浅析污水回用深度处理技术与工艺
【摘要】目前,我国大量的生活污水与工业废水没有得到相应处理,就直接排入天然水体中,对水体造成严重的污染。为 了更好解决污水回用处理,本文详细分析了污水回用深度处理技术与工艺,对于我国水资源利用管理起到一定作用。
【关键词】污水处理,污水回用,污水处理工艺
1 引言
污水回用的必要性。一方面由于水资源的缺乏,工业产 值每年损失达2000多亿元,北京、长春、大连、青岛、唐山、烟 台等大中城市已受到水资源短缺的威胁;另一方面随着用水 量的增加,我国城镇污水排放量也迅猛增加,会对社会环境、 生态环境造成严重污染。若将这些城市污水收集起来处理, 70%可作为再生水用于农业灌溉、冲厕用水、冲洗车辆、绿化 浇灌和景观用水等。以污代清既可以节约优质水,又可以在 解决城市缺水问题的同时减少污染物的排放,起到从量上养 蓄水资源,从质上保护水资源的作用[ 1, 2 ]。
2 污水回用深度处理技术与工艺
2. 1 物理化学法
物理化学方法是通过机械截流、化学沉 淀、化学氧化、离子交换等原理将污染物从水中去除。①机 械截流。最简单的机械截流方法是过滤,单纯的过滤通常采 用石英砂为滤料,对悬浮物及胶体有较好的去除,出水的浊 度、SS通常较低,对COD及色度也有一定效果。②化学沉 淀。混凝沉淀工艺是污水深度处理中最常用的工艺,我国大 多数污水厂在深度处理工艺中均采用此方法。向水中投加 化学药剂,药剂水解后与污染物相互作用,通过混凝过程形 成大颗粒絮体,通过沉淀或气浮得到分离。混凝沉淀工艺经 济、成熟,但处理效果受水质改变影响较大(藻类、Ph、水温 等) ,且对水质要求较高时,该工艺则无法满足处理效果。③ 化学氧化。化学氧化是各种高级氧化技术的基础,它是使用 化学氧化剂将污染物氧化成微毒、无害的物质或转化成易处 理的形态。常用的化学氧化剂包括H2O2、O3、ClO2、K2MnO4、 K2 FeO4等。O3是一种强氧化剂,几乎可以与元素周期表中除 铂、金、铱、氟以外的所有元素反应,特别是在酸性溶液中,其 标准氧化还原电位Eo = 2. 107V仅次于氟,具有极强氧化能 力。④ 离子交换:离子交换树脂已在不同领域广泛应用。 离子交换法是利用树脂的特点将水中的污染物质通过旷或 OH - 的交换吸附在树脂上,达到对污染物的去除目的。
2. 2 生物方法
利用微生物自身可对有机物、含氮化合物、 含磷化合物等物质进行分解吸收来产生能量及营养物质的 特性,培养出某些特定的微生物,利用它们的这种特点处理 污水中的污染物质,达到对水质净化的目的。生物处理法一 般运行费用较低,生物培养驯化成熟后,通常无需人工强化, 在其自身生长的过程中就可将水中的污染物质去除,流程简 单、易于管理。生物处理法包括好氧处理和厌氧处理两大 类。生物膜法是与活性污泥法并类的好氧生物处理方法,具 有处理效率高、运行管理简便等特点,在污水处理中发挥着 重要的作用。曝气生物滤池是近年来得到广泛研究的新型 生物处理技术,具有处理效率高、占地面积小、基建投资省、 运行费用低、管理方便和抗冲击负荷能力强等特点,可以用 于SS、有机物和氨氮的去除、反硝化脱氮等污水的二、三级处 理,在污水的深度处理及资源回用中具有良好的发展和应用 潜力。
2. 3 物理化学与生物组合方法
由于污水厂生物二级出水 中有的污染物含量仍然很高、成分也比较复杂,因此在深度 处理的过程中,无论是单独物化法,还是单独生物法都很难 使出水达到国家回用水标准,一般单独工艺受冲击负荷能力 差,有时为了使出水水质提高,成本甚至会增加几倍。组合 工艺则不仅可充分利用各工艺自身的优点,而且能发挥不同 工艺协同合作,达到处理目的,可节省运行成本。混凝沉淀 工艺与曝气生物滤池工艺组合,在混凝沉淀阶段可将SS、有 机物去除一部分,减少了SS对曝气生物滤池的堵塞,提高反 冲洗周期时间,减低滤池的负荷,增加滤池的工作效率,改善 出水水质,并且由于两极屏障,混凝沉淀无需将污水直接处 理达标,可减少混凝剂的投量节省药剂费用。氧化工艺与曝 气生物滤池工艺组合,前阶段工艺利用氧化性强的氧化剂改 善水质的结构,将不利于生物利用的大分子有机物转化为有 利于生物利用的小分子有机物,有助于加强下一阶段的生物 处理,处理的效果和运行成本远优于两种工艺单独处理之 和。选择不同的氧化剂处理效果也会有较大差异,主要是由 于氧化剂的氧化强度不同,对水中污染物的结构改变影响不 同,对深度处理的改善程度也就不同。
2. 4 曝气生物滤池技术
曝气生物滤池工艺(简称BAF) 是继滴流滤池和干燥过滤系统之后的第三代污水处理生物 膜反应器,它充分发挥了生物代谢作用、物理过滤作用、生物 膜和填料的物理吸附作用以及反应器内食物链的分级捕食 作用,不仅具有生物膜技术优势,同时也起着有效的空间滤 池作用[ 3 ]。曝气生物滤池的基本原理是在一级强化的基础 上,以颗粒状填料及其附着生长的生物膜为主要处理介质, 充分发挥生物代谢作用、物理过滤作用、生物膜和填料的物 理吸附作用以及反应器内食物链的分级捕食作用,实现污染 物在同一单元反应器内的去除。曝气生物滤池借鉴了生物 接触氧化反应器和深床过滤的设计原理,省去了二次沉淀设 备。BAF存在的主要问题如下所示, ①曝气生物滤池对进 水悬浮物要求较高,最好控制在60mg/1以下,这样对曝气生 物滤池前的处理工艺提出较高要求。②曝气生物滤池水头 损失较大,由于停留时间短,硝化不充分,产泥量较大,污泥 稳定性较差,进一步处理困难。③除磷效果一般,需加化学 除磷。④缺少选择性能高、成本低的滤料,没有统一的滤料 标准体系。
2. 5 电吸附技术(EST)
目前生产中对于废水的处理大量 采用炭材料吸附来进行重金属离子、有机污染物和有色物质 的脱除,应用的主要有活性炭,包括粒状活性炭和纤维状活 性炭。尽管活性炭等在吸附去除水中和气流中的污染物应 用方面有很多优势,但也存在一定的缺点。电吸附的优势 为:可吸附去除难生物降解的有机物质;净化程度好,可用于 处理稀溶液体系;能耗小,操作成本低。因此电吸附技术在 废水处理和水的深度净化、有机物的分离和回收、吸附剂的 再生等方面有着良好的应用前景。此外电吸附方法还可以 被用来富集有价值的化学或生物物质。 EST系统由原水箱、水泵、前置过滤器、EST模块、后置过滤 器、成品水箱、管阀系统、电源系统、检测仪表及电气控制系 统等组成。EST模块对原水中余氯、有机物、高价离子的浓 度没有特别限制,所以对预处理的要求主要在于泥沙、悬浮 物的过滤去除,通常可采用PP滤材过滤、沙滤等手段。如果 对成品水有较高要求,可以在EST模块后加精密过滤器、UV 杀菌器或臭氧杀菌器以及其他后置处理装置。EST模块的 工作是间隙式的,在电极饱和后,需要对其进行再生。
3 结语
污水处理回用开辟了第二水资源,减少了新鲜水的用 量,缓解了供需矛盾。通过本文的技术分析,说明了污水回 用的可行性,对于提高我国处理污水能力有所帮助,并指出 合理选择污水回用深度处理技术能有效提高环境保护。
参考文献
[ 1 ] 肖羽堂, 张晶晶, 吴鸣, 等. 我国水资源污染与饮用水安全 性研究[ J ]. 长江流域资源与环境, 2001, 10 (1) .
[ 2 ] 赵刚, 冉光和, 张波. 三峡库区水资源污染问题及对策研究 [ J ]. 自然资源学报, 2002, 17 (5) .
[ 3 ] 谢陈鑫, 赵慧, 滕厚开, 等. 改进式曝气生物滤池处理化肥氨 氮废水的研究[ J ]. 水处理技术, 2009, 35 (12) .
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