，有利于降低處理成本和維護費用。

2.7 厭氧污水處理技術

該技術主要應用于除磷和脫氮，并且在二級與三級污水處理以及中水回用方面有著廣泛的適用性。在厭氧環境中，廢水中的有機物和磷被微生物分解和代謝產生酸性物質，導致磷的釋放。通過控制厭氧條件下的溫度、pH值等環境參數，可以促進磷的釋放過程。然后，將經過厭氧處理的廢水引入有氧環境，利用硝化菌等微生物群落的作用，將廢水中的磷和氨氮轉化為氧化態氮，從而實現脫氮的目標。此外，硝化菌能夠把有機氮轉變成硝態氮，進一步促進了廢水中氮的去除。通過合理控制厭氧環境和有氧環境的切換，可以實現磷和氮的高效去除，并提高了廢水處理效果。相較于其他復雜的處理工藝，厭氧污水處理系統的運行和維護相對容易，只需要合理控制環境參數，維持良好的微生物群落活性，整個處理過程就能夠穩定進行，因而厭氧污水處理技術在工業污水凈化中得到了廣泛應用，并展現出良好的處理效果。在選擇污水處理工藝時，企業要根據自身的實際情況和需求選擇。厭氧污水處理技術作為一種成熟且有效的處理方法，管理簡單、操作性強，適用于多種場景，但仍需根據具體情況進行評估和優化，以達到最佳的處理效果。

2.8 粉末活性炭—活性污泥法（PACT）

PACT技術是一種基于粉狀活性炭的高效污水處理技術，可以顯著提高污水處理系統的性能和處理效率。在PACT技術中，粉狀活性炭通常被加入到曝氣池環節，通過吸附和沉降過程，粉狀活性炭可以有效去除污水中的有害物質，如重金屬、有機物和色素等。在污水處理過程中，微生物是一種非常重要的資源，可以將有機物轉化為無機物，從而達到凈化水質的目的。PACT技術通過加入粉狀活性炭可以為微生物提供所需的良好生長環境，從而促進生物降解過程，提升凈化效果。另外，PACT技術還可以與其他基本處理技術相結合，協同提高處理系統的成絮效果，減少污泥量并提高固液分離效果。在PACT技術的后續處理步驟中，可以對沉淀物進行濃縮處理，并有效分離活性炭，從而實現了對活性炭的循環利用，降低了處理成本并減少了資源浪費。由于PACT技術處理在處理含有大量有毒物質的污水時具有獨特的優勢，因此被廣泛應用于各種工業和城市污水處理廠，提高了處理效率，減少了有害物質的排放，改善了環境質量，同時降低活性炭的使用量，實現了節約資源和環保高效的目的[5]。

3 污水處理技術的發展趨勢

3.1 應用先進的水質處理技術

就目前來看，傳統污水處理技術已然不能滿足人們對清潔水資源的迫切需求，所以膜技術作為一種重要的先進處理技術受到業界的廣泛關注。膜技術包括反滲透、超濾和納濾等多種形式，這些技術能夠實現對水質的深度處理，可以通過微孔或分離層除去水中的微小顆粒、膠體、病原微生物與有機物質，產生高質量的清潔水資源。此外，先進的水質處理技術還包括臭氧氧化、活性炭吸附、電解氧化、光催化氧化等方法，這些技術能夠針對廢水中的特定污染物進行高效處理，使排放的水體符合甚至超過國家和地區的環保排放標準。同時，一些新型材料的應用也為水質處理技術的創新和發展提供了新的可能，例如納米材料在水處理中的應用以及更環保膜材料的研發，都為提升水質處理效率和可持續性提供了新路徑。

3.2 智能化和數字化技術的應用

隨著信息技術的高速發展，智能化與數字化技術逐漸在污水處理領域占有更加重要的位置。比如，利用自動化控制系統、遠程監控系統，能夠實現對污水處理流程的高精度、高效率管控，從而提升污水處理成效。

3.3 實現污水的綜合利用和資源化

傳統污水處理方法傾向于污水的去除及排放，而新型污水處理技術的重點則是污水的回收及利用。通過污水的處理及回收利用，可以提高污水的資源價值，同時降低污水處理成本。

4 結語

綜上所述，污水處理工作在環保工程中具有重要地位。隨著城市的發展，污水的產生源頭越來越多，污水成分也越來越復雜，因此污水處理難度也在不斷提高，對于處理工藝與技術的要求也隨之提高。為了有效提升污水處理效率，應不斷完善相關設施與設備，選擇合適的污水處理技術，優化處理工藝，進一步為污水處理工作提供更強大的技術支撐。