浅谈水处理技术及其应用定稿 14页

'浅谈水处理技术及其应用摘要：水是人类生活、生产必不可少的重要资源，随着科学技术的发展，人类生活水平的提高，水污染处理也成为人类发展过程中的重中之重。水污染可以简单的划分为：工业废水、生活污水。工业废水是指工业生产过程中产生的废水、污水和废液,其中含有随水流失的工业生产用料、中间产物和产品以及生产过程中产生的污染物。随着工业的迅速发展,废水的种类和数量迅猛增加,对水体的污染也日趋广泛和严重,威胁人类的健康和安全。本文通过对水的价值的分析,具体介绍工业生产过程中产生的水污染，并对该污染作出具体解决方案，以及今后的发展趋势。从而实现工业废水的根本治理问题。城市生活污水处理系统是指收集、输送、处理、再生和利用城市污水的设施以一定方式组合成的总体。本文以城市生活污水为例简单概述城市生活污水对人的价值、产生过程及相应的解决方案。随着工业化、城镇化的加快，城市污水排放量越来越大，如果不能得到妥善处理，将严重污染环境，影响人居环境质量和城市可持续发展。我们可以通过合理的进行土地规划,河流、湖泊和湿地的保护和利用,加强废水、污水排放的规划和管理及创造性的进行设计等方法解决或减少城市建设过程中对水的污染，以实现城市污水的有效治理。关键词：城市建设；生活污水处理；工业废水处理;废水特点;发展趋势； 一、水的价值水对人类社会的价值可以分为两个方面,其一是水作为水资源所具备的物质方面的价值,如它能提供给人们日常生活用水,为人口和物质的流动提供交通运输方面的价值,对农业灌溉的价值等等。其二是水对人类还具有人文方面的价值,能够引发人类的各种情感和思维,激发人们的创造灵性,并常给人以美的感受。可以说水环境不仅是一种物质环境同时也是人文环境的重要组成部分,有着非凡的人文价值。　　　（一）水的人文价值及对周边用地的作用1.水对人类所具有的休闲价值　　河流、湖泊和各种水体能长期为我们提供各种各样的户外活动形式,如划船、钓鱼和游泳等等。2.水对人类所具有的风景价值　　纯粹的自然并不具备风景的价值,只因有着人的存在,它才具备了美的价值,成为风景。自然中的水也是一样,因为人的存在而成为风景。3.水的人文价值对周边用地的作用　　一般情况下,在景观和建筑规划中,一个重要任务就是使水的视觉和实用功能得到最充分的利用。（二）城市建设中对水的人文价值的影响　　　1.地表水的污染对水的人文价值的影响　　 地表水体的污染通常是由于农业和工业的生产及人们生活的废水直接排入地表水体而造成的,受污染的对象包括各类型的河流、湖泊、溪流、池塘等地表水体。这常常是由于人们忽视了水的价值和忽略了水对污染的承载能力,而肆意排放未经处理的各类废水和污水,最终丧失掉了水的休闲和风景等人文价值。2.地下水的过度使用对水的人文价值的影响　　地下水的过度使用所造成的问题可能更加严重。地下水的过度使用或者说是超采所带来的主要危害包括城市供水量减少、泉水枯竭,生态系统恶化,地面沉降和地面塌陷等。主要都是因为超采所带来的地下水降落漏斗造成的。由于这种降落漏斗的存在及扩大,地表水会自动向地下水进行补给,严重时则可能导致河流流量减少,湖泊和池塘干涸,泉水枯竭等情况,不但严重破坏地表水和其所带来的休闲和风景等人文价值,甚至连许多因水而成的历史人文景观也会遭到巨大的影响。　　　　（三）如何解决城市建设中对水的人文价值的影响　　　1.合理地进行土地规划　　城市建设的过程中必然带来土地的大量的使用和开发,如何使用这些土地将对城市的环境产生巨大的影响。在土地利用的规划布局中应当尽量避免在城市上游修建不必要的水库,以免损害河流的自然功能和减少下游的流量;应当尽量避开在重要的地下水补给区进行高强度的建设,保证地下水的补给,达到对水资源索取和补偿的平衡;尽量将用地控制在合理的使用强度之内,避免由于超出环境承载能力而造成破坏性的影响。　　　2.河流、湖泊和湿地的保护和利用　　 河流、湖泊和湿地不仅仅是重要的水源地和地下水补给区,同时还具有重要的生态价值和人文价值,我们在对其规划中应当尽量避免单一目标的规划,结合保护和利用,实现其多种价值。3.加强废水、污水排放的规划和管理　　对水体的污染大多是由于废水和污水排放量超出水体的净化能力而引起的,因此我们向自然水体中排放的应当是经过处理的废水和污水。不论是经过污水处理厂、人工污水处理湿地或是什么别的方式,经过规划和管理的排放是应当且必须的。　　4.创造性的进行设计　　西湖今日被誉为“人间天堂”,但这天堂也不是自古而来,而是经人不断改造和治理才逐渐形成的。今天的设计者,完全可以从这些古代的案例中吸取经验,对水进行创造性的设计,既满足水的使用功能,又增加水的人文价值。　　二、工业废水的处理工业废水的处理虽然早在19世纪末已经开始,并且在随后的半个世纪进行了大量的试验研究和生产实践,但是由于许多工业废水成分复杂,性质多变,至今仍有一些技术问题没有完全解决。文中就工业废水处理方法及发展趋势进行一下分析探讨。 工业废水是指工业生产过程中产生的废水、污水和废液,其中含有随水流失的工业生产用料、中间产物和产品以及生产过程中产生的污染物。随着工业的迅速发展,废水的种类和数量迅猛增加,对水体的污染也日趋广泛和严重,威胁人类的健康和安全。因此,对于保护环境来说,工业废水的处理比城市污水的处理更为重要。（一）工业废水分类及处理的基本原则工业废水分类通常有以下三种:第一种是按工业废水中所含主要污染物的化学性质分类,含无机污染物为主的为无机废水,含有机污染物为主的为有机废水。例如电镀废水和矿物加工过程的废水,是无机废水;食品或石油加工过程的废水,是有机废水。第二种是按工业企业的产品和加工对象分类,如冶金废水、造纸废水、炼焦煤气废水、金属酸洗废水、化学肥料废水、纺织印染废水、染料废水、制革废水、农药废水、电站废水等。第三种是按废水中所含污染物的主要成分分类,如酸性废水、碱性废水、含氰废水、含铬废水、含镉废水、含汞废水、含酚废水、含醛废水、含油废水、含硫废水、含有机磷废水和放射性废水等。前两种分类法不涉及废水中所含污染物的主要成分,也不能表明废水的危害性。第三种分类法,明确地指出废水中主要污染物的成分,能表明废水一定的危害性。处理的基本原则:1.优先选用无毒生产工艺代替或改革落后生产工艺,尽可能在生产过程中杜绝或减少有毒有害废水的产生。2.在使用有毒原料以及产生有毒中间产物和产品过程中,应严格操作、监督,消除滴漏,减少流失,尽可能采用合理流程和设备。3.含有剧毒物质废水,如含有一些重金属、放射性物质、高浓度酚、氰废水应与其它废水分流,以便处理和回收有用物质。4.流量较大而污染较轻的废水,应经适当处理循环使用,不宜排入下水道,以免增加城市下水道和城市污水处理负荷。 5.类似城市污水的有机废水,如食品加工废水、制糖废水、造纸废水,可排入城市污水系统进行处理。6.一些可以生物降解的有毒废水,如酚、氰废水,应先经处理后,按允许排放标准排入城市下水道,再进一步生化处理。7.含有难以生物降解的有毒废水,应单独处理,不应排入城市下水道。工业废水处理的发展趋势是把废水和污染物作为有用资源回收利用或实行闭路循环。（二）废水处理方法可按其作用分为四大类:物理处理法、化学处理法、物理化学法和生物处理法。主要工业废水特点与处理方法1.农药废水的特点及其处理方法农药品种繁多,农药废水水质复杂。其主要特点是:（1)污染物浓度较高,化学需氧量(COD)可达每升数万mg;（2)毒性大,废水中除含有农药和中间体外,还含有酚、砷、汞等有毒物质以及许多生物难以降解的物质;（3)有恶臭,对人的呼吸道和粘膜有刺激性;（4)水质、水量不稳定。因此,农药废水对环境的污染非常严重。农药废水处理的目的是降低农药生产废水中污染物浓度,提高回收利用率,力求达到无害化。农药废水的处理方法有活性炭吸附法、湿式氧化法、溶剂萃取法、蒸馏法和活性污泥法等。但是,研制高效、低毒、低残留的新农药,这是农药发展方向。一些国家已禁止生产六六六等有机氯、有机汞农药,积极研究和使用微生物农药,这是一条从根本上防止农药废水污染环境的新途径。2.食品工业废水污染特点及其处理方法 食品工业原料广泛,制品种类繁多,排出废水的水量、水质差异很大。废水中主要污染物有（1)漂浮在废水中固体物质,如菜叶、果皮、碎肉、禽羽等;（2)悬浮在废水中的物质有油脂、蛋白质、淀粉、胶体物质等;（3)溶解在废水中的酸、碱、盐、糖类等;（4)原料夹带的泥砂及其他有机物等;（5)致病菌毒等。食品工业废水的特点是有机物质和悬浮物含量高,易腐败,一般无大的毒性。其危害主要是使水体富营养化,以致引起水生动物和鱼类死亡,促使水底沉积的有机物产生臭味,恶化水质,污染环境。　　食品工业废水处理除按水质特点进行适当预处理外,一般均宜采用生物处理。如对出水水质要求很高或因废水中有机物含量很高,可采用两级曝气池或两级生物滤池,或多级生物转盘或联合使用两种生物处理装置,也可采用厌氧—需氧串联的生物处理系统。3.造纸工业废水处理　　造纸废水主要来自造纸工业生产中的制浆和抄纸两个生产过程。制浆是把植物原料中的纤维分离出来,制成浆料,再经漂白;抄纸是把浆料稀释、成型、压榨、烘干,制成纸张。这两项工艺都排出大量废水。制浆产生的废水,污染最为严重。洗浆时排出废水呈黑褐色,称为黑水,黑水中污染物浓度很高,BOD高达5—40g /L,含有大量纤维、无机盐和色素。漂白工序排出的废水也含有大量的酸碱物质。抄纸机排出的废水,称为白水,其中含有大量纤维和在生产过程中添加的填料和胶料。造纸工业废水的处理应着重于提高循环用水率,减少用水量和废水排放量,同时也应积极探索各种可靠、经济和能够充分利用废水中有用资源的处理方法。例如浮选法可回收白水中纤维性固体物质,回收率可达95,澄清水可回用;燃烧法可回收黑水中氢氧化纳、硫化钠、硫酸钠以及同有机物结合的其他钠盐。中和法调节废水pH值;混凝沉淀或浮选法可去除废水中悬浮固体;化学沉淀法可脱色;生物处理法可去除BOD,对牛皮纸废水较有效;湿式氧化法处理亚硫酸纸浆废水较为成功。用厌氧技术处理造纸废水也是国内常采用的方法之一，它具有高效率回收沼气产生的能量、占地面积小等特点，该方法是在无氧的条件下，通过厌氧菌的作用，使废水中的大分子有机物发生降解，产生沼气和小部分的微小物质（污泥）。造纸废水在经过絮凝、初沉、均衡、调制后，在上流式厌氧反应器发生转化反应，可获得85%的能量以甲烷的形式存在，再以热或电的形式回收。此外国内外也采用反渗透、超过滤、电渗析等方法处理造纸工业废水均取得了较好的效果。4.印染工业废水处理　　印染工业用水量大,通常每印染加工1t纺织品耗水100-200t,其中80%-90%以印染废水排出。常用的治理方法有回收利用和无害化处理。回收利用:（1)废水可按水质特点分别回收利用,如漂白煮炼废水和染色印花废水的分流,前者可以对流洗涤。一水多用,减少排放量;（2)碱液回收利用,通常采用蒸发法回收,如碱液量大,可用三效蒸发回收,碱液量小,可用薄膜蒸发回收;（3)染料回收,如士林染料可酸化成为隐巴酸,呈胶体微粒,悬浮于残液中,经沉淀过滤后回收利用。　　无害化处理可分:（ 1)物理处理法有沉淀法和吸附法等。沉淀法主要去除废水中悬浮物;吸附法主要是去除废水中溶解的污染物和脱色。（2)化学处理法有中和法、混凝法和氧化法等。中和法在于调节废水中的酸碱度,还可降低废水的色度;混凝法在于去除废水中分散染料和胶体物质;氧化法在于氧化废水中还原性物质,使硫化染料和还原染料沉淀下来。（3)生物处理法有活性污泥、生物转盘、生物转筒和生物接触氧化法等。为了提高出水水质,达到排放标准或回收要求往往需要采用几种方法联合处理。5.冶金废水治理及发展趋　　冶金废水的特点是水量大、种类多、水质复杂多变。按废水来源和特点分类,主要有冷却水、酸洗废水、洗涤废水(除尘、煤气或烟气)、冲渣废水、炼焦废水以及由生产中凝结、分离或溢出的废水等。冶金废水治理发展的趋势:（1)发展和采用不用水或少用水及无污染或少污染的新工艺、新技术,如用干法熄焦,炼焦煤预热,直接从焦炉煤气脱硫脱氰等;（2)发展综合利用技术,如从废水废气中回收有用物质和热能,减少物料燃料流失,（3)根据不同水质要求,综合平衡,串流使用,同时改进水质稳定措施,不断提高水的循环利用率;（4)发展适合冶金废水特点的新的处理工艺和技术,如用磁法处理钢铁废水具有效率高,占地少,操作管理方便等优点。三、城市的污水处理（一）生物膜技术 通过选育和培养高效的微生物菌种，制成制剂，高密度直接投放到待处理污水，形成生物膜，对污水进行降解和净化。专家介绍，与传统的活性淤泥法相比，生物膜技术应用于城市污水处理具有五大技术优势：一是投资省。目前国内的城市污水处理厂基础建设投资大，需要大量的机械设备、管网和其他工程设施，投资成本每吨污水处理在1000元左右；而应用生物膜技术投资设备少，占地小，处理每吨污水不到500元，相比节约成本50%以上。二是运行费用低。据测算，目前国内城市污水处理厂的直接运行成本，一般在每天处理每吨污水0.5~0.8元之间；而应用生物膜技术处理污水每天每吨只需0.2元左右。三是淤泥少，没有“二次污染”。采用传统的活性淤泥法处理城市污水，常由于大量淤泥的堆放造成对环境的“二次污染”；而相同条件下制成生物膜的微生物菌一旦把污水净化后，便会由于缺乏“营养”而自动消亡，不会造成“二次污染”。四是效率高。生物膜表面积大，微生物菌密度高，每克制剂的微生物菌含量达50~200亿个，大大高于淤泥中的自然微生物活性成份，同时还可以多次投放，方便快捷，处理效果明显优于传统的活性淤泥法。采用生物膜技术，不仅能够有效治理湖泊的富营养化，而且有助于修复和强化湖泊生态功能，提高水体自净能力。五是适合城市生活小区等小规模、有机负荷不高的污水处理。应用生物膜技术投资省，运行费用低，并可节省管网建设成本，处理城市生活小区等城市污水具有活性淤泥法不可比拟的优势。（二）生物接触氧化法。 生物接触氧化法，是一种介于活性污泥法和生物膜法的污水生物处理技术，兼备两者的优点。其主要构筑物为生物接触氧化池，池内充填填料。已经充氧的污水以一定的流速流经被其浸没的填料，在填料上形成生物膜。污水与生物膜广泛接触，在生物膜上微生物的作用下，有机污染物得到去除，污水得到净化。由于池内具备适于微生物栖息增殖的良好环境条件，因此，生物膜上生物相丰富、食物链长、微生物浓度高、活性强，不产生污泥膨胀，污泥生成量少，且易于沉淀。生物接触氧化法具有多种净化功能，除有效地去除有机物外，如运行得当，还能够脱氧和除磷。　　生物接触氧化法的关键部位是填料。传统的蜂窝状塑料管较易堵塞，现在常采用吊挂式软性填料和悬浮或半悬浮球形填料，能有效地防止堵塞，且面积较大，处理效果好。　　生物接触氧化法是住宅小区生活污水处理较早的采用的技术之一，其主体工艺流程为：　　原污水→初沉池→接触氧化池→二沉池→消毒池→排放　　初沉池、二沉池均为竖流式沉淀池，上升流速分别为0.6～0.8mm/s和0.3~0.4mm/s。采用梯形直管填料，池中心廊道式射流曝气，气水比为10：1~12：1，停留时间为2.5~3.3h。设计进水平均BOD5=200mg/L，出水BOD5=20mg/L。　　（三）两段活性污泥法。 两段活性污泥法，简称AB法。该法把污水管道、污水处理厂视为一个污水处理系统。其工艺特点是：不设初淀池，A段高负荷，B段低负荷，A、B两段污泥分别回流，充分利用污水管道中的微生物，为不同时期生长的优势微生物种群创造良好的环境条件，让其充分发挥作用，耐冲击负荷能力强，处理效果稳定。其主体工艺流程为：　　原污水→格栅→顶曝气调节池→A段曝气池→A段沉淀池→B段曝气池→B段沉淀池→排放　　该类设备，采用自吸式射流曝气机、无支架的污泥悬浮型生物填料、侧向流坡形斜板沉淀池等先进技术。BOD5去除率为90%，COD去除率为80%。　　（四）序批式活性污泥法。序批式活性污泥法，简称SBR法。原则上，SBR法的主体工艺设备只有一个间隙反应器，在一个运行周期中，按运行次序，分为进水、反应、沉淀、排水和闲置五个阶段。SBR法的关键设备滗水器的研制，已取得长足的发展。目前常用的滗水器，有虹吸式、旋转式和套筒式三种。SBR法工艺简单、节省费用，理想的推流过程使生化反应推力大、效率高，运行方式灵活，脱氮除磷效果好，没有污泥膨胀，耐冲击负荷、处理能力强。其主体工艺流程为：　　原污水→调节池→SBR反应池→消毒池→出水　　采用该工艺流程的上海某污水处理站设计平均流量750m3/d,进水水质BOD5=200mg/LSS=250mg/L,TN=40mg/L,NH4=20mg/L,出水水质达到黄浦江上游污水排放标准，即BOD5＜30mg/L，SS＜30mg/L,NH4＜10mg/L,TN＜20mg/L。　　（五）厌氧生物滤池。 厌氧生物滤池是一种内部装有填料作为微生物载体的厌氧生物膜法处理装置。厌氧微生物附着载体的表面生长，当污水自下而上升式通过载体所构成的固定床层时，在厌氧微生物作用下，污水中的有机物得以厌氧分解，并产生沼气。厌氧生物滤池有多种变型，填料的发展迅速，其工艺流程为：　　进水→沉淀池→厌氧消化池→厌氧生物滤池→拔风管→氧化沟→进气出水井→排水　　污水经沉淀池预处理后进入厌氧消化池进行水解和酸化，可提高污水的可生化性，为后续处理创造条件。在拔风系统作用下，生物滤池处于兼氧状态，阻止了污水中甲烷细菌的产生，使整个系统仍处于酸性阶段，而氧化沟内溶解氧一般可稳定在1.5～2.8mg/L，污水在此进一步好氧处理。该工艺的实质类似于A/O法，但兼性厌氧生物滤池使厌氧段得到强化。拔风系统是处理过程的关键。其主要优点是不耗能、造价低、管理简单、无噪声、无异味、挂膜快、剩余污泥量少、出水水质好、运行效果稳定。　（六）粉末活性炭吸附技术粉末活性炭在污水处理中的使用已有70年左右的历史。自从美国首次使用粉末活性炭去除氯酚产生的嗅味以后，活性炭成为给水处理中去除色、嗅、味和有机物的有效方法之一。国外对粉末活性炭吸附性能作的大量研究表明：粉末活性炭对三氯苯酚、二氯苯酚、农药中所含有机物，三卤甲烷及前体物以及消毒副产物三氯醋酸、二氯醋酸和二卤乙腈等等均有很好的吸附效果，对色、嗅、味的去除效果已得到公认。可用于提高污水处理厂出水水质。（七）曝气生物滤池法该工艺是一种淹没式上向流生物滤池，其滤料为比重小于1 的球形颗粒并漂浮在水中。通过硝化和反硝化作用净化水质，其处理能力大大高于活性污泥法，并能达到很高的排放水质标准。四.总结 当世界进入21世纪,进入一个快速城市化的发展时期时,在我们对城市进行规划和建设的过程中,完全有理由且应当充分重视水的价值并慎重地对待它。工业废水的处理虽然早在19世纪末已经开始,并且在随后的半个世纪进行了大量的试验研究和生产实践,但是由于许多工业废水成分复杂,性质多变,至今仍有一些技术问题没有完全解决，因此实现工业废水的根本治理问题仍不容忽视。尽管城市污水处理的发展趋势，是集中处理取代分散处理，但笔者认为，小型生活污水处理站，在我国的一些中小型城市，还将存在相当长的时期，所以，其技术开发和设备研制应予以高度重视。参考文献:[1]李砚阁,雷志栋等编著.地下水系统保护研究.中国环境科学出版社.2008年8月第1版.[2]邹家庆,工业废水处理技术[M]化学工业出版社2003.8李佩芳，万金泉，唐霞等.废纸造纸废水生化处理生物相的研究[J].[3]罗王景，郭静，张大群.厌氧序批式活性污泥法（ASBR）特性分析[J].给水排水，1997，4.[4]石亮民.介绍一种小型污水处理站.给水排水，1993.8'