环保工程中污水处理工艺及方法探究

李圣花

（山东智环环境技术服务有限公司，山东 临沂 276000）

引言

城市发展进入全新阶段，环保工程日益受到人们更多的关注，已经成为城市生态建设中的重要一环。在此工程领域，污水处理作为关键性的工作内容，其作用非常重要，所以相关工作者应全面探究污水处理的重要意义，并不断地革新和改进现有技术，以促进城市环保工作取得更突出的成果。

1 环保工程中污水处理的重要意义

随着经济的快速发展和城市化进程的加速，水污染问题愈加突出。未经处理的污水直接排入自然环境中，对水体生态系统造成了严重破坏。污水中的有机物和营养物质会导致水体富营养化，并产生大量藻类和有害菌类，影响了水中生态系统的平衡和稳定。此外，污水中还可能含有生物致病因子，从而对人体健康造成威胁。因此，污水处理不仅是保护水质的必然要求，也是维护整个生态环境的必要手段。水循环是地球上最重要的自然循环系统之一，包括水蒸发、降水、径流和渗透等过程。污水处理可以有效地减少污水对自然水循环系统的干扰，使水循环更加平衡和稳定。此外，通过回收利用污水中的有用成分，如水资源和养分等，还可以提高水资源的利用率，促进水资源的可持续利用。而污水处理技术的不断发展和创新，对于推动环保产业的发展、保护水环境以及促进经济的可持续发展具有非常重要的意义。通过利用现代化的科技手段，不仅能够提高污水处理的效率和质量，同时还可以降低污水处理成本[1]。

2 环保工程中常用的污水处理工艺及 方法

2.1 超声波技术

超声波技术是一种物理方法，是通过超声波辐射处理污水中的有害物质，处理过程主要包括：（1）空化效应。当利用超声波辐射污水时，水体中的微小气泡被快速地加热和压缩，随后破裂形成空化气泡，并在此过程产生高温、高压、冲击波和射流现象，从而实现对污水中有害物质的物理处理。在此期间，气泡的大小和数量会影响空化效应的效果，因此需要适当调整超声波的功率和频率。（2）自由基的氧化反应。基于超声空化，气泡的崩溃过程会产生H和HO自由基，这些自由基可以引起转移与氧化反应，从而将污水中的有机物质降解为简单的化合物。通常情况下，反应时间越长，处理效果越好。（3）超临界水的氧化反应。当温度与压力超过水分子的临界点时，水转化成具有较强溶剂性和流动性的超临界水。这些超临界水可以加速液体的化学反应，并形成如同气体一样的物质。利用超临界水的特性，可以进一步加速污水中有害物质的降解和氧化反应。此外，超临界水还可以提高反应速率和选择性，减少副反应的产生，从而提高污水处理效率。

2.2 生物处理法

生物处理法的处理过程相对简单，不需要复杂的设备和操作流程，只需通过调节处理系统的环境条件，如温度、pH值等，使微生物自行对污染物进行降解和转化。与其他化学方法相比，生物处理法是利用生物的天然活性，不需要添加大量化学药剂，从而减少了对人体健康和环境的潜在风险，并且降低了处理过程中可能出现意外事故的几率。在生物处理过程中，微生物是以有机物为能源进行生长和代谢，从而降解和去除废水中的污染物。相比于传统的物理化学方法，生物处理法运行成本更低，因为其主要依赖于自然界中已经存在的微生物群落。生物处理法的适用范围广泛，特别适合处理含有有机物、N、P等物质的污水[2]，其中活性污泥法是当前最常用的生物处理工艺之一。通过在适宜的环境下，将活性污泥与污水充分接触和混合，使微生物迅速降解有机物、N和P等污染物质，从而达到净化水质的目的。由于结构简单、处理效果好且成本较低，活性污泥法被广泛应用于不同规模的污水处理厂。另一种常见的生物处理工艺是生物膜法。该方法凭借微生物在特殊环境下构成的生物膜，通过吸附及生化作用清除污染物。相较于活性污泥法，生物膜法具有更高的处理效率，而且污泥生成量也更小，所以该方法在处理高浓度废水和降解难度高的污染物领域表现出色。

2.3 混凝沉淀法

混凝沉淀法是一种被广泛采用的污水处理方法，其原理是通过添加混凝剂把废水中的杂质聚集成团，使其更易于沉淀。混凝剂起到吸附废水中破碎物质与颗粒的作用，使其凝结成较大的团块，以便于后续的去除操作。此种方法的优势在于能够大幅降低废水中有害物质的浓度，从而使废水满足国家相关的排放标准。混凝沉淀法的操作相对简单，适用于各种规模的企业，尤其适用于中小型企业的废水处理。与其他复杂的处理工艺相比，混凝沉淀法的设备维护成本较低，因而节约了企业的经济资源。为了确保处理效果，工作人员需要检测废水的酸碱度、COD与悬浮物浓度等参数，以准确确定混凝剂的种类与使用量，从而达到最佳的处理效果。此外，混凝剂的使用应注意要适量，过量地使用可能会导致废水处理后产生新的污染源。同时，在废水处理完成后，如果废泥飘散或容器泄漏，可能会形成次生污染，影响环境。因此，必须要严格控制容器的密封性，以保证处理过程的安全性以及对环境的保护。随着科技的持续进步，新技术和方法将不断涌现，从而使污水处理变得更加高效、节能和环保。未来，我们可以期待更多创新的解决方案和设备出现，从而为企业提供更加可靠和可持续的废水处理方案，为保护环境作出更大的贡献[3]。

2.4 氧化沟活性污泥法

氧化沟活性污泥法是一种常用的污水处理方法，其工艺流程包括格栅、沉砂池、氧化沟和二沉池等环节。首先，污水进入格栅后，先通过格栅去除较大的固体杂质，如树叶、纸张等。接下来，利用沉砂池处理污水中的沙子、砂石等颗粒物质，并使这些物质沉淀到底部，减少了后续处理环节的负荷。然后，污水进入氧化沟进行进一步的生物处理。氧化沟是一个开放的渠道，内部填充了活性污泥。当污水流经氧化沟时，其中的有机物质将被微生物附着在污泥颗粒上，进行生物降解。这些微生物是以有机物为能源，将其分解成较小的无机物质，如二氧化碳和水。此过程有效地去除了污水中的有机负荷，降低了BOD和SS的含量。为了进一步提高出水质量，氧化沟后方经常建设二沉池，该池通过静置使残留在污水中的悬浮物沉淀到底部。经过二次沉淀后的水体再次得到提纯，从而减少了悬浮物和有机污染物的含量。

与其他污水处理方法相比，氧化沟活性污泥法具有多种显著的优势。首先，该方法的适用范围广，可以处理大量污水，包括城市生活污水和工业废水。其次，该方法的装置相对简单，操作也相对简便，因而降低了设备维护和运行管理的难度，而且与其他高级处理方法相比，氧化沟活性污泥法的投资成本较低，适用于一些经济条件有限的地区。许多工业废水中含有复杂的有机物质，这些有机物质不易被传统处理方法降解，但在氧化沟中，通过生物降解作用，可以有效地去除这些难降解的有机污染物。此外，相对于其他污水处理方法而言，氧化沟活性污泥法产生的污泥量少，因而降低了后续污泥处理和处置的成本，减少了对环境的影响。

2.5 离子交换法

此方法主要是通过离子交换剂与污水中的离子发生物化反应，实现去除离子和改善水质的目的，其操作流程相对简单，容易掌握与控制。通常，只需将离子交换剂添加到污水中，并通过一段时间的接触反应后，再把离子交换剂和吸附了污染物的离子进行分离，便可获得经过处理的清洁水。除了起到净化水质的作用，离子交换法还可用于回收和再利用离子交换剂，并将处理后的废水作为其他行业的水资源供应，特别是在石化、电子、冶金等行业，水是必不可少的原料，离子交换法的应用可为这些行业提供一定的水资源，从而实现资源的循环利用，减少了企业的水资源消耗[4]。

2.6 SPR高浊度污水处理法

该方法的特点在于将传统的一级与三级处理有机结合，集成到SPR污水净化器罐中进行处理。这种方法采用了药剂混合技术，可以高效处理高浓度有机污水和浑浊度高达500～5 000 mg/L的污水。此方法的处理工艺主要包括以下几个步骤：首先，污水经过筛网、格栅等物理方法去除大颗粒杂质，进入SPR污水净化器罐；然后，加入混合药剂进行化学处理，使污水中的有机物质转化为可生物降解的物质，并利用蛇形反应管与瓷球反应罐等装置混合药剂，提高了反应效率；最后，经过生物处理、沉淀、过滤等环节，得到符合三级污水处理标准的出水。该方法具有以下优点：首先，能够处理高浊度污水与高浓度有机污水，而且处理效果显著。其次，该方法处理时间短，每罐污水处理时间仅0,5 h左右，与传统的污水处理方法相比，速度更快，效率更高。此外，SPR高浊度污水处理法还具有成本低、操作简单、设备小型化等特点，有利于降低处理成本和维护费用。

2.7 厌氧污水处理技术

该技术主要应用于除磷和脱氮，并且在二级与三级污水处理以及中水回用方面有着广泛的适用性。在厌氧环境中，废水中的有机物和磷被微生物分解和代谢产生酸性物质，导致磷的释放。通过控制厌氧条件下的温度、pH值等环境参数，可以促进磷的释放过程。然后，将经过厌氧处理的废水引入有氧环境，利用硝化菌等微生物群落的作用，将废水中的磷和氨氮转化为氧化态氮，从而实现脱氮的目标。此外，硝化菌能够把有机氮转变成硝态氮，进一步促进了废水中氮的去除。通过合理控制厌氧环境和有氧环境的切换，可以实现磷和氮的高效去除，并提高了废水处理效果。相较于其他复杂的处理工艺，厌氧污水处理系统的运行和维护相对容易，只需要合理控制环境参数，维持良好的微生物群落活性，整个处理过程就能够稳定进行，因而厌氧污水处理技术在工业污水净化中得到了广泛应用，并展现出良好的处理效果。在选择污水处理工艺时，企业要根据自身的实际情况和需求选择。厌氧污水处理技术作为一种成熟且有效的处理方法，管理简单、操作性强，适用于多种场景，但仍需根据具体情况进行评估和优化，以达到最佳的处理效果。

2.8 粉末活性炭—活性污泥法（PACT）

PACT技术是一种基于粉状活性炭的高效污水处理技术，可以显著提高污水处理系统的性能和处理效率。在PACT技术中，粉状活性炭通常被加入到曝气池环节，通过吸附和沉降过程，粉状活性炭可以有效去除污水中的有害物质，如重金属、有机物和色素等。在污水处理过程中，微生物是一种非常重要的资源，可以将有机物转化为无机物，从而达到净化水质的目的。PACT技术通过加入粉状活性炭可以为微生物提供所需的良好生长环境，从而促进生物降解过程，提升净化效果。另外，PACT技术还可以与其他基本处理技术相结合，协同提高处理系统的成絮效果，减少污泥量并提高固液分离效果。在PACT技术的后续处理步骤中，可以对沉淀物进行浓缩处理，并有效分离活性炭，从而实现了对活性炭的循环利用，降低了处理成本并减少了资源浪费。由于PACT技术处理在处理含有大量有毒物质的污水时具有独特的优势，因此被广泛应用于各种工业和城市污水处理厂，提高了处理效率，减少了有害物质的排放，改善了环境质量，同时降低活性炭的使用量，实现了节约资源和环保高效的目的[5]。

3 污水处理技术的发展趋势

3.1 应用先进的水质处理技术

就目前来看，传统污水处理技术已然不能满足人们对清洁水资源的迫切需求，所以膜技术作为一种重要的先进处理技术受到业界的广泛关注。膜技术包括反渗透、超滤和纳滤等多种形式，这些技术能够实现对水质的深度处理，可以通过微孔或分离层除去水中的微小颗粒、胶体、病原微生物与有机物质，产生高质量的清洁水资源。此外，先进的水质处理技术还包括臭氧氧化、活性炭吸附、电解氧化、光催化氧化等方法，这些技术能够针对废水中的特定污染物进行高效处理，使排放的水体符合甚至超过国家和地区的环保排放标准。同时，一些新型材料的应用也为水质处理技术的创新和发展提供了新的可能，例如纳米材料在水处理中的应用以及更环保膜材料的研发，都为提升水质处理效率和可持续性提供了新路径。

3.2 智能化和数字化技术的应用

随着信息技术的高速发展，智能化与数字化技术逐渐在污水处理领域占有更加重要的位置。比如，利用自动化控制系统、远程监控系统，能够实现对污水处理流程的高精度、高效率管控，从而提升污水处理成效。

3.3 实现污水的综合利用和资源化

传统污水处理方法倾向于污水的去除及排放，而新型污水处理技术的重点则是污水的回收及利用。通过污水的处理及回收利用，可以提高污水的资源价值，同时降低污水处理成本。

4 结语

综上所述，污水处理工作在环保工程中具有重要地位。随着城市的发展，污水的产生源头越来越多，污水成分也越来越复杂，因此污水处理难度也在不断提高，对于处理工艺与技术的要求也随之提高。为了有效提升污水处理效率，应不断完善相关设施与设备，选择合适的污水处理技术，优化处理工艺，进一步为污水处理工作提供更强大的技术支撑。