城镇污水厂尾水处理技术应用研究

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　　摘要：城镇污水厂的尾水，作为氮磷含量较高的污废水，若直接排入水利，则极容易引起水质的直线下降、水体富营养化、鱼虾等水生生物相继死亡等常见的问题。因此，研究其处理工艺十分具有现实意义。本文从物理、化学及生物三个方向，探究了混凝沉淀法、高锰酸钾氧化法、吸附法等常用污水处理法的优缺点，提出了最为经济有效的尾水处理技术。
　　关键词：城镇污水厂；尾水处理；技术应用
　　引言：
　　从我国市政规划来说，我国城镇污水厂建成投入使用数逐年提升，截至2106年底，就有3991座污水处理厂投入应用，污水处理能力近2亿立方米每天。但是污水厂的技术设备现代化程度不足，大量污水处理在不彻底的情况下，直接排入水体，仍然会给水体带来一定污染，这部分城镇尾水主要特点有有机物浓度低但成分复杂，且其中氮磷含量远高于质量合格的水体。对其深度处理难度较大，本文另辟蹊径，从水质处理及回收利用工艺上对其进行了技术研究。
　　一、城镇污水厂尾水处理现状
　　如今，我国城镇污水厂的尾水处理，主要利用的技术仍然以污水分级处理，以及深度处理与回用技术为主。其中三级处理，主要是将二级处理后的污水，进行就进一步的处理，以达到让水质更良好的最终目的。深度处理作为水处理工艺近代发展的重要部分，始于上世纪20年代。以色列为了解决缺水问题，引入深度处理技术，将再生水用于城市建设的不同领域。二分之一用于农业灌溉，三分之一回灌补充地下水，其余用于工业、城市景观用水等方面。1980年代美国污水回用量甚至突破了260万立方米，其中62%用于农业灌溉，30%用于工业，5%用于地下水回灌。
　　我国当下也正逐渐普及城市管网污水回用技术，政府部门与研究人员也开始逐渐考虑将尾水作为稳定水源。但如今，我国污水厂虽然出水达到了国家标准，但是离地表V类水却仍然存在一定距离，而且，污水厂出水中的硝态氮与铵态氮的去除较为困难，N，P含量明显高于净水，这部分水排入江川河流，也间接造成水体富营养化日益严重。
　　二、城镇污水厂尾水处理技术
　　（一）物理化学法
　　1.混凝沉淀
　　混凝沉淀是针对污染水体处理的第一道工序，该工艺主要针对的是水中的悬浮物质、水中泥沙以及水中胶体状的有机与无机物。经研究，对污水厂二级出水进行处理，发现PAM与铝盐混凝剂组合效果要强于与铁盐的组合，可以去除生物膜在使用后，膜表面残存的有机污染物，进而延长膜的使用寿命，而膜滤是当下尾水净化处理的重要研究方向之一，因此，混凝沉淀是污水样预处理的重要途径。
　　2.吸附法
　　吸附法主要利用的是吸附物质自身的多孔性，以最为常见的活性炭为例，活性炭通过其表面巨大比表面，可以对尾水中的有机污染物进行有效吸附。根据研究结果显示，这一方法可以有效去除尾水中的DOC、CODMn等物质，处理后TOC浓度最大降幅2.0mg/L，平均TOC去除率为43.17%，可以认为，吸附法对于处理有机污染物十分有效。
　　3.膜分离法
　　膜分离法，以高分子半透膜将水与其所含的杂质与微粒分开来的一种新型污水处理技术，这一方法不仅可以有效去除尾水的异味，还可以去除水中溶解性的有机物。但是膜分离法却需要对水样进行预处理，然后才能继续进行水样的处理，否则会使膜的更换频率增加，进而增加成本。
　　（二）化学氧化法
　　1.臭氧氧化
　　臭氧氧化，顾名思义主要利用的是臭氧的氧化作用，二級出水中会存在蛋白质、腐殖酸或氰化物等物质，这类物质若排入环境中，对环境会有十分大的毒副作用，而臭氧可以将其氧化，去除水中的此类物质，左名景等人曾利用臭氧对工业废水进行处理，并利用三维荧光处理待测水样，发现相较于原工业废水样，经臭氧处理后的水样，所含的蛋白质与腐殖酸类物质有明显下降，而且经过TOC仪器检测，发现臭氧对于有机污染物的去除同样有效，尤其是，在用臭氧处理污水后，BOD/COD的值明显提高，说明污水的可生化性也有所提高，更有利于其之后的处理。
　　2.高锰酸钾/重铬酸钾氧化法
　　高锰酸钾作为一种强氧化剂，对于藻类细胞结构有破坏作用，且可以通过氧化还原反应，降解在实践中难以去除的有机污染物，例如张兰河等人就曾经以生活污水为研究对象，在其中加入臭氧与高锰酸钾，来研究其对于COD的去除率，经比照显示二者的去除率分别为31.9%与30.9%，可见高锰酸钾对于水质处理来说，效果也十分显著，而后续付斌等人通过高锰酸钾预氧化尾水，尾水出水的COD去除率提升了14.6%，但是氮类污染物的数量基本与预氧化前的处理结果保持一致，这也能够证明，高锰酸钾对于氮类有机污染物的去除能力是有限的。高锰酸钾在一些发达国家，常被用于污水处理之中。
　　而重铬酸钾是我国当下水处理工艺最为常用的强氧化剂，其与高锰酸钾的作用基本类似，但是由于铬是重金属离子，会对水体产生二次污染，因此重铬酸钾在我国也逐渐开始被高锰酸钾所替代。
　　3.Fenton氧化
　　Fenton氧化，主要利用的是双氧水与二价铁离子在相互作用下形成的羟基自由基，其本身具有的强氧化性，能够对城镇污水厂尾水中含有的有机物进行氧化降解，同时其产生的氧化产物Fe3+，还可以加速水中杂质的沉淀，对于磷的去除十分有效。此方法对于当下水体脱氮除磷效果显著。
　　（三）生物法
　　1.生物滤池
　　生物滤池工艺（BAF），是基于生物膜技术，所形成的一种在给水阶段快速处理水的工艺方式，其生物膜上的微生物可以氧化降解污水。孙文鹏等曾研究过生物滤池工艺应用于污水厂尾水处理中的技术，发现，填充FeO陶粒的生物滤池，对于COD、氨氮以及硝酸盐氮的去除度较仅填充陶粒，提升了近5个百分点。
　　生物滤池法与传统的活性污泥法不同，其并没有设置二沉池，且占地面积也相较污水厂来说小，但是其出水的水质较好，系统的管理成本也较低。但是由于其系统较为简单，也使得其稳定性较差，容易受到水温等外部环境的影响。且PH、温度湿度、辐射等多重因素均会对微生物的生长产生影响，不利于其新陈代谢。这就极大程度的限制了生物滤池法的工艺效率。
　　2生物活性炭
　　生物活性炭（BAC），较之传统的活性炭工艺，具有其物理吸附与化学吸附的一般功能，但另一方面，其表面又固定有一定数量的微生物，微生物利用其原有的孔隙结构，形成内部生物膜，进而提升活性炭的水污染物分解效率。生物活性炭法不仅仅在水处理效率上远高于传统的活性炭吸附法，还能够提高活性炭的使用周期，降低水处理工艺成本，在尾水处理中具有良好的运用空间与背景。
　　3.膜生物反应器
　　膜生物反应器，主要利用的是膜分离、截留功能替换传统水处理工艺中的二沉池的功能。在污水厂二级出水尾水处理中，可以形成MBA/PAC系统，进而提升硝态氮、氨氮等的去除效率。
　　三、结束语
　　如今，我国城镇污水的净化与回用已经成为缓解水资源短缺问题的主要途径，处理尾水的经济成本低，而受益较大，二次污染的可能性也较小，是良好的城市回用水来源。因此，本文重点研究了尾水处理的核心技术，并通过研究发现，生物法更为经济，且还能保证水质要求，但是研究仍然存在较大不足，例如对磷的去除讨论远不及氮，且人工湿地、氧化塘等现代工艺也未展开铺陈，未来仍然任重道远。
　　参考文献
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　　作者简介：赵骏（1990-），男，汉族，江苏南京，中冶华天工程技术有限公司，研究方向：主要从事环境水处理方面的研究。
　　（作者单位：中冶华天工程技术有限公司）
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