浅析现代的污水处理技术之环境科学论文

　　摘要：随着社会的发展与进步，重视现代的污水处理技术具有重要的意义。本文环境科学论文主要探讨现代的污水处理技术中的有关内容。
　　关键词:污水;处理;技术;污泥热解;工艺
　　论文引言
　　目前，国际上及国内所采用的城市污水处理工艺，不论从技术上还是从实际运行效果看，都是比较成熟的，运行稳定、出水水质好等是它们共有的特点。所有污水处理工艺的基本原理是一样的，我国污水处理技术与国外先进技术的差距在于设计方案和实际建设之间的技术参数没有处理好，造成设计与实际运行的某些脱节；另一个差距在于关键设备上，国产质量明显差，例如：曝气系统等。国内污水处理厂运行管理水平不高，技术改造能力不强。这是一个普遍性的问题，努力提高污水处理厂运行管理水平和技术改造能力。大力开发可持续的污水处理技术，各地污水处理厂应不断加大技术改造工作力度，加强职工，特别是一线职工的定期或不定期技术培训工作，提高他们的技术和技能水平，从而降低运行成本，更好地造就碧海、蓝天的美好环境。
　　1.城市排污的现状
　　自从20世纪80年代，我国城市污水处理已经在各方面有了很大的进展，但是其形势仍然极其严峻。我国目前淡水资源相当短缺，人均拥有量2300m3，列世界100多位，等同于世界人均水平的1／4。由此来看，我国目前的水污染形势较严峻，特别是城市污水的排放对地表水和地下水水质的影响非常突出。．我国的经济体制从计划经济转型过来。在这种经济体制下，我国城市污水处理的管理机构和管理方式等方面一直沿袭旧的经营管理模式，对污水处理设施方面的建造、设备运行和价费行使统一管理、分级领导的体制，给城市污水处理相关行业导致了很多弊端。我国污水处理面临着水污染严重，污水处理起步较晚、基础较差、要求高的严峻形势。近年来，我国城市污水处理方面有了很大发展。但绝大多数城市的污水处理能力满足不了实际需要，全国还有297个城市没有建成污水处理厂。全国5万多个城镇，370多万个村庄，9亿多人口居住地尚无污水处理设施。
　　2.目前存在的问题
　　(1．我国近些年社会经济持续高速发展给环境带来越来越大的压力。到今天为止，我国城市排放污水每年达到约500多亿吨，处理的污水占排放不到1／5。这个数字相对发达国家来说少得可怜。而发达国家的污水处理率都在80％以上。除此以外，很多污水处理车间乃至厂家处理后的污水也没有达到环保要求，还会对环境产生很多危害。
　　(2．管网收集系统建设滞后，特别是一些城市中心区雨污分流还没有实现，污水处理设施难以充分发挥效益。目前我国处理设施严重不足，城市排水管网普及率及管道收集率较低，许多厂管网不能配套，一些城市污水处理厂不能满负荷运作。现有的处理设备还存在着设计水平低、设备质量低、运行稳定性较差等诸多问题，而且更新改造和达标改造资金短缺、运行费用不足。
　　(3．各级政府筹集资金或借债资金方式等组建的污水处理厂，很多时候被各级政府委托排水厂机构管理，各种运行费用的来源都靠政府，政府财政状况的好坏决定了各种运营费用的多少。这就容积导致因为财政资金缺乏有效监控，产牛浪费现象。
　　3、污水污泥热解处理工艺
　　污水污泥与大部分有机废物相同，含有大量易挥发性有机物质。如此，用某种方法就能把这种贮存在污染中的能量，以热量或作为燃料或制造出特殊的化学品的形式释放出来。污泥热解技术，就是在无氧环境下，对干燥的污泥进行加热，至一定温度(通常<500'E)，在干馏和热分解的作用下，使污泥转化为油、水、不凝性气体(Ncc)和炭4种物质。部分产物燃烧可作为预热的热源。污泥的热分解是无氧环境下，并在相对较低的温度下(<500"12)进行的，因而易产生显著的效益。尤其重要的是这一工艺对液态油有很高的回收能力，释放出更少的NOX和SOX。国内在研究污泥热解转化时，大多在低温阶段。虽然在较低温度时，如200℃，污泥就会发生热解转化反应，放出气体。而国外的研究已经集中在高温阶段，如500℃或以上，这能更好地了解转化机理，并努力地去控制热鳃转化过程。何晶晶等报道污泥热解的能量输出最大时的温度是270。(2。气体停留时间为30min，这过程为能量净输出过程。
　　4、可持续污水处理技术
　　(一)人工湿地处理污水
　　人工湿地处理污水系统是近年才发展起来的新型污水处理技术，国外人工湿地处理污水已达到一定的规模，我国研究单位已在深圳白泥坑、北京昌平等地进行了有益的尝试。虽然人工湿地的处理方法占地面积较大，但低的投资、运行费用和吨水处理成本，非常适合我国的国情。微生物的硝化一反硝化作用受pH值、温度、水体的碱度、碳源、微生物等诸多因素的制约。Green通过实验表明，溶解氧是限制硝化过程的主要因素。人工湿地氧的来源是通过植物根系对氧的传递和释放、进水中携带的氧及水面更新作用而获得，其中植物通过光合作用产生的氧气是人工湿地系统中氧的主要来源．这部分氧气通过植物的根茎释放到湿地环境中，导致根系周围的氧呈现好氧、缺氧及厌氧区域性分布状态，在此环境中微生物的硝化一反硝化作用可以同时进行。目前也可采用人工间歇布水的方式使系统处于淹水，落干交替状态，以保证微生物获得足够的氧气从而使硝化作用顺利进行。
　　我国中小城镇众多，人口密集，资金及技术有限，发展大型污水厂有较大的困难，因此人工湿地技术在我国有着广泛的应用前景。但人工湿地并非尽善尽美，还有许多问题有待进一步的研究。但因为湿地去污机理复杂，要真正揭示湿地去污机制，还需开展许多研究，如湿地中金属离子、有机物和无机物在系统中的相互作用，植物根际微生物系统的作用，植物根系分泌物的研究以及新型填料的研究开发等。污水净化机理不仅能为湿地技术提供更可靠的科学依据，而且还将丰富化学生态学与污染生态理论。人工湿地处理污水系统的建造运行有待进一步的优化不同的水流类型会对湿地的处理效果产生影响，将表面流型与潜流型、水平流与垂直流相结合，去污效率无疑会提高。此外湿地面积、形状、水力停留时间等也会影响湿地的去污效率。
　　(二)短程硝化和反硝化
　　从氨氮的微生物转化过程来看，氨氮被氧化成硝酸氮是由两类独立的细菌催化完成的两个不同反应，应该可以分开。对于反硝化菌无论是硝酸氮还是亚硝酸氮均可以作为最终受氢体，因而整个生物脱氮过程也可以经NH+r-NO≯N：这样的途径完成。这种将硝化过程控制在亚硝酸阶段的短程生物脱氮工艺具有以下特点：对于活性污泥法，可节省氧供应量约25％，降低能耗；节省反硝化所需碳源40％；减少污泥生成量可达50％；减少投碱量；缩短反应时间，相应反应器容积减少，节省基建费用。sHARON工艺是由荷兰Delft技术大学开发的脱氮新工艺。其基本原理是将氨氮氧化控制在亚硝化阶段，然后进行反硝化。用SHARON工艺来处理城市污水二级处理系统中污泥消化上清液和垃圾滤出液等高氨氮废水，可使硝化系统中豫硝酸积累达100％。该工艺核心是应用硝酸菌和亚硝酸菌的不同生长速率，即在高温(30—35℃)下。亚硝酸菌的生长速率明显高于硝酸菌的生长速率，亚硝酸菌的最小停留时间小于硝酸菌这一固有特性，通过控制系统的水力停留时间使其介于硝酸菌和亚硝酸菌最小停留时间之间。从而使亚硝酸菌具有较高的浓度而硝酸菌被自然淘汰，维持稳定的亚硝酸积累。在SHARON工艺中，通过提高反应器中的温度，使在较高温度下，增长速率较快的亚硝化细菌占优势，所以温度和HRT值应严格控制。利用此专利工艺的两座废水生物脱氮处理厂已在荷兰建成。
　　(三)污水反硝化除磷技术
　　传统生物除磷是指聚磷菌(PAOs)在好氧条件下吸磷，在厌氧条件下放磷。而传统脱氮除磷系统中，缺氧反硝化细菌和聚磷菌竞争有机物，聚磷菌必须在反硝化结束后，系统进入完全厌氧状态时才能进行放磷。这样就必须增加碳源的投加量，如果处理高浓度氨氮废水，耗费碳源的量就更大。最近研究发现存在反硝化除磷细菌(DPB)能在缺氧(无0：存在NO-3)环境下摄磷。DPB-被证实具有同PAO极为相似的除磷原理，只是它们氧化细胞内贮存的PHA时电子受体不同而已(PAO为01，而DPB为N05)。这使得摄磷和反硝化(脱氮)这两个不同的生物过程借助同一个细菌在同一个环境中完成。其结果，摄磷和脱氮过程的结合不仅节省了脱氮对碳源的需要；而且摄磷在缺氧内完成可缩小曝气区的体积(亦节省能源)；产生的剩余污泥量也有望降低。
　　论文结束语
　　总之，污水处理设施的建设和运行是我国中小城市当前水污染控制的重点。建立科学的污水管理体制和方法，掌握一批在中小城市具有代表性的污染源的治理技术和城市污水处理技术，可以大大推动我国污水处理设备产业的发展和促进中小城市持续发展。
　　参考文献
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