关于一种深度处理废水工艺的应用

关于一种深度处理废水工艺的应用
发表时间：2016-12-20T10:48:40.633Z 来源：《基层建设》2016年28期10月上作者：朱能煌
[导读] 着重分析城市污水处理现状,对比各种城市污水处理方法,从中探讨出城市污水的最佳处理方式以及结构设计、环境保护等方面浅析。

东莞市清溪长山头三新水务有限公司 523660
摘要:城市污水处理已经成为当前我国水污染治理工作的重点,因此着重分析城市污水处理现状,对比各种城市污水处理方法,从中探讨出城市污水的最佳处理方式以及结构设计、环境保护等方面浅析。

关键词:城市污水;处理方法;探讨
我国淡水资源十分短缺,人均拥有量约2300m3,相当于世界人均水平的1/4,居世界第110位。

近年来,我国城市污水处理设施的建设取得了巨大的进步。

然而,我国目前的城市污水处理远不能满足水资源可持续发展要求。

一方面, 我国目前城市生活污水处理率还较低，另一方面, 目前所采用的污水处理技术基本上都存在造价和运行成本高等问题,在处理工艺的选择和组合上盲目套用国外的技术,缺乏科学合理的方法来设计适合我国国情的工艺流程,造成许多项目处理效率低、能耗高、效果不佳的现状。

2. 造成城市污水处理厂建设滞后的主要原因
第一、建设资金的缺乏,至今没有稳定的资金来源。

目前我国城市污水处理厂的建设资金主要有中央财政、国内外贷款、城市维护税、地方预算等等,但没有专项资金渠道。

城市污水处理厂的建设费用是十分庞大的,一个中等规模的污水处理厂就需要上亿元人民币的投资,不是一个小数目。

目前的状况是,经济欠发达地区筹措资金有困难,建不起;经济条件较好的一些地区有钱也不愿建,因为污水处理厂没有经济效益。

由此导致污水处理厂的建设资金总是难以落实。

第二、现行管理和运行机制的掣肘也使城市污水处理厂的建设和运营陷入困境。

由于没有真正落实“污染者负担”的政策,使得污水处理厂的运行费用没有保障。

尽管这几年国家加大了对重点流域污水处理厂的投入力度,增发的国债主要用于建设城市污水处理厂,但资金仍显缺乏。

由此可见,各级政府应当加大对污水处理厂的投入力度,同时要完善和落实污水处理的收费政策,从而保证其正常运行,才能确保我国水环境污染严重的势头得到遏制。

3.工艺流程及单元说明
工艺流程指工业品生产中，从原料到制成成品各项工序安排的程序。

也称"加工流程"或"生产流程"。

简称"流程"。

目前就工艺而言已不仅在加工行业应用，广义的说为完成某件事而进行的活动过程都可以称之为工艺或流程。

所以，从多年的工作经验来看，由此可得：进水先通过第一级生物活性反应池，利用微生物的降解作用，分解有机物质，通过生物活性反应池后自流入反硝化池进行反硝化除氮，根据入水碳源的情况，添加适量的碳源作为补充；反硝化后进入第二级生物活性反应池，水中残余的营养物质被分解；经过生物处理后通过混凝沉淀去除磷及部分重金属；再通过光催化及AOP反应器，双氧水在AOP反应器内生成氧化能力极强的自由基，在活化反应池内把残余的有机物质氧化分解，同时细菌及微生物也被杀灭；经过高级氧化后的水进入自然释放池，通过自然分解残余的双氧水；再通过泵把水送入多介质过滤器及活性炭过滤器进行过滤，水中残余的重金属得到去除，最终达标排放。

3.1生物活性反应池（Bio Activate Reactor）
利用微生物的降解作用，分解有机物质。

反应池为池塘结构，池底铺设PE防渗膜，防止污水渗入地下，池塘内填充填料，风机通过池底底部曝气管向反应池供氧。

填料为反应池提供了巨大的表面积，大于300m2/m³，大大增加了水与微生物接触的面积。

同时在池面种植湿地植物（芦苇、芦竹、水葱、香蒲等搭配种植），不但可以成为漂亮的景观，通过根部吸收一部分污染物质，还可以为反应器提供碳源，有助于提高反应器的效率。

生物活性反应器相比传统的生物反应器有如下优点：
1、反应面积大，能耗低，反应器可以灵活设置，后段可以根据需要改成反硝化段；
2、因为底部有曝气，可通过水的局部紊流冲刷填料，填料不易堵塞；
3、无大量污泥产生，系统基于多段生物原理，在空间上把反应池分成几段，通过控制生长环境，使每段的生物种类和数量都不一样，利用生物界食物链的原理，后段的生物以前段的生物为食物，生物数量逐级递减，最终达到无剩余污泥产生的效果。

3.2 缺氧反硝化反应器（Denitrification Anoxic Reactor）
反硝化反应是指反硝化细菌在缺氧条件下，利用硝酸盐作为电子受体，将硝酸盐和亚硝酸盐还原成气态氮和氧化亚氮的过程。

总反应式为：
反硝化菌属异养兼性厌氧菌，在有氧存在时，它会以O2为电子进行呼吸；在无氧而有NO3-或NO2-存在时，则以NO3-或NO2-为电子受体，以有机碳（碳水化合物，有机酸类，醇类以及烷烃类，苯酸盐类和其他苯衍生物）作为电子供体和营养源进行反硝化反应。

在反硝化菌代谢活动的同时，伴随着反硝化菌的生长繁殖，即菌体合成过程，反应如下：
反硝化还原和微生物合成的总反应式为：
在反应过程中，约96％的NO3-N经异化过程还原，4％经同化过程合成微生物。

3.3 混凝沉淀
污水经过了多重生化处理，可被生物处理的磷都已经去除了，需要使用物化除磷。

向污水中投加混凝剂，经搅拌机搅拌均匀，混凝剂中的无机金属盐破坏胶体间的稳定与水中溶解性的盐类生成不溶性小颗粒，这些小颗粒经脱稳与凝聚成较大的颗粒而沉降，磷元素在混凝沉淀过程沉淀在污泥中，污泥经沉淀池排出池外，水中的磷元素含量降低，使出水达到排放标准。

3.4光催化反应
TiO2的光催化效应始发现于1972年，由当时还在读博士的日本东京大学应用化学系教授Fujishima和Honda在研究半导体氧化物对光的反应时，发现二氧化钛单晶在光的照射下能将水分解成氧气和氢气，这意味着太阳能可光解水，制取氢燃料，该发现被称为Honda-Fujishima 效应（本多 · 藤岛效应）。

根据以能带为基础的电子理论，半导体的基本能带结构式：存在一系列的满带，最上面的满带称为价带（VB）；存在一系列的空带，最下面的空带称为导带（VB）；价带和导带之间为禁带。

如下图：
当能量等于或大于禁带宽度的光照射时，半导体价带上的电子可被激发跃迁到导带，同时在价带产生相应的空穴，这样就在半导体内部生成电子-空穴对。

如下图：
锐钛型TiO2的禁带宽度为3.2eV，当它吸收了波长小于或等于387.5nm的光子后，价带中的电子就会被激发到导带，形成带负离负电的高活性电子，同时在价带上产生正电的空穴。

由于半导体能带的不连续性，电子和空穴的寿命较长，在电场的作用下，电子与空穴发生分离，迁移到粒子表面的不同位置。

它们能够在电场的作用下或通过扩散的方式运动，与吸附在半导体催化剂粒子表面上的物质发生氧化或还原反应，或者被表面晶格缺陷捕获，也可能直接复合。

TiO2空穴的电势大于3.0eV，比氯气、高锰酸根、臭氧甚至比氟气的电极电势还高，因此具有很强的氧化性。

空穴能够同吸附在催化剂粒子表面的OH-或H2O发生作用生成活性羟基。

活性羟基是一种活性更高的氧化物，能够无选择地氧化多种有机物并使之矿化，通常认为是光催化反应体系中的主要活性氧化物，光生电子也能够与O2发生作用生成HO2·和O2-·等活性氧类，这些活性氧自由基也能参与氧化还原反应, 这些自由基可轻易破坏细菌的细胞膜，使细胞质流失，进而将细胞氧化，直接杀死细菌,同时可以把水中的有机物质彻底分解为二氧化碳和水，等等。

4.污水处理对环境额重要性
污水处理是为使污水达到排水某一水体或再次使用的水质要求对其进行净化的过程。

污水处理被广泛应用于建筑、农业，交通、能源、石化、环保、城市景观、医疗、餐饮等各个领域，也越来越多地走进寻常百姓的日常生活如污水中pH过高或过低，直接排出会使得受纳水体酸碱度发生改变，进而使得水生植物、微生物或动物生命活动受到抑制，进而使得水质恶化；或者N、P污染严重的话，会导致受纳水体中藻类大量繁殖，藻类的大量繁殖会使得水体出现缺氧状态，从而使得水体变臭、变黑；又或者工业污水中含有重金属，排入水体后随着生物富集作用，最终危害动物或人的身体健康等。

随着的发展,城市水资源短缺的压力越来越大,追究城市水危机的根本原因,人们越来越认识到,是水的社会循环超出了水的自然循环可承载的范围.因此,只有充分尊重水的自然运动规律,合理地使用水资源,使上游地区的用水循环不影响下游水域的水体功能、社会循环不损害自然循环的客观规律,从而维系或恢复城市乃至流域的良好水环境,才是水资源可持续利用的有效途径。

所以，污水处理是必然的重要性为人们环境创造的必然条件和必经之道，是我们前进道路的强有说服的理由！
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