几种新兴污水处理技术的现状与发展

李洛洛,丁姗姗（中国能源建设集团广西电力设计研究院有限公司,南宁530023）

几种新兴污水处理技术的现状与发展

李洛洛,丁姗姗
（中国能源建设集团广西电力设计研究院有限公司,南宁530023）

由于当前国内水资源污染日趋加剧以及污水回用标准的不断提高，导致可用水资源短缺、水体环境恶化、污水处理水质难达标的状况。为改善这种状况，本文详细介绍了膜生物反应器、YHD污水处理循环利用综合技术及超临界水氧化技术三种新兴污水处理技术的处理机制、特点和应用情况，并指出在选择污水处理技术时应综合考虑各种因素。

膜技术；YHD污水处理循环利用综合技术；超临界水氧化技术

随着我国各个区域的水体污染日趋加剧以及污水处理和回用标准的提高，传统的污水处理工艺（主要包括过滤、吸附、混凝沉淀及消毒等）已不能满足污水处理要求，近年来涌现出多种污水处理技术，为缓解水资源短缺、改善水体环境、提高污水的处理水质及其回用提供了重要的技术支持。

水污染是指排入水体中的污染物在水体中的含量超过了该物质在水体中的本底含量及水体的自净能力，这些污染物使水体的物理性质、化学性质或生物群落组成发生变化，从而导致水体的使用价值降低。污水处理过程是改变水的性质的过程，即改变水中杂质的过程。污水处理的过程由若干基本工艺单元组成，每个单元过程采用的技术方法是多样化的，分为物理化学方法和生物方法。下面主要介绍几种新兴的污水处理技术。

1 膜生物反应器

1.1 处理机制

膜生物反应器是由膜分离技术和生物反应器相结合而成的生化反应系统。膜分离技术是利用膜的孔径或半渗透性质来实现物质的分离，按分离的物质尺寸由大到小，可以将膜分离技术分为微滤、超滤、纳滤和反渗透。污染物在生物反应器中被微生物降解，膜组件替代传统工艺中的二沉池，通过膜组件的过滤作用实现污泥与水的固液分离。膜组件一般分为管式、毛细管式、中空纤维式、板框式和卷式等。相对而言，板框式和管式膜组件的污水处理量较小，而中空纤维式和卷式膜组件的污水处理量较大。为避免膜组件堵塞，运行中必须定期进行反冲洗。

1.2 特点

膜生物反应器进行污水处理具有固液分离效果好、基建费用低、处理效率高、抗冲击负荷能力较强、出水水质好、工艺流程简单、结构紧凑、运行管理简单方便、易于实现自动控制等一系列优点。这项技术不仅利用了膜分离的选择透过性和高效性，同时也利用了生物处理的有效性和彻底性，既可对污水中的有机物进行深度氧化，又可利用硝化、反硝化脱氮，从而最大限度地去除水中的污染物质[1]。

目前，已经规模化应用的膜生物反应器大多为分置式，但由于其动力费用太高，约为传统活性污泥法动力能耗的10～20倍，因此研究能耗较低的一体式膜生物反应器污水处理方法逐渐得到人们的重视。此外采取比较低的压力运行，生物膜表面不易形成高密度的滤饼，易于清洗再生。

膜生物反应器污水处理技术作为一种有发展前途的新技术，因其出水效果稳定，节省占地的优点，将越来越多地在实践中得到应用。

2 YHD污水处理循环利用综合技术

2.1 处理机制

YΗD污水处理循环利用综合技术是污水治理技术和回收利用技术的有机组合，可循环利用资源的污水处理综合技术体系，是治理各类生产、生活污水的新技术组合。此技术已由广西丽桂环保科技有限公司成功地在广西疾病预防控制中心医源废、污水处理中应用。

污水治理技术部分，即YΗD-化学模拟生物降解污水治理综合技术包括：

（1）用“生化促进”技术改进传统的厌氧分解技术；

（2）以化学模拟生物降解技术为核心，进行结构转化和二次降解；

（3）采用DΗ电化学处理技术，对污水中最难降解的污染物，进行分子破碎强制降解。在强力电化学氧化作用下，以及在电化学过程中产生的各类强氧化剂，可以彻底杀灭细菌、病毒和孢子，有效的脱除各种重金属；

（4）配以自主研发的高效脱毒脱硫技术、水净化剂制造技术和药剂再生技术，综合应用治理污水。

污水治理的回收利用技术部分包括：对流失的资源，如水、气、渣的回收利用，体现循环经济效益；对能源的转换和利用；对所有经过处理后的水，全部回收循环利用。如：治理高浓度有机污水可回收粗蛋白、氨基酸等营养物质做饲料，回收纤维可做工业原料；在厌氧阶段将大部分有机污染物转换为甲烷回收烧锅炉，回收剩余污泥和药剂可用于制造肥料；治理冶炼废水可回收重金属返回车间冶炼或生产副产品，回收微量元素可生产高值微量元素肥料。

2.2 特点

（1）治理污水彻底，各项指标均能达到或是优于国家排放标准；

（2）污水治理后可达到全利用，零排放，实现无污染；

（3）装置紧凑，结构合理。与常规做法相比，YΗD污水处理循环利用综合技术投资省，占地小、节能效果好，运行成本低、操作简便、维护容易，可基本实现全程自动化控制；

（4）广谱性强，可治理各种含高浓度污染物的酒精、味精、酿酒、淀粉、造纸等有机污水，石油、化工、电镀、印染、冶炼等其他无机污水，城市生活污水及医用有毒废、污水；

（5）既可用于新建工程项目的废、污水治理，也可用于改造已有污水处理装置，使不合格指标的一项或几项达标。

（6）水、气和渣可全回收利用，创造新的经济效益，降低废、污水治理投资及管理维护成本，达到良性循环。

YΗD污水处理循环利用综合技术此前已成功地应用于造纸、淀粉、酒精等工业废液处理中，目前此技术在治理医源废、污水领域的成功应用表明，此项以“全利用、零排放 、无污染”为目标的污水治理新技术，拥有广阔的应用前景。

3 超临界水氧化技术

3.1 处理机制

当水被加压加热时，水与干饱和蒸汽的密度差越来越小，当压力上升到某一数值，饱和水与干饱和蒸汽的密度差为零，此时，饱和水和干饱和蒸汽除了有相同的压力和温度（即压力为22.1MPa，温度为374.3℃），还有相同的密度和比容，这一独有的状态点称为临界点，当水的温度和压力高于临界点时称为超临界水[2]。超临界水的特有性质是超临界水氧化技术的关键所在，有机物和氧完全溶于超临界水中，此时相界面消失，形成单一相，有机物与氧能够自由均相反应，反应速度得到极大的提高。反应结束后，产物为包括水、气体和固体的混合物，且均符合污水排放标准和气体排放标准[3]。

3.2 技术特点

（1）水中几乎所有的有机物在极短的时间内，与水中的氧或空气中的氧发生氧化、分解反应，分解率在99.99%以上，最终污水中的有机污染物转化为二氧化碳、水，有机污染物中的N元素转化为氮气。反应速度快的这一特点，可使超临界水氧化装置更加小型化，结构更加紧凑；

（2）无机盐类溶解度很低，能以固体形态被分离出来和回收利用；

（3）当被处理的废水或废液中的有机污染物浓度达到5%～10%时，就可以利用反应过程中释放的反应热来维持反应器所需的热量平衡，不再需要外界加热；

（4）设备安全性高，反应彻底，经处理后的水符合污水排放标准，且只存在极微量的有机物，无需进行二次处理。

由于超临界水氧化技术需要较高的温度和较高的压力，因而对普通耐腐蚀金属有很强的腐蚀性，所以对反应设备的材质有更高的要求，运行费用也较高，但相对于焚烧与湿式催化氧化技术，仍具有技术与经济优势。随着这项技术的深入研究，和耐高温、耐高压、耐腐蚀新材料的开发，以及工艺的不断优化，使得超临界水氧化技术与传统污水处理技术相比优势更加明显，所需费用也大大降低[4]，因此这项技术将会得到广泛应用。

4 结语

以上列举的几种污水处理技术在国内外的污水处理厂已都有实践运行。就目前全球的污水处理发展现状来看，并不存在某项污水处理技术能够适用于各种污水的处理，在选择处理工艺时，必须因地制宜，充分考虑当地的水质、气候、经济发展水平等多方面因素，对不同工艺进行充分的对比，客观分析利弊，综合考虑选择适合的污水处理技术。目前，多种单元技术的优化组合是污水处理与回用技术的发展方向，如何更为有效地利用各种技术的协同效应，研发出价格低、能耗低、效率高的新工艺，将是今后研究的重点。

[1]黄翠芳,孙宝盛,张海丰.膜生物反应器与传统活性污泥工艺的比较研究.工业用水与废水,2007,38(02):9-11.

[2]杨帆,宋志伟.膜生物反应器在污水处理中的应用现状及展望.污染防治技术,2006,19(02):35-37

[3]Modell.Treatment for Oxidation of Organic Material in Supercritical Water. US,4,338,199,[P].1982.07.06.

[4]庄源益,李辉,袁有才.废水处理新技术中的超临界水氧化法[J].城市环境与城市生态,1998.11(03):8-11.

李洛洛（1987-），男，河南洛阳人，水务工程专业学士学位，助理工程师。

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.21.027