城市綜合污水處理方法淺論
前言:
隨著淡水資源的日益短缺和需水量的不斷增加,許多缺水城市和地區(qū)無(wú)新的水源可開發(fā)利用,污水的回收和再用已成為解決水資源短缺的有效措施之一。如今我國(guó)正處在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的時(shí)期,城鎮(zhèn)化的步伐加快，城市污水排放量增大,在這種背景下，合理地開發(fā)適合城市綜合污水處理的技術(shù)和工藝,不僅能緩解城市水資源短缺的現(xiàn)狀,同時(shí)維護(hù)生態(tài)環(huán)境,將對(duì)人類社會(huì)和經(jīng)濟(jì)具有深遠(yuǎn)的歷史意義及現(xiàn)實(shí)意義
1. 城市綜合污水處理的概念
城市綜合污水是指納入城市污水收集系統(tǒng)的生活污水、醫(yī)療污水和工業(yè)廢水的混合污水。若污水直接排入自然河流，由于污水中的總氮、氨氮、陰離子表面活性劑等有機(jī)污染物以及種類繁多的各類重金屬會(huì)污染河流，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展較快，許多地方治污規(guī)劃滯后，市政設(shè)施薄弱，無(wú)生活污水收集處理系統(tǒng)，在人口密度愈大的區(qū)域，河流污染愈趨嚴(yán)重，河流的稀釋凈化作用已大為削弱，超出了河流的自凈界限。位于黃河上游的中型城市寧夏，1985 年排入黃河的廢污水量為0.77 億t ,1995 年增至1.68 億t ,1999 年已達(dá)2.57 億t ,為1985 年的2.3倍，致使黃河寧夏河段水污染加重。
近年來(lái)，伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷提高，污水處理工藝有了較大的發(fā)展，通常來(lái)說(shuō)城市綜合污水先經(jīng)過(guò)初步處理或二級(jí)生化處理，處理后城市污水的主要污染物為氮、磷等富營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，然后再利用污水土地處理系統(tǒng)對(duì)它進(jìn)行深度處理。一級(jí)處理主要是去除污水中呈懸浮狀態(tài)的固體污染物，方法有格柵、沉淀、沉砂、油分離、氣浮等。二級(jí)處理目的是大幅度去除污水中呈膠體和溶解狀態(tài)的有機(jī)性污染物質(zhì)，目前常用的處理方法為活性污泥法和它們的改良型，工藝為一、二級(jí)可以混合處理，有的部分已達(dá)到三級(jí)混合處理，如缺氧好氧生物脫氮除磷法（A/O）、缺氧-厭氧-好氧-生物脫氮除磷法（A/A/O）、序批式活性污泥法（SBR）、吸附生特物降解法(AB)、氧化溝法、生物模法等。這些工藝的特點(diǎn)是促使化學(xué)需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）、酚等有機(jī)特進(jìn)一步降解。為了更好地去除污水中氮和磷，又進(jìn)一步研制了除磷脫氮技術(shù)。其特點(diǎn)是利用優(yōu)勢(shì)菌種（主要為聚磷菌）在缺氧-厭氧-好氧處理過(guò)程中（特別在好氧過(guò)程中）需要大量吸氧以供生長(zhǎng)的原理，從而降低污水中磷氮含量，使污水在這一過(guò)程中達(dá)到三級(jí)處理。最終使得綜合污水達(dá)到國(guó)家排放水體的標(biāo)準(zhǔn)，所剩污泥可以進(jìn)行濃縮、消化、脫水、堆肥或農(nóng)用填埋而最終處置。
2. 城市綜合污水處理的分類
由于污水種類繁多,性質(zhì)各異,故各污水處理策略上也有很不相同。
2.1生活污水
通常以城市生活污水為的污水處理，只需經(jīng)過(guò)一級(jí)處理與簡(jiǎn)單的二級(jí)處理即可達(dá)到城市中水使用的水質(zhì)要求，可以滿足工業(yè)循環(huán)水冷卻和家居如廁等用水的要求，達(dá)到中水回用的目的。此類的污水處理中，尤其以膜生物反應(yīng)器污水處理技術(shù)最為突出。膜生物反應(yīng)器(MBR)是指將膜分離技術(shù)中的超微濾技術(shù)與污水處理中的傳統(tǒng)活性污泥法(CAS)相結(jié)合,用膜組件代替活性污泥法的二次沉淀池進(jìn)行固液分離,達(dá)到去除懸浮物、細(xì)菌及大分子有機(jī)物的目的。MBR具有出水水質(zhì)好,容積負(fù)荷高,占地面積小,剩余污泥產(chǎn)量低,操作管理方便等優(yōu)點(diǎn)。金培濤（2005）采用復(fù)合式膜生物反應(yīng)器(HMBR)工藝對(duì)污水處理中的脫氮除磷性能進(jìn)行研究，結(jié)果表明經(jīng) 過(guò)膜生物反應(yīng)器處理過(guò)的污水水質(zhì)完全符合建設(shè)部頒布的《生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(CJ25·1-1989)要求。
2.2醫(yī)院污水
醫(yī)院污水是醫(yī)院或其它醫(yī)療機(jī)構(gòu)在診治、預(yù)防疾病過(guò)程中產(chǎn)生的一類廢水，具有潛在傳染性和急性傳染性。其中含有多種微生物和傳染病原,如艾滋病、乙肝、丙肝、傷寒、痢疾、結(jié)核桿菌等病毒,被列為國(guó)家HW01號(hào)危險(xiǎn)污染物,如不經(jīng)處理直接直接外排,病菌將通過(guò)水、土壤和大氣傳播,對(duì)人體造成威脅。此類污水經(jīng)污水處理廠二級(jí)處理后，水質(zhì)已經(jīng)改善，細(xì)菌含量也大幅度減少，但細(xì)菌的絕對(duì)數(shù)量仍很可觀。因此，醫(yī)院污水以病毒細(xì)菌危害為主,應(yīng)將消毒作為主要處理手段。
目前，醫(yī)院污水的消毒處理方法主要有氯化物消毒劑消毒法、過(guò)氧化物消毒劑(過(guò)氧化氫、過(guò)氧乙酸、臭氧和二氧化氯)消毒法、紫外線輻照消毒法等。
2.2.1氯消毒
氯消毒常用的有液氯法和次氯酸鈉法。液氯法是20世紀(jì)80年代國(guó)內(nèi)最流行的方法，技術(shù)成熟，價(jià)格便宜，設(shè)備故障率和成本均明顯低于臭氧法，但氯氣泄漏現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，且易產(chǎn)生二次污染物：次氯酸鈉法是20世紀(jì)90年代應(yīng)用最多的方法，設(shè)備投資少，運(yùn)行費(fèi)用低，安全可靠，易管理，對(duì)于藥源可靠的地區(qū)在污水消毒中得到廣泛應(yīng)用，但消毒作用不如氯氣強(qiáng)。
2.2.2過(guò)氧化物消毒
過(guò)氧化物消毒劑最常用的有二氧化氯和臭氧。
二氧化氯與氯消毒的特性不同，它的殺菌機(jī)制主要是二氧化氯分子滲入細(xì)胞內(nèi)，將核酸（DNA或RNA）氧化，以快速抑制微生物蛋白質(zhì)的合成來(lái)破壞微生物的生存的。二氧化氯是被世界衛(wèi)生組織（WHO）確認(rèn)的一種高效強(qiáng)力殺菌劑，是國(guó)際上公認(rèn)的氯系列消毒最理想的更新替代產(chǎn)品，為國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局所推薦的。其最大的優(yōu)點(diǎn)在于與腐殖質(zhì)或有機(jī)物反應(yīng)幾乎不產(chǎn)生發(fā)散性有機(jī)鹵物，不生成并抑制生成致癌物三鹵甲烷，也不與氨及氨基化合物反應(yīng)。實(shí)踐證明,不僅其消毒效果和去除水中污染物的能力優(yōu)于液氯(包括對(duì)耐氯性最強(qiáng)的病毒、芽孢等均有很好的消毒效果),而且消毒作用不受水質(zhì)酸堿度和氨及胺類化合物影響。二氧化氯還有一個(gè)特點(diǎn)是滅菌效果與溫度有關(guān),介質(zhì)溫度越高,二氧化氯的殺菌效力越強(qiáng),其最大的特點(diǎn)是在滅菌過(guò)程中接觸時(shí)間很短,僅幾分鐘滅菌效率可達(dá)到99%。但這類消毒劑性質(zhì)不穩(wěn)定，制備、儲(chǔ)運(yùn)困難，操作管理要求高，使用不方便。
臭氧消毒法，臭氧是一種極強(qiáng)的氧化劑，殺菌效果好，接觸時(shí)間短，氯的殺菌作用是漸進(jìn)的，而臭氧的滅菌作用是快速、瞬時(shí)的。另外，臭氧不僅完全不產(chǎn)生致癌的三鹵甲烷，還能有效地降解和消除污水中的色、臭、味、酚、氰等污染物，除臭脫色效果好，使水溶解增加，現(xiàn)在西歐國(guó)家普遍使作，但投資大，設(shè)備故障率高，電耗大，費(fèi)用較氯化消毒高，而且由于臭氧化學(xué)性質(zhì)極不穩(wěn)定，直接帶了臭氧消毒的缺點(diǎn)，無(wú)法貯存，不易運(yùn)輸，臭氧消毒后水中不能維持剩余臭氧，對(duì)細(xì)菌的生生長(zhǎng)難以控制，控制和檢測(cè)O3均需一定的技術(shù)，管理難度大。
2.2.3紫外線輻照消毒
紫外線輻照消毒具有廣譜殺菌性、能夠有效地殺滅各種致病菌、細(xì)菌和原生菌，作為一種物理消毒方法，無(wú)毒性、蓄積毒性和腐蝕作物，操作簡(jiǎn)單，不加化學(xué)藥劑,不產(chǎn)生二次污染消毒后的水無(wú)殘留輻射，缺點(diǎn)是紫外光源壽命短，若光照強(qiáng)度低時(shí)，殺菌效率不高，且無(wú)后續(xù)作用，不能大規(guī)模應(yīng)用。
2.3工業(yè)污水
工業(yè)污水的水中由于含有大量的金屬離子，如汞、鉻、鎘等，以及堿、硫化物和鹽類等無(wú)機(jī)物而顯出獨(dú)特的顏色，污染性很強(qiáng)。如果工業(yè)污水直接進(jìn)入水生生態(tài)系統(tǒng)中，微生物不但不能降低重金屬的濃度，相反還能富集、放大其效應(yīng)。據(jù)研究表明：重金屬進(jìn)入生物體后，能積累在某器官中造成累積性中毒，最終危害生命。
污水中污染無(wú)機(jī)物有的惡化水質(zhì)，危害水生生物，危害農(nóng)業(yè)；有的使人慢性中毒，破壞人體的正常生理過(guò)程，其中重金屬對(duì)人體危害最大，甚至致癌。然而工業(yè)污水無(wú)機(jī)物構(gòu)成千差萬(wàn)別，因此，對(duì)工業(yè)污水的有效治理，需要因地制宜，具體情況具體分析，以適宜的水處理技術(shù)與具體的工行業(yè)減污處理設(shè)備相結(jié)合，才能有效地降低工業(yè)污水中的毒害原素。最為有效的方法為工廠內(nèi)生污水直接凈化，即直接在工業(yè)廠房或其附近采用有針對(duì)性的用污水處理方法。現(xiàn)在，工業(yè)污水的直接凈化技術(shù)是國(guó)家節(jié)能減排戰(zhàn)略中非常具有生命力的前沿技術(shù)。
2.4污泥處理
污泥是污水處理后的附屬品，是一種特殊垃圾，是一種由有機(jī)殘片、細(xì)菌菌體、無(wú)機(jī)顆粒、膠體等組成的級(jí)其復(fù)雜的非均質(zhì)體。隨著我國(guó)污水處理量和處理率的提高，污泥的處理量也日趨增大，如果不及時(shí)加以妥善處理和處置將造成堆放和排 放區(qū)周圍環(huán)境嚴(yán)重的二次污染。目前污泥的處理方法主要有：
2.4.1衛(wèi)生填埋
該方法操作相對(duì)簡(jiǎn)單，投資費(fèi)用較小，適應(yīng)性強(qiáng)，但是侵占土地嚴(yán)重，存在潛在的土地污染和地下水污染，縮短填埋場(chǎng)的使作年限。
2.4.2污泥農(nóng)用
該方法投資少，能耗低，有機(jī)部分可轉(zhuǎn)化成土壤改良劑成分，但是直接農(nóng)用存在重金屬污染、病原體、難降解有機(jī)物對(duì)地表水和地下水的污染。
2.4.3污泥焚燒
該方法能徹底的無(wú)害化，殺死病原體，最大限度的減少污泥體積，但需要的投施投資大，處理費(fèi)用高，添加燃燒會(huì)產(chǎn)生劇毒物質(zhì)。
2.4.4污泥堆肥
該方法自動(dòng)化程度高，周期短，日處理量大，處理后污泥質(zhì)量穩(wěn)定，容易有效利用，可廣泛用于農(nóng)業(yè)和林業(yè)，可以有效控制臭氣等，防止二次污染，綜合效應(yīng)好。
2.4.5海洋傾倒
該方法費(fèi)用少，但二次污染嚴(yán)重，限制于沿海城市。
3. 結(jié)語(yǔ)
3.1 對(duì)污水的優(yōu)化處理，不能單純從宏觀的角度對(duì)水量進(jìn)行簡(jiǎn)單的控制，要在了解污水處理的內(nèi)在機(jī)制相互轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)上，同時(shí)考慮處理水量與水質(zhì)兩方面的因素，只有將這兩方面結(jié)合起來(lái)，這樣的污水處理才更加客觀更加準(zhǔn)確。
3.2 對(duì)于不同類型的城市，城市污水的成分也各不相同，通用的處理方法應(yīng)用的難度也較大，許多污水處理的新方法目前還是嘗試階段，沒有成熟模式可供參考。因而，進(jìn)行對(duì)污水處理新技術(shù)、新方法的開發(fā)研究,推廣行之有效的專門處理技術(shù)也有待進(jìn)一步深入。
3.3 進(jìn)行污水處理工作，要全面規(guī)劃,合理布局；加強(qiáng)環(huán)保意識(shí)宣傳教育；強(qiáng)化管理，努力擺脫現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中高污染高排放的“雙高”困境。
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