污水处理技术研究进展

孙永青

（河北沧州金牛化工股份有限公司，河北 沧州 061000）

水污染通常可分为3大类：生物性污染、物理性污染和化学性污染。水体的主要污染物有悬浮物、耗氧有机物、植物性营养物、重金属、难降解有机物、酸碱污染、石油类、放射性物质、热污染、病原体等。治理污水的方法和技术的基本原理主要是分离、转化。

1 污水处理技术的分类

根据处理方法的原理，可以将水处理技术分为物理法、物理化学法和生物法。根据被处理对象又可以分为悬浮物质除去技术、溶解性无机物除去技术、溶解性有机物除去技术、杀菌和杀藻技术。

1.1 物理方法

利用物理作用分离废水中呈悬浮状态的污染物质，在处理过程中没有改变污染物的化学性质。常用栅格、筛网、砂滤等方式截留各类漂浮物和悬浮物；利用沉降法、浮上法、气浮法、过滤法和离心法分离相对密度与水不同的污染物。

1.1.1 过滤法

过滤介质一般有滤布、滤网、硅藻土、石英砂、锰砂、无烟煤、塑料、石榴石、颗粒多孔陶粒、粉煤灰等。机械过滤器主要有板框压滤机、厢施压滤机、折带压滤机、砂芯过滤器、砂滤器和微孔过滤器等。各种类型的格栅、滤网也属于机械过滤器。

1.1.2 吸附法

利用活性炭、磺化煤、大孔树脂及粉煤灰等固体颗粒表面对水中的一种或多种物质的吸附作用，以达到净化水质的目的。由于吸附法对水的预处理要求高，而且活性炭等吸附剂的价格较为昂贵，在废水处理中，活性炭主要用来去除废水中的微量污染物，以达到深度净化的目的。如果吸附剂的再生问题得以解决，吸附法对许多的低浓度的废水都有广阔的应用前景。

1.1.3 浮上法

浮上法是对不溶态污染物的分离技术，指借助于水的浮力，使水中不溶态污染物浮出水面，然后，用机械加以刮除的水处理方法。浮上法可分为自然浮上法、气泡浮升法和药剂浮选法。

1.2 化学方法

所谓化学处理法，就是通过化学的方法，改变污染物的化学本性，使其从有害转化为无害物质或可分离物质，然后再从污染水体中分离。

1.2.1 氧化还原法

废水氧化还原法分氧化法和还原法2大类。氧化法主要用于水中氢化物、硫化物、酚、醇、醛、油类等有毒物质的去除及脱色、脱臭、杀菌等。常用的氧化剂有氧、臭氧、氯气等。还原法主要用于冶炼工业生产中的含铜、铅、锌、铬、汞等离子的废水处理。常用还原剂有铁屑、锌粉、氰化亚铁、亚硫酸盐、硫酸亚铁等。

1.2.2 混凝法

混凝法是通过向污水中投加混凝剂，使细小悬浮颗粒和胶体颗粒聚集成较粗大的颗粒而沉淀，得以与水分离，使污水得到净化的方法。该方法可降低印染废水中的浊度、色度，去除多种高分子物质、有机物以及某些重金属有毒物质。混凝法的机理主要是压缩双电层，吸附表面中和，吸附架桥和沉淀网捕。

1.2.3 酸碱中和法

酸碱中和法是指采用加碱性物质处理酸性废水或加酸性物质处理碱性废水，通过中和再加以过滤将废水基本净化。

1.2.4 电化学法

电化学法是利用溶液与外电路组成回路，使电能和化学能发生转化，电流在溶液中通过并促进化学反应的方法。电化学法处理废水具有氧化还原、凝聚、气浮、杀菌、消毒和吸附等多种功能，并具有设备体积小，占地面积少，操作简单、灵活，可以去除多种污染物，还可以回收废水中的贵重金属等优点，近年，已广泛应用于处理电镀废水、化工废水、印染废水、制药废水、制革废水、造纸黑液等的研究。

1.2.5 膜分离法

膜分离法是利用特殊薄膜对废水中的某些物质进行选择透过，从而使之与水分离的方法的统称。溶剂透过薄膜的过程为渗透，溶质透过薄膜的过程为渗析。常用的膜分离方法有电渗析、反渗透、超滤，还有自然渗析和液膜技术。

1.3 生物方法

生物治理技术，即利用能参与净化活动的生物种属，通过其本身特有的新陈代谢活动，吸收、积累、分解、转化污染物，降低污染物浓度，使有毒物变为无毒，最终达到水排放标准。主要方法可分为2大类，即利用好氧微生物作用的好氧氧化法和利用厌氧微生物作用的厌氧还原法。

1.3.1 活性污泥法

因悬浮的微生物群体呈泥花状态，故名活性污泥法，一般指需氧活性污泥过程。目前，有多种方式，如普通活性污泥法、SBR法 （间歇周期活性污泥法）、CASS（周期循环活性污泥法）、完全混合加速曝气法、延时曝气法等。

1.3.2 生物膜法

生物膜法（也叫固着生物处理法）是通过附着而固定于特定载体上的结构复杂的微生物共生体来处理污水的方法。可通过微生物自身固定或人为固定，将微生物固定在载体上。

生物膜法的主要优点是固液分离简便迅速；反应器容积小、微生物浓度大、处理时间缩短；能利用不能形成絮凝体的微生物，并能有效地利用某些特种微生物；剩余污泥量少。生物膜法也存在一些问题，固着微生物对废水中的有机物的处理性能受到载体的通透性的影响，透过性能好的载体，微生物的繁殖和分解代谢速度就快，反之，就慢。固定剂的成本和微生物在载体上的稳定问题，也有待研究[6，7]。

1.3.3 厌氧和好氧组合处理技术

目前厌氧、好氧组合处理技术主要用在以下3个方面。

（1）提高难降解物质的可生化性。研究表明，难以生物降解的大分子有机物，在经过厌氧菌的水解和酸化作用后，含降解为小分子，提高了废水的可生化性，为后续的好氧处理准备了良好的条件。

（2）生物脱氮。生物脱氮是通过在耗氧条件下的硝化作用和厌氧条件下的脱硝作用2个过程完成的。

（3）生物除磷。微生物的聚磷细胞在厌氧状态下释放磷，而在好氧状态下过量吸附污水中的磷，并以高含磷的剩余污泥形式排出系统，达到除磷的目的。

1.3.4 自然生物处理法

自然条件下的生物处理法主要有水体净化法和土壤净化法2类。属于前者的有氧化塘和养殖塘，统称为生物稳定塘，其净化机理与活性污泥法相似；属于后者的有土壤渗滤和污水灌溉，统称为废水的土地处理，其净化机理与生物膜法相似。

自然条件下的生物处理法不但费用低廉、运行管理简便，而且对难生化降解有机物、氮磷营养物和细菌的去除率都高于常规二级处理，达到部分三级处理的效果。此外，在一定条件下，生物稳定塘还能作为养殖塘加以利用，污水灌溉则可将废水和其中的营养物质作为水肥资源利用，获得除害兴利、一举两得的效果。

1.3.5 光合细菌法

光合细菌是一类能进行光和作用的光能异养微生物。在厌氧或微耗氧及有光照的条件下，能利用各种有机物进行自身物质合成和分解代谢。

2 污水处理的展望

2.1 建立良好的水权交易市场

水权即水的使用权和产权。即在特定的时间和空间里，使用主体根据自己的使用权对水资源进行开发、利用、使用等，其中包含1套特定的法律条款。在国外，如美国加州、墨西哥、智利等，实施水权交易机制已经约有二十年的经验。事实证明，建立水权交易市场带来了不少好处。如提高了用水效率，减少了水污染和水浪费，而且农民从中得到了很大的实惠。

2.2 建立排水监测监控体系

政府在各类企业里建立排水监测和监控体系，对用水者最终所排放水的水质进行监控，排放不合格者，给予处罚并责令其重新处理，从而有效减少污水、废水的排放源头。当然，这要研究出经济、有效、可靠的监测和监控技术和详细而严格的法律条例。

2.3 废水再利用

针对日益短缺的淡水资源而言，废污水的循环再利用无疑是节水的好方式之一。尤其是只要确认这些废污水在经过一系列的操作与规划之后，一些指标如BOD、COD、生菌数、离子浓度与悬浮微粒等能够达到回收的标准时，就可使用。

此外，废水再利用，实现废水资源化，是目前解决节水、治污2大问题的最有效途径，在水资源严重短缺的当今社会有着重要意义。

［1］庞鹏沙，董仁杰.浅议中国水资源现状与对策.水利科技与经济，2004，10（5）：267-270.

［2］吴霞芬.中国的水污染问题.中国地质，1998，（9）：35-38.

［3］吴国琳.水污染的监测与控制.北京：科学出版社，2004.254～381.

［4］王毓秀.污水治理技术方案的选定.南京：南京理工大学，2005.11-17.

［5］杜近义.光和细菌的开发应用与进展.生物学通报，1998，33（11）：15-18.

［6］李和平，等.微生物絮凝剂.重庆环境科学，2000，22（2）：18-21.

［7］高宝玉，等.固定化细胞在水处理中的应用.山东环境，1999，（2）：3-5.