[科普中國]-地表水污水處理

地表水污染狀況

水污染在全球普遍存在，隨著經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)模式使我國的有限資源不斷減少，廢棄物逐漸增多，地表水水質(zhì)遭到嚴(yán)重破壞。中國環(huán)境狀況公報(bào)（2016）顯示，全國各大水系都受到了不同程度的污染。2016年，1940個(gè)國考斷面中，Ⅰ類47個(gè)，占2.4%；Ⅱ類728個(gè)，占37.5%；Ⅲ類541個(gè)，占27.9%；Ⅳ類325個(gè)，占16.8%；Ⅴ類133個(gè)，占6.9%；劣Ⅴ類166個(gè)，占8.6%。1

主要污染源地表水污染主要是由人類活動產(chǎn)生的污染物造成，按污水來源分類，一般可分為生產(chǎn)污水和生活污水兩類，其中生產(chǎn)污水包括工業(yè)污水、農(nóng)業(yè)污水等，而生活污水就是日常生活產(chǎn)生的污水，由于生活中各種形式的復(fù)雜混合物產(chǎn)生的污水。2

生活污水生活污染源主要為飲食、洗滌、醫(yī)院污水、生活垃圾等。生活污水和垃圾中主要污染物為有機(jī)物。枯水期，生活污水和垃圾多用于積肥，豐水期易隨雨水沖刷流入河流、水庫。城市生活污水量日益加劇，城市暴雨徑流量及其中含有的污染物數(shù)量也迅速增加。

工業(yè)廢水工業(yè)生活范圍廣，廢水量大，成份復(fù)雜，且不易凈化。按所含污染物的不同，工業(yè)廢水可分為以下幾種：

含有機(jī)污染物的廢水。排入水體的有機(jī)物含量過高，則分解耗氧導(dǎo)至溶解氧顯著降低，而水體低溶解氧時(shí)有機(jī)物進(jìn)行厭氧分解，釋放出CH4、NH3、H2S等腐臭氣體。而且有機(jī)污染物排入水體后即成為微生物的營養(yǎng)源；

含無機(jī)污染物的廢水。無機(jī)污染物指含Na2+、Ca2+、Mg2+、SO42+、Cl-、OH-等離子的無機(jī)物質(zhì)。強(qiáng)酸強(qiáng)堿排入水體，明顯改變水體pH值；

含化學(xué)毒物的廢水。當(dāng)廢水中含有相當(dāng)多的化學(xué)毒物，如氰化物、砷、酚類以及某些重金屬離子時(shí)，會導(dǎo)致水中的細(xì)菌和動植物的生物毒性效應(yīng)，抑制水體的自凈作用；

含懸浮物的廢水。我國許多水庫河流都有懸浮物污染現(xiàn)象。

造成熱污染的廢水。這種廢水排入水體，水溫旋即升高，影響水生生物生長，降低水中飽和溶解氧含量；

有色、臭、味的廢水。這種廢水排出后，影響水體的感官性狀。特別是鉻酸(綠色)、銅鹽(青色)、鎳鹽(黃色)等金屬鹽類，既是著色污染，又是重金屬污染。

農(nóng)業(yè)污水在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面，噴灑農(nóng)藥和施用化肥，一般只有少量附著或施用于農(nóng)作物上，其人部分殘留在土壤和飄浮在大氣中，通過降雨、沉降和徑流的沖刷而進(jìn)入地表水和地下水，造成污染。其中，農(nóng)藥是農(nóng)業(yè)污染的主要方面。農(nóng)藥種類主要有除草劑和樂果、敵百蟲、磷胺、甲胺磷、乙酞甲胺磷等有機(jī)磷殺蟲劑。濫施化肥也是造成水體污染的重要原因。施用的化肥種類有尿素、氯化胺、碳酸氫氨、二胺、過磷酸鈣等。氮肥和磷肥一起造成水體的富營養(yǎng)化。還有加工工業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)、林果業(yè)和漁業(yè)生產(chǎn)等，在生產(chǎn)生活中產(chǎn)生的污染物質(zhì)直接或間接地進(jìn)入水體。3

污水處理技術(shù)發(fā)展過程國外污水處理發(fā)展18世紀(jì)末、19世紀(jì)初，英國、日本、德國、芬蘭、美國等經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的國家，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，陸續(xù)出現(xiàn)了環(huán)境污染及社會公害等問題，水環(huán)境的污染成了引發(fā)這些問題的主要原因,通過興建污水處理設(shè)施，建設(shè)污水處理廠來治理污水，提上了各國政府的日程。作為處理城市污水和廢水處理都較為發(fā)達(dá)芬蘭，20世紀(jì)初期世界上第一座城市污水處理廠就是在芬蘭的首都赫爾辛基建造而成。從此，世界各個(gè)國家的污水處理事業(yè)快速發(fā)展，污水處理廠也成了城市正常運(yùn)行中不可缺少的基礎(chǔ)設(shè)施。隨著各國對污水處理工作的重視，對污水處理設(shè)施建設(shè)的支持，污水處理事業(yè)穩(wěn)步發(fā)展的同時(shí)不斷開拓新的技術(shù)，世界各國的污水處理設(shè)施也逐漸増多。

據(jù)相關(guān)資料顯示:美國的污水處理廠的數(shù)量居于世界的首位，人均占有率最高，污水處理廠的二級處理程度占到78%；瑞典下水道鋪設(shè)及使用率幾乎達(dá)到100%，污水廠的數(shù)目眾多，成為處理設(shè)施最為普遍的國家；英國的污水處理廠幾乎都達(dá)到了二級處理程度。

隨著各國二級污水處理廠的興建，各國的水環(huán)境也有很大改善。二級生物處理工藝主要有：傳統(tǒng)活性污泥法、生物膜法及在活性傳統(tǒng)污泥工藝基礎(chǔ)上發(fā)展起來的其他方法如AB法、SBR法、氧化溝、接觸氧化法、（浮動式填料生化）、土地處理法等。4

中國污水處理發(fā)展二十世紀(jì)初，上海建成了我國首座活性污泥為工藝的污水廠，我國城市污水處理事業(yè)如雨后春筍般快速發(fā)展。19世紀(jì)前后，我國才開始全面關(guān)注城市的污水凈化的問題。建成穩(wěn)定塘成為我國初期處理城市污水的基本手段。傳統(tǒng)活性污泥法是我國污水處理最早研究的污水處理工藝，該方法處理污水的成本低，出水水質(zhì)好，是我國目前大部分污水處理廠采用的污水處理工藝。二十世紀(jì)八十年代，天津紀(jì)莊子污水廠成為中國首座大型的城市污水處理廠，自此，我國的污水處理事業(yè)突飛猛進(jìn)。二十一世紀(jì)以來，我國城市化率不斷提高，水污染加重，水污染物的排出標(biāo)準(zhǔn)更嚴(yán)，因此，城市污水處理廠在建廠前就要將去氮、除磯納入考慮范圍，而之前建設(shè)的水廠不得不進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)、工藝等方面的改造。近年來，我國湖泊水庫等水體富營養(yǎng)化問題進(jìn)一步加劇了我國水資源的短缺，因此減輕水體富營養(yǎng)化成為了我國解決水污染問題的關(guān)鍵。

我國將城市污水主要進(jìn)行分級（一級、二級）處理，集中處置的方法。一級處理通常置于二級處理以前，主要是對污水進(jìn)行初步的過濾、沉淀和曝氣等工序，將廢水中的懸浮物去掉。二級處理分為二級生物處理和二級化學(xué)處理，但由于化學(xué)法處理效果不穩(wěn)定成本高等特點(diǎn)，在我國主要是采用的二級生物處理法，廢水經(jīng)處理后基本達(dá)到污水排放標(biāo)準(zhǔn)。

我國城市污水處理工藝主要以二級生物處理為主，二級生物處理工藝能夠很好的滿足對水中有機(jī)物的去除，對水中的氮磷等元素也有一定的去除效果。城市污水處理廠作為處理城市污水最重要的設(shè)施在我國的建設(shè)數(shù)量也越來越多，我國的城市污水處理率也在不斷提高，但是隨著我國城市化進(jìn)程的加快及城市水資源進(jìn)一步短缺，城市污水處理廠也面臨如整體去除率不高、氮磷的去除率低、再生水回用率低、污泥處置效果差等問題。我國目前應(yīng)用最多的二級污水處理工藝主要有傳統(tǒng)的活性污泥法和它的改進(jìn)型A/O和A2/O工藝、氧化溝和SBR工藝等。4

地表污水處理方式污水處理的方法很多，一般可分為物理法、化學(xué)法和生物法等，現(xiàn)代污水處理主要有以下幾種方法：

吸附法吸附法是指當(dāng)氣體或液體與固體接觸時(shí)，在固體表面上某些成分被富集的過程。吸附法處理廢水就是利用投加吸附劑而去除水中微量的污染物，此法具有相適應(yīng)的范圍廣，處理效果好，吸附劑可重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)，但也存在著對廢水進(jìn)行預(yù)處理要求高，操作麻煩等缺點(diǎn)。

混凝法化學(xué)混凝的機(jī)理至今還未清楚，可以認(rèn)為主要是三方面的作用，即壓縮雙電層，吸附架橋作用和沉淀物網(wǎng)捕作用。混凝法可以降低水的濁度和色度，去除多種高分子有機(jī)物，重金屬以及放射性物質(zhì)，并改善污泥的脫水性能。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，混凝劑的種類也日益增多，這為混凝技術(shù)的廣泛應(yīng)用提供了更為廣闊的空間。

電化學(xué)處理技術(shù)電化學(xué)處理技術(shù)是指在外加電場的作用下，在特定的電化學(xué)反應(yīng)器內(nèi)，通過一系列設(shè)計(jì)的化學(xué)反應(yīng)電化學(xué)過程或物理過程，產(chǎn)生大量的自由基，進(jìn)而利用自由基的強(qiáng)氧化性對廢水中的污染物進(jìn)行降解的技術(shù)過程。電化學(xué)水解技術(shù)具有多功能性，高度的靈活性，無污染或少污染性，易于控制和經(jīng)濟(jì)性等特點(diǎn)。但也存在著高能耗高成本和析氫和析氧等副反應(yīng)的缺點(diǎn)。

生化處理技術(shù)生化處理工藝是利用微生物的代謝作用，將水中成溶解膠體狀態(tài)的有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的易降解物質(zhì)，利用微生物的生化作用，從而使廢水得以凈化。生化處理法具有成本低，投資少，效率高，無二次污染等特點(diǎn)，廣泛為各國使用。生化處理過程不需要高溫高壓，它是不需要投加催化劑的催化反應(yīng)，比一般化學(xué)反應(yīng)優(yōu)越的多，其處理廢水費(fèi)用低廉，運(yùn)行管理方便，是廢水處理系統(tǒng)中最重要的過程之一。5

水污染問題是環(huán)境保護(hù)中亟待解決的問題，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，污水處理系統(tǒng)也不斷被革新，但每種方法都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)及適用的廢水條件，故需要將多種處理方法相聯(lián)系相組合才能更好的解決這一環(huán)境問題。

地表水檢測標(biāo)準(zhǔn)為貫徹《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》和《中華人民共和國水污染防治法》，防治水污染，保護(hù)地表水水質(zhì)，保障人體健康，維護(hù)良好的生態(tài)系統(tǒng)，我國制定了《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，它按照地表水環(huán)境功能分類和保護(hù)目標(biāo)，規(guī)定了水環(huán)境質(zhì)量應(yīng)控制的項(xiàng)目及限值，以及水質(zhì)評價(jià)、水質(zhì)項(xiàng)目的分析方法和標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施與監(jiān)督。 本標(biāo)準(zhǔn)適用于中華人民共和國領(lǐng)域內(nèi)江河、湖泊、運(yùn)河、渠道、水庫等具有使用功能的地表水水域。具有特定功能的水域，應(yīng)執(zhí)行相應(yīng)的專業(yè)用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。6