李娜 平頂山天安煤業(yè)股份有限公司一礦

一、城市污水的主要來源分析

（一）城市居民生活污水

目前，我國社會經(jīng)濟迅速發(fā)展，城市居民生活水平和質(zhì)量進一步提高，強烈地刺激了居民消費，消費不僅帶來了城市經(jīng)濟發(fā)展，同時也帶來了各種生活垃圾，導(dǎo)致生活廢水劇增，且呈逐年增長趨勢，加大了城市發(fā)展和生態(tài)環(huán)境之間的矛盾。以前很長一段時間，針對生活污水處理和管理存在嚴重不足，技術(shù)不夠先進，管理不夠到位，無法很好地進行污水處理，甚至一些城市將生活污水直接排出河水，加重了城市水資源污染的程度，增加了城市污水處理的難度和成本，甚至破壞了城市水系統(tǒng)。作為城市污水的主要來源之一，生活污水處理難度大，且復(fù)雜，因此，一定要根據(jù)城市發(fā)展規(guī)劃和環(huán)境工程建設(shè)需求，采取切實可行的污水處理技術(shù)，做好污水處理管控。

（二）工業(yè)廢水的排放

我國已進入工業(yè)4.0時代，工業(yè)化水平不斷提升。工業(yè)廢水是工業(yè)生產(chǎn)排出的廢棄物，也是城市污水的主要構(gòu)成成分。伴隨工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)量的增加，工業(yè)廢水排放仍舊居高不下，相比生活污水，工業(yè)廢水成分更加復(fù)雜，且化學(xué)成分多，危害性更大。若無法有效處理工業(yè)廢水，把控廢水排放量，將會對城市居民生活用水、地下水和城市水資源造成不利影響。因此，相關(guān)部門應(yīng)加大工業(yè)廢水排放管理力度，健全相關(guān)法律法規(guī)，提高執(zhí)法檢查力度，保證無污染排放、零排放。此外，在工業(yè)廢水處理當中，相關(guān)企業(yè)和單位，也要積極引進先進的處理設(shè)備和工藝，實現(xiàn)污水處理技術(shù)創(chuàng)新，加大污水處理資金投入，加大環(huán)境保護力度。

（三）城市降水和部分受污染的地表水

隨著大氣污染程度的加劇，空氣中漂浮了大量小顆粒狀污染物，如粉塵、煙、霧等，甚至還包括有害氣體，如CO等。在雨水下落過程中，空氣內(nèi)的雜質(zhì)、有害物也會隨之流入地表水體，增加水體內(nèi)污染有機物的含量，影響城市水質(zhì)量。針對這一類水污染問題，需定期做好地表水監(jiān)測工作，結(jié)合城市規(guī)劃和環(huán)境工程建設(shè)情況，建立及完善地表水水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，做好數(shù)據(jù)跟蹤觀察與分析，為完善城市水質(zhì)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)提供數(shù)據(jù)支撐。

二、環(huán)境工程中城市污水處理常見技術(shù)類型

（一）活性污泥法

目前，活性污泥法是多數(shù)污水處理廠污水處理的方法之一，曝氣池、沉淀池、污泥回流系統(tǒng)等部分構(gòu)成了活性污泥法，其原理為通過懸浮生長的微生物絮體進行有機廢水一類好氧生物的處理?；钚晕勰啾闶俏⑸镄躞w，其主要組成成分為好氧微生物及其代謝、吸附的有機物與無機物等，針對水內(nèi)有機污染物其具有降解效用。作為一個生物化學(xué)反應(yīng)器，活性污泥法在曝氣池內(nèi)屬于一個完整的系統(tǒng)，即“液相—固相—氣相”三相混合系統(tǒng)，其反應(yīng)過程如圖1所示。

活性污泥法具有良好的處理效果，可污水處理過程中具有較高的凈化程度和穩(wěn)定性。在具體處理環(huán)節(jié)，可結(jié)合實際情況，對污水處理程度的高低進行適度調(diào)節(jié)?；谏鲜鰞?yōu)勢，在污水處理方面?zhèn)鹘y(tǒng)的活性污泥法應(yīng)用較為廣泛。然而，一旦活性污泥法曝氣池內(nèi)具有較高有機污染物負荷，將加快耗氧速度，為避免曝氣池因缺氧等問題，產(chǎn)生厭氧問題，需在合理范圍內(nèi)控制進水有機負荷。換言之，活性污泥法在濃度較高的污水處理中效果一般。此外，為提高去污效果，活性污泥法往往需要很大的曝氣池容量，會增加占地面積和建設(shè)成本，甚至會出現(xiàn)污泥膨脹等問題，進而加大日常管理難度。為解決上述缺陷，在傳統(tǒng)活性污泥法的基礎(chǔ)上進行了改進出來，比如，SBR工藝、氧化溝工藝等，很大程度上，改進后的污水處理技術(shù)能夠進一步提升污水處理效果。

（二）膜技術(shù)

膜技術(shù)也被稱為膜分離技術(shù)，是指分子水平上粒徑各異的不同混合物在半透膜通過時，可達到選擇性分離的效果。按照孔徑大小進行劃分，可將膜技術(shù)分為不同類型，按照孔徑由小到大排序，常見類型包括：反滲透（＜0.0001μm）—納濾（0.001～0.0001μm）—超濾（0.01～0.001μm）—微濾（0.01～10μm）。

（1）反滲透膜技術(shù)。在上述四種膜技術(shù)當中，反滲透膜技術(shù)孔徑最小，其主要用于去除水溶液當中的溶解性鹽類。被截留物質(zhì)主要為水和溶劑，而無機鹽、糖類、氨基酸等則會被透過。

（2）納濾膜技術(shù)。納濾膜技術(shù)主要去除目標為分子量200～2000Da，當水和溶劑等分子量在200Da以下時，則會被截留。透過物主要包括溶質(zhì)、糖類和染料等。

（3）超濾膜技術(shù)。超濾膜技術(shù)主要去除5～100nm的顆粒，溶劑、離子和小分子均會被截留，僅蛋白質(zhì)、乳膠等可透過。

（4）微濾膜技術(shù)。相比之下，微濾僅能去除粒徑大于50nm的顆粒，例如懸浮物、微粒子、細菌等等，水、溶劑和溶解物均可透過。

三、案例分析

城市污水內(nèi)的氮化物由于受到微生物的催化作用，將會逐步分解為氨基酸，隨后經(jīng)過一系列反應(yīng)，將會形成有機物酸，并釋放大量氨。在好氧環(huán)境下，氨化后的有機物逐步產(chǎn)生硝化反應(yīng)，生成硝酸鹽。通過活性污泥法的生物膜反應(yīng)器作用，硝化菌將會在反應(yīng)器內(nèi)不斷繁殖，此外，反應(yīng)器內(nèi)的載體將會給微生物的生存提供空間條件，保持良好的微生物活性，將會大大提高污水除氮能力。為此，本文以城市污水處理為研究對象，采用生物膜除氮方案進行污水處理研究。

圖1 活性污泥法傳質(zhì)過程圖

（一）材料選擇

污水除氮生物膜技術(shù)應(yīng)用當中往往需要各種不同的填料，比如，工業(yè)廢水、生活污水等等。此次研究以某化工廠廢水為樣本，試驗中選取800mL蒸餾水，并將NH4Cl、NaHCO3、MgSO4按照一定比例摻加到水內(nèi)。在配制營養(yǎng)母液時，可按表1選擇不同材料。根據(jù)配置比例模擬氨氮濃度的城市污水，并為微生物生存提供一定營養(yǎng)成分，即摻加適量葡萄糖。

（二）實驗方法

根據(jù)具體情況，選擇90.5L的曝氣生物濾池容積，在選擇污水樣品時，可從濾池底部配水并通過流濾料層，將上層漂浮的濾料緊實，水過濾之后，利用曝氣生物濾池向下一個處理單元聚集。此時可通過液體流量計對過濾池內(nèi)的處理流量進行精準管控，確保所有過濾器水力負荷一致。

根據(jù)試驗要求，污水在曝氣3天后摻入，掛膜環(huán)節(jié)需控制好進水總氨氮濃度，一般為0.8mg/L，無須摻加亞硝酸鹽氮。同時，在3～5 mg/L之間控制COD濃度，整個系統(tǒng)的水力停留時間可利用流量計調(diào)整。

（三）結(jié)果分析

根據(jù)實驗結(jié)果分析可知，掛膜初期環(huán)節(jié)，進水總氨氮濃度為0.08～0.10 mg/L之間，且濾池出水氨氮濃度在0.058 mg/L以下，當系統(tǒng)運行至第五天后，去除率也隨之增長，從66.8%增加到了88.7%，運行到第六天后，去除率仍在提升，增至90%以上，并成功掛膜。

待系統(tǒng)運行穩(wěn)定之后，所得結(jié)果如表2所示。

通過表2可見，整個系統(tǒng)具有較為穩(wěn)定的除氮性能，可達到城市污水處理規(guī)范要求，符合居民日常生活用水標準。

在水質(zhì)分析當中，除氨氮之外，PH值以及溫度等方面同樣會影響污水處理效果。據(jù)本次實驗研究發(fā)現(xiàn)，若水溫在16℃以下，污水內(nèi)的氨氮去除效果將受到很大影響，去除率大幅下降，平均去除率小于30%。隨著水溫的不斷增加，污水內(nèi)的氮化物去除率也將隨之增長，去除率將由原來的30%以下，逐步提升到70%以上，甚至更高。究其原因在于溫度低于16℃時，酶活性不斷下降，將會嚴重影響污水內(nèi)細菌生存環(huán)境當中的營養(yǎng)供給，進而削弱污水內(nèi)有機物的氧化能力。

表1 摻加成分及用量

表2 系統(tǒng)除氮效果數(shù)據(jù)

在污水氨氮去除率方面，PH值影響較大。當PH值處于7.0～8.2之間，氨氮去除率高達80%左右。當PH值小于7.0，則氨氮去除率將隨之下降，進而影響整體污水處理效果。

四、結(jié)束語

綜上所述，當前，全球水資源短缺問題日益嚴峻，在全球水資源總量當中，中國淡水資源總量僅占6%左右。且我國人口總數(shù)在14億人以上，人均占有量極低，為了滿足人們的水需求量，地下水被大量開采，地下水位持續(xù)下降，已成為可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。隨著城市化進程的不斷推進，城市污水排放量越來越高，給污水處理帶來了巨大壓力。污水處理是環(huán)境工程關(guān)注的重點之一，提高污水處理效率，緩解水污染，才能保護水環(huán)境，保證城市與生態(tài)環(huán)境和諧發(fā)展。