污水處理：守護(hù)生態(tài)與未來的關(guān)鍵之舉
一、污水處理的方法知多少
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（一）物理法：簡單有效的分離術(shù)
物理法在污水處理中起著重要的作用。重力分離利用物質(zhì)的重力差異，使較重的固體物質(zhì)自然沉淀，從而實(shí)現(xiàn)與水的分離。例如，在沉砂池中，通過重力作用去除無機(jī)砂粒。離心分離則是利用懸浮物和廢水質(zhì)量不同，所受離心力不同的原理，實(shí)現(xiàn)懸浮物和廢水的分離。諸城市吉豐機(jī)械科技有限公司的廢水處理中，就采用了物理處理法，如篩濾截留，通過格柵與篩網(wǎng)，斜置金屬柵條框架或利用穿孔濾板、金屬網(wǎng)構(gòu)成的過濾設(shè)備，去除廢水中粗大的懸浮物和漂浮物以及較細(xì)小的懸浮物。此外，沉淀法在廢水處理中應(yīng)用廣泛，基本原理是利用重力作用使廢水中重于水的固體物質(zhì)下沉，可用于去除無機(jī)砂粒、懸浮狀有機(jī)物、生物污泥等。氣浮法用于分離比重與水接近或比水小的細(xì)微顆粒污染物，通過在廢水中通入空氣產(chǎn)生大量細(xì)小氣泡，使其附著于細(xì)微顆粒污染物上，形成比重小于水的浮體上浮至水面，從而實(shí)現(xiàn)分離。離心分離使含有懸浮物的廢水在設(shè)備中高速旋轉(zhuǎn)，根據(jù)離心力的產(chǎn)生方式，可分為旋流分離器和離心機(jī)兩種類型。
（二）化學(xué)法：化學(xué)反應(yīng)的神奇力量
化學(xué)法在污水處理中也不可或缺?；炷ㄊ窍蛭鬯屑尤牖炷齽?，使膠粒物質(zhì)發(fā)生凝聚和絮凝而分離出來，凈化廢水。中和法用于處理酸性或堿性廢水，使其變?yōu)橹行裕阌诤罄m(xù)處理。氧化還原法可處理溶解在水中的化學(xué)物質(zhì)，形成穩(wěn)定的化學(xué)原料，還能去除廢水中的多種劇毒和高毒污染物?；瘜W(xué)沉淀法主要處理水中的可溶性鹽，向污水中加入化學(xué)物質(zhì)，通過化學(xué)反應(yīng)將溶解在水中的化學(xué)物質(zhì)變成水不溶性物質(zhì)，再通過沉淀進(jìn)一步分離。離子交換法是通過離子交換器上的離子與水中的離子交換來去除水中有害離子，在工業(yè)廢水處理中，主要用于回收貴金屬離子等。廢水化學(xué)處理法在廢水處理發(fā)展初期就開始應(yīng)用，能迅速有效地去除廢水中的懸浮物和 BOD，雖化學(xué)藥劑昂貴且處理后產(chǎn)生大量難以脫水的污泥，但隨著許多化學(xué)處理藥劑和設(shè)備的問世，價(jià)格逐漸降低，其應(yīng)用日益廣泛。
（三）生物法：微生物的生態(tài)凈化
生物法利用微生物的新陳代謝功能凈化污水?；钚晕勰喾ㄊ抢没钚晕勰嗳コ龔U水中有機(jī)物的處理工藝過程，系統(tǒng)中包括水系統(tǒng)、泥系統(tǒng)和氣系統(tǒng)，主要設(shè)備為曝氣池和二次沉淀池。生物膜法使污水連續(xù)流經(jīng)固體填料，在填料上形成污泥垢狀的生物膜，生物膜上繁殖大量微生物，吸附和降解水中的有機(jī)污染物。生物方法處理廢水時(shí)，可通過工藝改造，如將兩個并聯(lián)的好氧生化池改為二級串聯(lián)生化池，除去外置膜生物反應(yīng)器采用國產(chǎn)浸沒式膜裝置，膜裝置直接浸沒放置在低負(fù)荷濃縮池內(nèi)，將固定了專性除油微生物的粉狀載體添加至膜生物反應(yīng)器中，形成動態(tài)膜等措施，獲得良好的處理效果。此外，生物降解在自然界物質(zhì)循環(huán)中起重要作用，微生物通過氧化還原、脫羧、脫氨、水解等生物化學(xué)過程把有機(jī)物逐步轉(zhuǎn)化為無機(jī)物，從而使廢水得到凈化。參與廢水中有機(jī)物生物降解的微生物有細(xì)菌、真菌、藻類、原生動物和后生動物等，它們在廢水處理中發(fā)揮著不同的作用。
二、污水處理的流程全解析
（一）一級處理：初步篩選與調(diào)節(jié)
一級處理又稱污水物理處理，主要通過簡單的沉淀、過濾或適當(dāng)?shù)钠貧?，以去除污水中的懸浮物，調(diào)整 pH 值及減輕污水的腐化程度。常用的處理方法有篩濾法、重力沉淀法、浮選法和預(yù)曝氣法等。篩濾法通過格柵和篩網(wǎng)分離污水中呈懸浮狀態(tài)的污染物，格柵主要用于截留污水中大于柵條間隙的漂浮物，防止管道、機(jī)械設(shè)備及其他裝置的堵塞。沉淀法利用重力沉降分離廢水中呈懸浮狀態(tài)的污染物，主要構(gòu)筑物有沉砂池和沉淀池。沉砂池從廢水中分離比重較大的砂土等無機(jī)顆粒，沉淀池則去除污水中大部分可沉的懸浮固體，作為化學(xué)或生物化學(xué)處理的預(yù)處理。上浮法用于去除污水中漂浮的污染物，隔油池就是用來分離污水中顆粒較大的油品的。預(yù)曝氣法在污水進(jìn)入處理構(gòu)筑物以前進(jìn)行短時(shí)間曝氣，可產(chǎn)生自然絮凝或生物絮凝作用，氧化廢水中的還原性物質(zhì)，吹脫污水中溶解的揮發(fā)物，增加污水中的溶解氧，減輕污水的腐化，提高污水的穩(wěn)定度。
（二）二級處理：深度凈化有機(jī)物
二級處理主要采用生物處理方法去除膠體和溶解狀態(tài)的有機(jī)污染物質(zhì)。生物法有多種，如活性污泥法、生物膜法等。活性污泥法的反應(yīng)器有曝氣池、氧化溝等，通過微生物處理污水，主要除去一級處理后污水中的有機(jī)物，去除率可達(dá) 90% 以上，使有機(jī)污染物達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。生物膜法包括生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化法和生物流化床等，利用附著在填料上的生物的吸附、氧化等作用，將污水中的有機(jī)污染物逐步氧化成二氧化氯、水或合成細(xì)胞物質(zhì)，使污水得到凈化。
（三）三級處理：進(jìn)一步提升水質(zhì)
三級處理是污水高級處理措施，進(jìn)一步處理難降解的有機(jī)物、氮和磷等。除磷最有效和實(shí)用的方法是化學(xué)沉淀法，投加石灰或鋁鹽、鐵鹽形成難溶性的磷酸鹽沉淀。除氮可采用生物硝化－反硝化法或物理－化學(xué)法，如吹脫法、折點(diǎn)氯化法和選擇性離子交換法。除有機(jī)物可采用活性炭吸附法、臭氧氧化法等。除無機(jī)物有離子交換、電滲析和反滲透等方法。除病原體可用鋁鹽和鐵鹽混凝沉淀，或用石灰在高 pH 值條件下混凝沉淀，也可用臭氧殺滅病毒。
（四）特殊排水處理：針對性的解決方案
對于含重金屬的廢水，可用化學(xué)沉淀法或離子交換法處理。放射性廢水采用衰變池處理，或用化學(xué)共沉淀法、離子交換法處理。含油廢水來自廚房食堂，一般采用隔油池處理。洗印廢水來自照片洗印，含銀、顯影劑、定影劑等有害物質(zhì)，含銀廢水可采用電解法回收銀，顯影劑可用化學(xué)氧化法處理。醫(yī)院的特殊排水應(yīng)先單獨(dú)收集并進(jìn)行消毒處理后在排入醫(yī)院的污水處理站，如結(jié)核病醫(yī)院污水每升可檢出結(jié)核桿菌幾十萬至幾百萬個，醫(yī)院污水中還含有消毒劑、藥劑、試劑等多種化學(xué)物質(zhì)，利用放射性同位素醫(yī)療手段的醫(yī)院污水還含有放射性物質(zhì)，需嚴(yán)格按照要求進(jìn)行處理。
三、污水處理廠的重要使命
污水處理廠在現(xiàn)代社會中扮演著至關(guān)重要的角色，肩負(fù)著環(huán)境保護(hù)、城市發(fā)展和資源利用等多方面的重要使命。
（一）去除污物，保護(hù)水環(huán)境
污水處理廠的主要作用之一就是去除污物，保護(hù)水環(huán)境。污水中含有大量的有機(jī)物、氮、磷等污物，若不加以處理直接排放，會對水體造成嚴(yán)重污染。以達(dá)州市第二城市生活污水處理廠為例，該廠運(yùn)用先進(jìn)的 AO+MBBR 工藝，通過填料為生化微生物提供固定的工作場所，增加生化池中的微生物量，高效去除污水中的氨氮和總氮等污染物。西安高新區(qū)第二污水處理廠擴(kuò)建工程項(xiàng)目，完成全年處理污水 2185.18 萬立方米，達(dá)標(biāo)處理率 100%，實(shí)現(xiàn) COD 減排量 794 噸，氨氮減排量 216 噸。這些污水處理廠嚴(yán)格執(zhí)行城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，將處理后的水安全排放到水體中，或用于農(nóng)業(yè)灌溉和工業(yè)生產(chǎn)，有效減少了對水環(huán)境的污染。
（二）提高水環(huán)境質(zhì)量
污水處理廠的建設(shè)運(yùn)行對于提高水環(huán)境質(zhì)量有著重要意義。隨著城市的發(fā)展，污水排放量不斷增加，如果不進(jìn)行有效的處理，水體生態(tài)環(huán)境將面臨巨大壓力。污水處理廠通過一系列的處理工藝，去除污水中的污染物，改善水體質(zhì)量。枝江市城市污水處理廠采用三級處理方式，即 AAO 工藝加上深度處理工藝，出水達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級 A 標(biāo)準(zhǔn)后流入長江流域枝江段，有效改善了當(dāng)?shù)氐乃h(huán)境質(zhì)量。同時(shí)，污水處理廠還能減少水體富營養(yǎng)化的發(fā)生，保護(hù)水生態(tài)系統(tǒng)的健康穩(wěn)定。例如，通過去除污水中的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，防止藻類過度繁殖，維護(hù)生態(tài)平衡。
（三）促進(jìn)城市可持續(xù)發(fā)展
污水處理廠對促進(jìn)城市可持續(xù)發(fā)展起著關(guān)鍵作用。一方面，它保障了城市生態(tài)環(huán)境的健康穩(wěn)定。城市水環(huán)境是城市生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，良好的水環(huán)境能夠提升城市的整體生態(tài)品質(zhì)。污水處理廠通過有效處理污水，減少了對自然水體的污染，為城市居民提供了更加清潔、舒適的生活環(huán)境。另一方面，它提高了城市居民的生活質(zhì)量。污水處理廠的運(yùn)行能夠有效防止水傳播疾病的發(fā)生，保障人民健康。同時(shí)，污水處理廠的建設(shè)和運(yùn)營還能帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，創(chuàng)造就業(yè)機(jī)會。例如，污水處理設(shè)施的建設(shè)需要大量的技術(shù)人員和設(shè)備，這為環(huán)保產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了機(jī)遇。此外，污水處理廠的發(fā)展也體現(xiàn)了城市對環(huán)保事業(yè)的重視，有助于提高人們的環(huán)境保護(hù)意識，推動社會環(huán)境保護(hù)事業(yè)的發(fā)展。
四、常見污水處理技術(shù)大盤點(diǎn)
（一）活性污泥法：多樣工藝顯身手
- 氧化溝系列：氧化溝工藝是活性污泥處理技術(shù)的變形與進(jìn)化產(chǎn)物，將水槽溝渠的首和尾互相連接，污水通過曝氣進(jìn)行氧化反應(yīng)。BOD5 去除率可達(dá) 97%，結(jié)構(gòu)較簡單、處理效果好。通道氧化過程包括四個優(yōu)化階段，在不同階段分別實(shí)現(xiàn)間歇曝氣和沉淀、使用立式曝氣器進(jìn)行硝化和反硝化反應(yīng)、除磷以及進(jìn)一步進(jìn)化加入二沉池與氧化溝形成一體化工藝，可更有效處理廢水并減少人員成本。
- A2/O 系列：A2/O 工藝又稱 A-A-O 工藝，是同時(shí)脫氮除磷的污水處理工藝。生物池分為厭氧、缺氧、好氧三個獨(dú)立區(qū)，不同微生物種類菌群搭配使污染物處理效率大大提高，穩(wěn)定性增加，且鮮少發(fā)生污泥膨脹現(xiàn)象。池中好氧區(qū)的供氧可選擇鼓風(fēng)曝氣、表面曝氣兩種方式。但該工藝污泥回流量大，能源消耗和設(shè)備運(yùn)行成本高，對運(yùn)行管理要求也高。
- SBR 系列：SBR 工藝又稱序批式活性污泥法，運(yùn)用間歇曝氣方式完成整個過程。序批過程按順序分為進(jìn)水、曝氣反應(yīng)、沉淀、排水、閑置待機(jī)五個工序，在同一容器中進(jìn)行。
- 傳統(tǒng) SBR 工藝：步驟包括在同一容器中注水、進(jìn)入容器后形成厭氧 — 缺氧 — 停止進(jìn)水 — 曝氣充氧 — 脫氮除磷 — 沉淀 — 出水的過程。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)總?cè)莘e利用率低，僅適用于較低的廢水體積。
- CAST 工藝：在傳統(tǒng) SBR 工藝和 ICEAS 工藝基礎(chǔ)上優(yōu)化，對于每一組 CAST 系統(tǒng)，通常有加水、反應(yīng)、沉淀、閑置和出水四個工藝，在四個池子中輪流運(yùn)轉(zhuǎn)工作。預(yù)反應(yīng)區(qū)位于每個池子前端，部分污泥回流回該區(qū)域。具有抗沖擊負(fù)荷、適應(yīng)水質(zhì)變化能力強(qiáng)，處理效果明顯等優(yōu)點(diǎn)，但每座池子需配備沉淀的潷水器和曝氣設(shè)備、控制系統(tǒng)，增加水頭損失，報(bào)廢率高，利用率低，且要求自動化程度較高。
- Unitank 工藝：同時(shí)擁有 SBR 和傳統(tǒng)活性污泥法兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，恒定水位，連續(xù)運(yùn)行，占用面積小，系統(tǒng)運(yùn)行靈活方便。
- CASS 工藝：在 SBR 的基礎(chǔ)上，池內(nèi)進(jìn)水一端增加生物選擇器，實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)水，間歇排水。反應(yīng)池分為生物選擇區(qū)（預(yù)反應(yīng)區(qū)）和主反應(yīng)區(qū)兩部分，具有去除污染物效果明顯，同時(shí)有較好脫氮除磷效果的特點(diǎn)。
（二）生物膜法：小型處理的優(yōu)選
- 生物轉(zhuǎn)盤法：由接觸反應(yīng)單元、驅(qū)動裝置、圓盤、旋轉(zhuǎn)軸等組成。微生物形成的生物膜附著在圓盤外表面，約 45% 的圓盤表面被淹沒在廢水中。工作過程中，圓盤上的生物膜與大氣和廢水交替接觸，形成厭氧、缺氧和好氧的交替環(huán)境。其特點(diǎn)有產(chǎn)生氣味對環(huán)境有一定影響、能源消耗低、管理便利、凈化效果好且不會堵塞、但占地面積較大等。
- 生物接觸氧化法：在生物接觸氧化池中充填填料，底部曝氣氧化，讓廢水浸沒填料，生物膜從填料中分離后隨水流進(jìn)入二沉池，達(dá)到凈化廢水目的。該工藝具有抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，生物膜中微生物種類多，活性生物的微生物數(shù)量多，不會產(chǎn)生污泥膨脹等特點(diǎn)，但也存在反應(yīng)池中曝氣不均勻，產(chǎn)水率較低等問題。
- 生物濾池法：與水處理中的一般濾池不同，生物濾池的濾床暴露在空氣中，污水通過布水器灑到濾床上，濾床下面有集水層和池底。污水沿載體表面流過濾床，和生長在載體上的微生物充分接觸，對污水中的有機(jī)物進(jìn)行吸附和分解，使污水得到凈化。采用該工藝處理后的出水水質(zhì)效果較好，運(yùn)行時(shí)抗水力沖擊能力強(qiáng)，耐低溫；生物膜易掛膜，啟動時(shí)間短。但需嚴(yán)格控制濾料的填充率和濾料選擇等參數(shù)，否則濾料會隨出水或在反沖洗水條件下出現(xiàn)流失狀況。
結(jié)尾總結(jié)
污水處理是一項(xiàng)關(guān)乎環(huán)境、民生和可持續(xù)發(fā)展的重要事業(yè)。正如古人云：“不積跬步，無以至千里；不積小流，無以成江海。” 污水處理雖看似微小，卻能匯聚成保護(hù)生態(tài)環(huán)境的強(qiáng)大力量。
污水處理的方法多樣，物理法通過簡單有效的分離術(shù)，為污水初步凈化奠定基礎(chǔ)；化學(xué)法利用化學(xué)反應(yīng)的神奇力量，去除水中有害物質(zhì)；生物法借助微生物的生態(tài)凈化功能，實(shí)現(xiàn)污水的深度處理。而污水處理的流程更是嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致，從一級處理的初步篩選與調(diào)節(jié)，到二級處理的深度凈化有機(jī)物，再到三級處理的進(jìn)一步提升水質(zhì)以及特殊排水處理的針對性解決方案，每一個環(huán)節(jié)都不可或缺。
污水處理廠肩負(fù)著去除污物、保護(hù)水環(huán)境，提高水環(huán)境質(zhì)量以及促進(jìn)城市可持續(xù)發(fā)展的重要使命。同時(shí)，常見的污水處理技術(shù)如活性污泥法和生物膜法，以其各自的特點(diǎn)在不同規(guī)模的污水處理中發(fā)揮著重要作用。
讓我們共同行動起來，重視污水處理，加大對污水處理技術(shù)的研發(fā)和投入，提高公眾的環(huán)保意識。只有這樣，我們才能守護(hù)好這一方碧水藍(lán)天，為子孫后代留下一個美麗宜居的地球家園。讓我們攜手共進(jìn)，為污水處理事業(yè)貢獻(xiàn)自己的一份力量，讓污水變清流，為生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展添磚加瓦。
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