环境工程中的污水处理技术进展

引言

随着工业化与城市化进程加速，污水产生量急剧增长且成分愈发复杂，对生态环境及人类健康构成严重威胁。污水处理作为环境保护关键环节，其技术发展备受关注。高效、稳定、环保的污水处理技术成为解决水污染问题、实现水资源循环利用的核心要素。本文梳理环境工程中污水处理技术进展，为技术优化与创新提供参考。

一、传统污水处理技术

（一）物理处理技术

沉淀法是利用重力使污水中悬浮物沉淀的技术。根据沉淀池的结构不同，可分为平流式、竖流式、辐流式沉淀池。平流式沉淀池构造简单，水流稳定，适用于大流量污水的初步处理；竖流式沉淀池占地面积小，排泥方便；辐流式沉淀池处理能力大，常用于大型污水处理厂 。以某城市污水处理厂为例，通过平流式沉淀池处理后，污水中粒径大于 0 . 1 m m 的悬浮物去除率可达 70 % 以上，有效降低了后续处理单元的负荷。

过滤法通过过滤介质截留污水中杂质。常见的过滤方式包括格栅、砂滤、活性炭过滤等。格栅主要用于拦截污水中较大的漂浮物，保护后续设备；砂滤可去除细小颗粒杂质，在工业废水处理中，经砂滤处理后，污水中悬浮物含量可从 1 0 0 m g / L 降至 2 0 m g / L 以下；活性炭过滤则凭借其强大的吸附能力，能有效去除水中的有机物、色素和异味 。

离心分离法借助离心力分离污水中悬浮物。常见的离心机有卧螺离心机、碟式离心机等。在石油化工废水处理中，采用卧螺离心机可快速分离出其中的油类物质，油的去除率可达 90 % 以上，显著降低了废水中的含油量。

（二）化学处理技术

混凝法通过投加混凝剂，使污水中胶体及细微悬浮物凝聚成较大颗粒而沉淀。常用的混凝剂有聚合氯化铝（PAC）、聚丙烯酰胺（PAM）等。在印染废水处理中，投加 PAC 和 PAM后，废水的色度去除率可达 80 % 以上，同时对部分有机物也有较好的去除效果 。

中和法利用酸碱中和反应调节污水 pH 值。对于酸性废水，常采用石灰、氢氧化钠等碱性物质进行中和；对于碱性废水，则使用硫酸、盐酸等酸性物质调节[1]。在电镀废水处理中，通过中和法将废水 pH 值调节至合适范围，可有效去除其中的重金属离子。

氧化还原法通过氧化还原反应改变污染物性质使其无害化。化学氧化法如 Fenton 试剂氧化，利用亚铁离子和过氧化氢反应产生的羟基自由基，可有效降解难降解有机废水。在某制药废水处理中，采用 Fenton 试剂氧化后，废水中的 COD（化学需氧量）去除率可达60 % 以上 。

（三）生物处理技术

好氧生物处理包括活性污泥法和生物膜法。活性污泥法中的传统活性污泥法运行稳定，处理效果好；SBR 法（序批式活性污泥法）操作灵活，能有效应对水质水量的变化；氧化沟法占地面积较大，但处理效率高，常用于城市生活污水处理[2]。生物膜法如生物接触氧化法，在工业废水处理中表现出色，其微生物附着在填料表面形成生物膜，对有机物的去除效果显著。某工业废水处理厂采用生物接触氧化法，出水 COD 可稳定达到排放标准。

二、新兴污水处理技术

（一）膜生物反应器技术

膜生物反应器技术将膜分离与生物处理相结合。膜组件能够截留微生物和大分子物质，使生物反应器内维持高浓度的活性污泥，同时保证出水水质。与传统活性污泥法相比，膜生物反应器的出水悬浮物几乎为零，浊度低于1NTU，且占地面积可减少 。在中水回用领域，某小区采用膜生物反应器处理生活污水，处理后的水可直接用于绿化灌溉和道路冲洗。然而，该技术面临膜污染、膜成本高、能耗大等问题。研究表明，通过优化膜材料、改进运行工艺和定期化学清洗，可有效缓解膜污染问题。

（二）光催化氧化技术

光催化氧化技术利用光催化剂在光照下产生电子-空穴对，进而产生强氧化性自由基降解污染物，常用的光催化剂为 TiO？。该技术可在常温常压下进行，能降解多种难降解有机物，且无二次污染。在印染废水处理中，采用光催化氧化技术，废水中的染料去除率可达90 % 以上。但目前光催化剂活性低、光利用率低、回收困难等问题限制了其大规模应用。科研人员正致力于开发新型光催化剂和优化光反应装置，以提高光催化效率。

（三）高级氧化技术

高级氧化技术通过产生强氧化性自由基降解污染物，主要包括臭氧氧化、过氧化氢-紫外线联合氧化、湿式氧化等技术 。臭氧氧化具有氧化能力强、反应速度快的特点，在垃圾渗滤液处理中，臭氧氧化可有效去除其中的氨氮和有机物；过氧化氢-紫外线联合氧化则能产生更多的羟基自由基，提高处理效率 。不过，高级氧化技术存在运行成本高、设备要求高、可能产生副产物等问题。通过与其他技术联合使用，可降低运行成本，提高处理效果。

（四）智能污水处理技术

智能污水处理技术利用物联网、大数据、人工智能等技术实现污水处理过程的智能监测与控制。通过在污水处理厂安装各类传感器，实时监测水质、水量、设备运行状态等参数，并利用大数据分析优化处理工艺，可使污水处理效率提高 20 % 以上，运行成本降低 1 5 % 左右。在某大型污水处理厂，智能控制系统根据进水水质自动调整曝气量和药剂投加量，不仅保证了出水水质稳定达标，还显著降低了能耗 。但该技术面临数据安全、技术集成难度大、专业人才缺乏等挑战，需要加强技术研发和人才培养。

结论

传统污水处理技术经过长期发展，工艺成熟，在各类污水处理中仍发挥着重要作用，但存在处理效率有限、资源回收不足等局限性；新兴污水处理技术具有高效、节能、环保等优势，但在技术推广和应用中面临成本、稳定性等挑战。不同技术适用于不同水质与处理要求，在实际应用中需根据具体情况合理选择。

未来污水处理技术将朝着智能化、资源化、节能化方向发展。智能化技术实现污水处理过程的精准控制和优化运行；资源化技术从污水中回收水资源、能源和有用物质；节能化技术降低污水处理过程中的能耗和碳排放，提高资源利用效率。

污水处理技术的研发与应用需要产学研用紧密结合。科研机构加强技术创新，企业积极推广应用，政府完善政策支持，共同推动污水处理技术的进步，提高污水处理整体水平，实现水资源可持续利用与生态环境保护目标。

参考文献：

[1]张明远，李静怡.膜生物反应器（MBR）技术在污水处理中的应用进展[J].环境工程学报，2023，17（5）：1451-1460.

[2]王建国，陈晓云.高级氧化技术在工业废水处理中的研究进展[J].水处理技术，2022，48（8）：1-6.

[3]刘洋，周敏.基于人工智能的污水处理智能控制系统研究[J].中国给水排水，2023，39（15）：78-83.