新型城镇污水深度处理技术浅析

谢洲鉴，卓妙玲

（肇庆市中誉环保科技有限公司，广东 肇庆 526060）

我国是一个水资源十分短缺的国家，可利用的淡水资源有限。按照国际划分的标准（轻度缺水、中度缺水、重度缺水、极度缺水）来看，我国有16个省区重度缺水，6个省区极度缺水，全国600多个城市中有2/3属于“严重缺水”和“缺水”城市。另外，水资源的浪费、污染等因素，也加剧了我国水资源短缺的危机。

污水的深度处理主要是指在传统的生物处理方法之后，即在一级出水或二级出水之后进一步去除污水中的有机污染物、悬浮物、氨氮和磷酸盐等污染物。常用的污水深度处理方法主要包括吸附法、膜处理法、混凝等物理方法，Fenton氧化、臭氧氧化、湿式氧化、光催化氧化等化学方法，还有借助微生物的新陈代谢作用进行污染物深度处理的生物法。一般污水的深度处理技术都是多种方法联合使用，从而满足对水质的不同使用需求。选择污水处理工艺时要考虑工程的投资成本、运行成本，同时也要考虑出水的达标情况及稳定性。深度处理后的污水可以循环利用，作为农田灌溉用水、绿化养护用水、工业循环冷却用水等。污水的深度处理不仅能够节约水资源、改善供水不足的紧张局面，还可以改善生态环境，保证我国经济的可持续发展。

1 混凝-氧化联合深度处理技术

经过多年的发展，污水的深度处理技术有很多种。在实际应用中往往要根据污水深度处理回用的要求、经济可行性等来进行选择，有时可以采用两种技术或者多种技术联合使用的方法以达到出水要求。混凝沉淀法是指在废水中加入混凝剂，以混凝剂作为电解质形成胶团，从而与废水中的胶体物质发生电中和，形成绒粒沉降。臭氧氧化法是指使污染物氧化分解。而Fenton氧化法是以过氧化氢为氧化剂、以亚铁盐为催化剂的均相催化氧化法。前者与后两者的联合应用可以对污水进行深度处理，并达到满意的效果。王浩分别采用Fenton氧化-混凝工艺和混凝-臭氧氧化工艺对某污水处理厂排放的COD（化学需氧量）和TP（总磷）偏高、色度明显的水质进行深度处理[1]。结果发现，经Fenton氧化-混凝沉淀法处理后，出水COD去除率为97.5%、色度去除率为96.7%、TP去除率为99.2%，出水效果均可达到一级A排放标准，出水稳定。而经过混凝沉淀-臭氧氧化法处理后，出水COD、色度和TP三者的去除率分别为86.8%、93.3%和98.1%，也可以满足要求，但处理成本要比前者高。在工程实际中，为了满足需求，在混凝-氧化联合工艺后再接续其他处理工艺如生物法也是常见的，主要目的均为满足排放标准，降低工程成本[2]。

当然，氧化法也可以单独作为一种污水的深度处理技术。氧化法的种类很多，除上文所述的臭氧氧化法和Fenton氧化法以外，还包括一些其他氧化法。例如，在反应中产生活性极强的自由基（如OH）的高级氧化法，可以将难降解的有机污染物直接转变成容易降解的小分子物质。在传统的湿式氧化处理中加入金属盐、氧化物、复合氧化物等催化剂的湿式催化氧化法，可以在更温和的条件下以更短的时间完成污染物的去除。另外，电化学氧化法也是一种行之有效的方法，该方法利用电极表面的电催化作用或者利用产生的自由基对有机物进行氧化，这种方法可以将有机物彻底氧化成CO2和H2O，设备相对简单，操作费用低，无二次污染。

2 活性炭吸附法深度处理技术

活性炭巨大的表面积使其具有良好的吸附性能，它的吸附具有选择性，由于其自身在水中极性较小，因此对水中一些非极性的物质具有良好的亲和力。一般来说，活性炭对分子量500～3 000的有机污染物去除效果明显，能够达到70%的去除率，在实际应用中通常可以利用活性炭来去除水中臭味、色度、重金属、农药、放射性有机物、氯化有机物及消毒副产物等。活性炭有以木屑和木炭制成的活性炭，也有一些以核桃壳和椰子壳等制成的活性炭，还有一些以煤和矿石为主要成分的活性炭。在城镇污水的深度处理中，如COD和亚甲基蓝活性物质等，都可以采用活性炭吸附作为其中的一个操作单元。

近些年来，一种生物活性炭技术（BAC）也得到了广泛的关注。该技术主要是将活性炭作为微生物的载体，充分利用活性炭的吸附性能及微生物对有机污染物的分解作用，从而实现污水中有机污染物去除的目的。BAC可以延长活性炭的使用寿命，增加水中溶解性有机污染物的去除效率，提高出水水质。目前，BAC技术已经在生活污水、印染废水、石化废水等多种废水的深度处理中开始应用。李倩研究了生物活性炭对某污水处理厂污水的深度处理效果，结果显示，生物活性炭处理法可以使最终处理后的出水达到地表水环境质量Ⅳ类或Ⅲ类标准，粒径较小的活性炭对SS（悬浮物）的去除效果较好[3]。在实际的应用中，利用单一的活性炭处理技术较少，一般都是与其他技术联合使用，如臭氧-活性炭处理工艺。有研究发现，臭氧-生物活性炭处理工艺对污水的色度、有机物、氮磷去除效果都较好，可以应用在再生水循环利用系统中[4]。

3 膜法深度处理技术

膜法深度处理技术具有出水水质良好、处理效果可靠、管理简单方便、经济性强的特点，人们已经开展了很多研究并且对其进行大规模的推广应用。膜处理技术包括微滤、超滤、反渗透、纳滤等技术，其主要原理就是以压差作为驱动力的一种高分子分离膜，当流体通过时，可以去除污水中的细菌、病毒、寄生生物、COD、BOD（生化需氧量）、SS等污染物。有处理实践表明，膜处理技术去除BOD、COD、SS、氨氮等能够达到80%，总氮去除率也能达到60%，甚至COD可以达到92%[5]。利用膜处理法可以深度处理石油化工过程中的污水、造纸过程中的污水、化纤污水、城市污水等。据报道，天津开发区污水处理厂采用微滤膜对SBR二级出水进行深度处理，满足了景观、冲洗路面和冲厕等市政杂用和生活杂用的需求。但由于膜的材质和生产工艺的不同，不同的膜处理效果存在差距。如何制造出强度高、寿命长、污染抵抗性好、高通量的膜材料是一个重点的研发方向。另外，膜处理技术也受到膜组件、进水情况、水力停留时间、曝气量和溶解氧、温度等影响，一旦膜受到污染就会对出水效果产生严重的影响，因此在实际工程中需要特别注意。

4 污水深度处理磷的去除技术

在污水的深度处理过程中，根据二级出水水质中磷和氮的含量，有专门针对磷和氮的处理工艺。化学沉淀絮凝是应用比较成熟的除磷技术，一些钙系除磷剂、铁系除磷剂和铝系除磷剂是经常选择的除磷剂。投加这些金属盐类的除磷剂时，人们还要考虑后续影响，特别是沉淀药剂溶液中含有酸的话，要加以注意。另外，当同步沉析工艺中含有硫酸铁时，也要考虑酸碱度对硝化反应的影响。若是使用了金属药剂除磷的污泥进行农用时，人们也要考虑后续污染和影响。

利用一些吸附剂进行吸附除磷也是常用的方法，活性炭、生物质、金属氧化物或者金属氢氧化物、硅基介孔分子筛、黏土矿物等都是较为有效的除磷吸附剂，这类吸附剂容量大、耗能少、污染小，但也存在缺陷，例如，要解决共存离子对活性炭的干扰作用，解决酸碱度的变化对吸附剂吸附容量的影响等[6]。

微藻除氮去磷技术近些年来也有所发展，利用微藻将污水中氮和磷转化为自身物质，从而用来做饲料、生物燃油或堆肥[7]。相关研究表明，用污水厂二级出水中采集到小球藻和螺旋藻进行除氮去磷时，人们发现，在水力停留时间为8 d的情况下，氨氮和磷的去除率高达92.9%和95.8%。在微藻选择过程中，选择细胞干重大、生物质产量高的经济型微藻，可实现环境保护与经济适用的双重价值。

5 结语

当前，我国面临严峻的水资源短缺问题，生态环境也不容乐观，因此污水深度处理技术必定是我国未来水处理领域的主要发展方向。随着科学技术的进步，为了满足不断提高的污水回用标准，新型污水深度处理技术必将蓬勃发展。目前，污水深度处理技术所耗费用较一级处理费用高，由于回用对象所需的污水处理标准不同，各个处理方法又有其优缺点。在实际的工程应用中，人们要根据污水回用对象的标准，在做好水质和工程实施情况的客观分析基础上，通过方案比选，选出出水效果好、经济实用的处理工艺。

1 王 浩.城镇污水深度处理技术[D].石家庄：河北科技大学，2016.

2 周义辉，刘东方，孟凡盛，等.混凝-臭氧-生化法组合工艺深度处理制药厂二级出水[J].工业水处理，2017，37（12）：38-42.

3 李 倩.生物活性炭法在城市污水深度处理中的应用研究[D].济南：山东大学，2012.

4 李雄飞.臭氧-生物活性炭工艺用于再生水循环利用系统的水质保障技术研究[D].西安：西安建筑科技大学，2012.

5 陈 颖.城镇污水深度处理工程设计与运行研究[D].石家庄：河北科技大学，2013.

6 唐朝春，陈慧民，刘 名，等.利用吸附法除磷研究进展[J].工业水处理，2015，35（7）：1-3.

7 李晨旭，彭 伟，方振东，等.微藻用于城市污水深度处理的研究进展[J].化学与生物工程，2017，34（11）：5-10.