黃向鵬，谷 勇 ，吳 昊

（1.西南林業(yè)大學(xué) 環(huán) 境科學(xué)與工程學(xué)院，云南 昆 明650224；2.中國林業(yè)科學(xué)研究院資源昆蟲研究所，云南 昆 明650224）

1 引言

水污染問題已經(jīng)成為社會(huì)的焦點(diǎn)之一。水體污染主要是由于工業(yè)“三廢”及生活污水的任意排放，農(nóng)業(yè)活動(dòng)中農(nóng)藥、化肥的大量使用等造成的。水體污染的危害主要有危害人體健康，易引發(fā)傳染病，影響水生生物的生長，導(dǎo)致河道內(nèi)魚類大量死亡，此外，還有制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展，阻礙工業(yè)發(fā)展的弊端等［1，2］。

水體污染是指當(dāng)排入水域的污水、廢水、各種廢棄物等污染物質(zhì)超過水體自凈能力時(shí)，水質(zhì)就受到了污染［3］。21世紀(jì)以來，水體嚴(yán)重污染的現(xiàn)象時(shí)常發(fā)生，如江蘇太湖的藍(lán)藻事件，廣東北江中上游河段鉈等重金屬超標(biāo)事件，山西潞城的煤化工廠的苯胺泄漏入河事件等。水體中的污染物主要有Hg、Ag等重金屬離子，As、P、N等非重金屬離子及其它的有毒有害物質(zhì)、懸浮物等。對于水污染日益嚴(yán)重的現(xiàn)象，應(yīng)當(dāng)從源頭上進(jìn)行治理，主要有物理方法、化學(xué)方法、生物方法以及物化、化生、物生等相結(jié)合的方法。下面將簡單介紹幾種常見的污水處理方法，SBR污水處理技術(shù)、氧化溝污水處理法、化學(xué)混凝法等，這些污水處理技術(shù)具有不同的特點(diǎn)及適用條件。

2 污水處理技術(shù)

2.1 SBR污水處理技術(shù)

SBR，為序批式活性污泥法的簡稱，從傳統(tǒng)的活性污泥法改進(jìn)而來，在國內(nèi)外廣受歡迎的污水生物處理技術(shù)。SBR污水處理工藝流程如圖1所示。

SBR處理工序是間歇、周期性的，整個(gè)運(yùn)行過程分成進(jìn)水期、反應(yīng)期、沉降期、排水期和閑置期，各個(gè)運(yùn)行期在時(shí)間上按序排列，稱為一個(gè)運(yùn)行周期［4］。在進(jìn)水期時(shí)，要求反應(yīng)池中殘存著高濃度的活性污泥混合液，不斷進(jìn)行曝氣，使污泥再生；在反應(yīng)期能夠去除大量的BOD，對污水進(jìn)行脫氮、除磷處理等；在沉降期具有澄清出水、濃縮污泥的作用；在排水階段，經(jīng)處理達(dá)到一定要求的水排出處理系統(tǒng)，剩余污泥被引出排放，閑置期是為下一個(gè)運(yùn)行周期創(chuàng)造良好的初始條件［5，6］。此流程主要處理高濃度的BOD及氨氮廢水。

圖1 SBR工藝流程

近年來，SBR污水處理技術(shù)在我國具有廣闊的前景。北京同仁堂藥酒廠、上海中藥三廠以及上海乳制品一廠均采用此工藝，發(fā)現(xiàn)此工藝的污水處理效果極好［7］；SBR技術(shù)對造紙廢水中的COD具有較強(qiáng)的去除能力，真菌對造紙廢水活性污泥具有生物強(qiáng)化作用［8］；采用SBR＋過濾工藝進(jìn)行綜合處理煤制甲醇廢水，能夠有效降低廢水中主要污染物的含量，出水水質(zhì)能達(dá)到排放要求［9］；研究表明，采用SBR工藝對小型污水處理廠及垃圾滲濾液的廢水進(jìn)行生物脫氮除磷處理，具有較高地去除效率［10，11］。

SBR污水處理技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是水質(zhì)較好，速度快，工藝簡單，造價(jià)低；對高濃度有機(jī)廢水中氮、磷、硫的去除效果獨(dú)特；沉淀性能較好，污水處理效果大幅提升等［12～15］。當(dāng)然，此方法也有其缺點(diǎn)，主要是設(shè)備長時(shí)間閑置，不能夠得到充分利用；不適用于大型處理廠；在我國北方寒冷地區(qū)，受溫度限制，易出現(xiàn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象等［15～17］。

2.2 氧化溝法

氧化溝法是城市生活污水處理常見的方法，是利用活性污泥中的微生物通過分解、合成完成自身生長過程來處理凈化污水的技術(shù)［18］。

氧化溝處理污水的主要原理是將污水處理過程中的反應(yīng)池設(shè)置為橢圓形（圖2），污水和活性污泥在溝內(nèi)進(jìn)行幾十圈甚至更多的循環(huán)，并利用曝氣器對反應(yīng)池不斷進(jìn)行曝氣，讓其進(jìn)行水平流動(dòng)，再排出系統(tǒng)從而達(dá)到污水進(jìn)化的效果［19］。氧化溝系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)通常包括氧化溝池體、曝氣設(shè)備、進(jìn)水出水設(shè)備、導(dǎo)流和混合裝置以及附屬構(gòu)筑物等。該方法主要處理水體中的BOD5，去除N、COD、SS等。常見的氧化溝類型有Orbal氧化溝、一體化氧化溝、T型氧化溝等，它們的工藝也有微妙的差別［19］。

圖2 氧化溝反應(yīng)池示意

采用改良型氧化溝工藝對草漿廢水進(jìn)行處理后，出水水質(zhì)可達(dá)到造紙工業(yè)水污染物排放的國家標(biāo)準(zhǔn)［20］；根據(jù)四川某合建式一體化氧化溝工藝特點(diǎn)和運(yùn)行情況，針對其生物除磷的特點(diǎn)，分析其除磷的優(yōu)勢和存在的不足，可以提出改善措施和建議［21］；研究表明，奧貝爾氧化溝應(yīng)用于城市污水處理時(shí)出水指標(biāo)均達(dá)到國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)［22］；增加氧化溝的曝氣量，可以使污水在處理過程中出現(xiàn)流動(dòng)分層現(xiàn)象［23］。

氧化溝污水處理技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是該方法處理效果好、運(yùn)行穩(wěn)定，污泥量少，構(gòu)筑物少運(yùn)行管理方便，運(yùn)行費(fèi)用低等［24～26］。

2.3 化學(xué)混凝法

化學(xué)混凝法是向廢水中加入一定的化學(xué)混凝劑，破壞膠體的穩(wěn)定性，使細(xì)小懸浮顆粒和膠體微粒聚集成較粗大的顆粒而沉淀，并與水分離，以污泥形式排出，從而達(dá)到凈化的目的［27］?；瘜W(xué)混凝法可以去除水體中的BOD，COD，SS等［28］。

化學(xué)混凝法可以應(yīng)用于處理制革廢水的重金屬離子，造紙廢水中高濃度的COD，受污染的采油廢水等。利用化學(xué)混凝法對制革廢水中的Cr6＋、總鉻的去除效果發(fā)現(xiàn)，以不同的絮凝劑為基礎(chǔ)，聚合硫酸鐵投藥量較小，處理效果好［29］；以PAC作為混凝劑，PAM 作為助凝劑聯(lián)合處理洛陽市龍翔造紙廠的生產(chǎn)廢水時(shí)，對CODcr的去除效率較高［30］；利用聚合氯化鋁和聚合硫酸鐵混凝處理城市生活污水，效果較好［31］。

化學(xué)混凝法主要是根據(jù)廢水中膠體顆粒的穩(wěn)定性來進(jìn)行污水處理的，膠體的結(jié)構(gòu)具有穩(wěn)定性，主要是由于膠體微粒具有帶電性、水化作用。在污水處理的過程中，膠體顆粒會(huì)出現(xiàn)脫穩(wěn)的現(xiàn)象，形成大顆粒絮體，從而達(dá)到污水處理的效果。其中，混凝機(jī)理可分為壓縮雙電層、吸附電中和、吸附架橋、沉淀物網(wǎng)捕四種，影響混凝效果的因素有廢水水質(zhì)、混凝劑、水利條件［28］。

化學(xué)混凝法在運(yùn)行的過程中，它的優(yōu)缺點(diǎn)也漸漸顯現(xiàn)出來［32］。優(yōu)點(diǎn)主要是混凝劑種類繁多，無二次污染，高效、無毒，應(yīng)用前景廣闊，缺點(diǎn)主要是技術(shù)不夠先進(jìn)，要向廢水中不斷投藥，成本較高等。

2.4 MBR污水處理技術(shù)

MBR，即膜生物反應(yīng)器，是以酶、微生物或動(dòng)植物細(xì)胞為催化劑進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)或生化轉(zhuǎn)化，同時(shí)借助膜分離技術(shù)裝置不斷的分離出反應(yīng)產(chǎn)物并截留催化劑而進(jìn)行反應(yīng)的裝置［33］，主要有膜組件、生物反應(yīng)器、物料輸送三部分組成。MBR污水處理技術(shù)近年來在國內(nèi)外已經(jīng)取得了飛速的發(fā)展，是一種高效的污水處理技術(shù)。其工藝流程主要是原水→格柵→調(diào)節(jié)池→提升泵→生物反應(yīng)器→循環(huán)泵→膜組件→消毒裝置→中水貯池→中水用水系統(tǒng)等。

MBR污水處理工藝的原理是利用膜分離裝置將反應(yīng)池中污水的水與泥分離，并利用大量的微生物有效地降解污水中各種有機(jī)物，將反應(yīng)器內(nèi)的硝化細(xì)菌轉(zhuǎn)化污水中的氨氮，通過中空纖維膜進(jìn)行高效的固液分離出水，從而達(dá)到水質(zhì)得到凈化的目的［33，34］。MBR技術(shù)的形成起始于20世紀(jì)60～80年代，并不斷改進(jìn)發(fā)展。MBR污水處理工藝的特點(diǎn)是反應(yīng)池內(nèi)的微生物濃度濃度高，主要是由于微生物在里面不斷生長，具有較高的沖擊負(fù)荷，對污染物的去除效率較高，可以去除大量的細(xì)菌、病毒等。

利用MBR污水處理工藝對屠宰廢水進(jìn)行處理，并進(jìn)行中水回用，對其指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測測后可以發(fā)現(xiàn)，出水水質(zhì)良好，符合三級處理標(biāo)準(zhǔn)，可直接回用，實(shí)現(xiàn)了污水資源化［35］；荊門市某城鎮(zhèn)污水處理廠利用MBR污水處理工藝處理生活污水，采用MBR工藝能夠保證出水水質(zhì)，在污水處理方面具有傳統(tǒng)工藝不具備的優(yōu)點(diǎn)［36］；煤化工污水具有高含油、高氨氮、高COD污水的特點(diǎn)，利用MBR污水處理工藝處理污水，在實(shí)踐中可以實(shí)施［37］；利用MBR技術(shù)對制藥廢水進(jìn)行處理，具有較廣闊的前景［38］。

然而，隨著MBR工藝的不斷發(fā)展，其弊端也不斷顯現(xiàn)出來，主要是膜污染特別嚴(yán)重，這主要與膜材料的性質(zhì)有關(guān)，如表面電荷性質(zhì)、親疏水性、粗糙度等，還與料液的性質(zhì)、操作條件等有關(guān)；膜的造價(jià)昂貴，運(yùn)行費(fèi)用較高等。針對上述膜污染特別嚴(yán)重的狀況，可以通過改進(jìn)相關(guān)的膜材料，調(diào)節(jié)pH值，改進(jìn)運(yùn)行的工藝條件等方法解決［39］。目前MBR技術(shù)主要用于中水回用、城市污水處理、工業(yè)廢水處理、糞便污水處理、微污染飲用水凈化等領(lǐng)域［40］。

2.5 中和法

中和法是指利用化學(xué)法使廢水中pH值達(dá)到適宜范圍的過程，或者說是利用中和劑消除廢水中過量的酸或堿，使pH值為中性［41］。中和法通常有兩種情況，一種就是酸中和堿，另一種就是堿中和酸。通常，中和法的處理構(gòu)筑物都是在中和池里進(jìn)行。

中和法基本原理是，使酸性廢水或者堿性廢水中的OH－與H＋之間相互作用，生成弱解離的水分子，同時(shí)也有生成可溶解或難溶的鹽類，從而消除它們的有害作用。

利用堿性物質(zhì)中和法處理煤礦廢水，主要是通過用堿性物質(zhì)與硫酸亞鐵發(fā)生中和反應(yīng)生成Fe（OH）2和Fe（OH）3，來凈化煤礦排放水源，從而降低水的硬度［42］；利用中和法處理軋鋼漂洗廢水，利用CaO二次中和法可有效降低pH值，使離子沉淀進(jìn)一步去除，達(dá)到回收利用的目的或排放的標(biāo)準(zhǔn)［43］；利用中和法對廣東某包裝廠高濃度油漆廢水進(jìn)行處理，排出的廢水達(dá)到國家《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978—1996）二級排放標(biāo)準(zhǔn)［44］；利用酸堿中和反應(yīng)，對亞臨界和超臨界的水進(jìn)行處理，效果良好［45］。

中和法主要處理的是酸性、堿性廢水以及污染的重金屬離子等。該方法的優(yōu)點(diǎn)有酸堿中和可以節(jié)省處理原料，石灰石等材料容易獲取，缺點(diǎn)就是易造成二次污染。

除了上述的5種污水處理方法外，常見的污水處理方法還有離子交換法、活性污泥法、生物轉(zhuǎn)盤法、反滲透法等，它們具有不同的特點(diǎn)。

3 展望

近年來，我國的污水處理技術(shù)已經(jīng)取得了突破性進(jìn)展。面對我國污水處理存在的問題，需要轉(zhuǎn)變原有思維觀念，從生態(tài)文明的角度出發(fā)，探尋綠色的污水處理技術(shù)，改變原有污水處理耗能高、資源能源回收少、產(chǎn)生二次污染等問題［46］。再生水利用技術(shù)已經(jīng)越來越受歡迎，經(jīng)過污水處理廠處理過的水，我們可以用來沖洗馬路，可以用來澆灌道路兩旁的綠化帶。對于水污染日益嚴(yán)重的問題，最好的方法是從源頭上減少水體的污染。不斷改進(jìn)我國的污水處理技術(shù)，將投資小、效率高的處理技術(shù)投入運(yùn)行，不斷改革創(chuàng)新。

我國是一個(gè)非常重視環(huán)境保護(hù)的國家，隨著我國的發(fā)展，環(huán)境問題將越來越突出，在不久的將來，高級氧化技術(shù)、基因工程、生態(tài)處理與生態(tài)修復(fù)、混凝－動(dòng)態(tài)膜濃縮技術(shù)等都會(huì)被廣泛地運(yùn)用，更好地保護(hù)水體環(huán)境［47，48］。

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