环保工程中污水处理工艺及方法探究

摘要：伴随工业化与城市化进程，污水排放问题加剧，污水处理成为环保工程核心。本文深入探讨环保工程里的污水处理工艺及方法，剖析常见工艺原理、特点与适用范围，分析影响处理效果的因素，并展望新兴技术，为污水处理方案的抉择与优化提供理论和实践参考，助力提升处理效率，达成水资源可持续利用。

关键词：环保工程；污水处理；工艺方法

一、引言

水是生命之本，然而经济发展带来的水污染问题日趋严重。大量未经妥善处理的污水排放，不仅破坏生态，威胁水生态平衡，还对人类健康构成潜在风险。环保工程中的污水处理旨在借物理、化学与生物等手段，去除污水污染物，使其达排放标准或可回用标准。合理选用与优化污水处理工艺，对提高处理效率、降低成本、实现水资源可持续利用意义重大。

二、常见污水处理工艺

（一）物理处理工艺

1.沉淀法

1.原理：借重力使污水悬浮颗粒下沉，实现固液分离。依沉淀类型分自由沉淀、絮凝沉淀、区域沉淀和压缩沉淀。自由沉淀用于悬浮固体浓度低且无凝聚性污水；絮凝沉淀适用于悬浮颗粒浓度高且具凝聚性污水，颗粒沉淀中相互凝聚加速下沉；区域沉淀见于高浓度悬浮颗粒污水，颗粒整体下沉；压缩沉淀在沉淀后期，颗粒相互挤压减小沉淀体积。

2.特点：操作简便、成本低，能去除大部分可沉降固体颗粒，但对溶解性污染物和胶体去除效果有限。

3.适用范围：广泛用于污水处理预处理，如城市污水处理厂初沉池，去除大颗粒悬浮物，减轻后续处理负荷。

2.过滤法

1.原理：污水通过有孔隙率的过滤介质，如砂滤池、活性炭滤池，悬浮颗粒被截留。砂滤池靠滤料拦截、沉淀和吸附除污；活性炭滤池除物理拦截，活性炭还吸附有机物、色素、异味及部分重金属离子。

2.特点：有效去除细小悬浮颗粒和部分溶解性有机物，出水水质好，但过滤介质需定期反冲洗或更换，运行成本较高。

3.适用范围：常用于污水深度处理，如中水回用，提高水质满足更高标准，也可作二级生物处理后补充处理确保达标排放。

（二）化学处理工艺

1.混凝沉淀法

1.原理：向污水加混凝剂，如聚合氯化铝（PAC）、硫酸铝，混凝剂水解生成带正电胶体，与带负电胶体颗粒凝聚，形成大絮体颗粒，经沉淀或气浮分离。混凝分凝聚和絮凝阶段，凝聚使胶体脱稳形成微小聚集体，絮凝使微小聚集体结合成大絮体。

2.特点：有效去除胶体和部分溶解性有机物，对浊度、色度去除效果好。但混凝剂投加量需精准控制，过量易致二次污染，处理成本较高。

3.适用范围：适用于含大量胶体和细微悬浮物的污水，如印染、造纸废水。在城市污水处理中可作强化一级处理提高污染物去除效率。

2.化学氧化法

1.原理：利用强氧化剂，如臭氧、过氧化氢、二氧化氯等，将污水中的有机污染物氧化分解为二氧化碳和水等无害物质。以臭氧氧化为例，臭氧具有强氧化性，能直接与有机物发生反应，破坏其分子结构，还能在水中分解产生具有更强氧化性的羟基自由基，进一步氧化有机物。

2.特点：反应快，对有机物去除效率高，部分无二次污染。但部分氧化剂成本高，设备投资大，需专业操作维护。

3.适用范围：常用于处理难降解有机废水，如制药、农药废水，也可作深度处理去除残留有机物提高水质。

（三）生物处理工艺

1.活性污泥法

1.原理：活性污泥由微生物与悬浮、胶体物质形成，具吸附分解有机物能力。在曝气池，活性污泥与污水充分接触，微生物分解有机物。其运行包括曝气、沉淀和回流，曝气供氧气，沉淀实现泥水分离，回流维持活性污泥浓度。

2.特点：处理效率高，能去除有机物和氮、磷等，但对水质、水量变化敏感，需专业管理，可能出现污泥膨胀。

3.适用范围：广泛用于城市和工业污水处理厂。

2.生物膜法

1.原理：微生物附着在固体载体形成生物膜，污水与生物膜接触，有机物被分解。生物膜法微生物固定，对水质、水量变化适应力强。常见工艺有生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池等，如生物滤池，污水喷洒在滤料表面，与生物膜接触去除污染物。

2.特点：微生物量高，处理效率较高，剩余污泥少，管理简单。但滤料易堵塞，需定期反冲洗，占地大。

3.适用范围：适用于中小规模污水，对水质、水量变化大的污水处理效果好，用于工业企业和小型城镇污水处理。

三、影响污水处理效果的因素

（一）水质特性

污水水质如有机物浓度、氮磷含量、酸碱度（pH 值）、有毒有害物质等显著影响处理效果。高浓度有机物可能超处理负荷致效率降低；高氮磷含量引发富营养化，需脱氮除磷工艺；pH 值不适影响微生物活性或化学反应；有毒有害物质抑制微生物生长或使化学药剂失效。

（二）处理工艺参数

不同工艺有特定参数，如活性污泥法的曝气时间、污泥浓度、污泥回流比，生物膜法的水力负荷、有机负荷，化学氧化法的氧化剂投加量、反应时间等。参数设置不合理影响处理效果，如曝气时间不足致有机物分解不充分，氧化剂投加量不够无法有效氧化污染物。

（三）温度

温度影响微生物生长代谢和化学反应速率。生物处理适宜温度在 15 - 35℃，过高或过低影响微生物活性。低温下微生物代谢减慢，高温可能使微生物蛋白质变性失活。化学处理中，温度升高一般加快反应速率，但过高致化学物质挥发或分解影响效果。

四、新兴污水处理技术与发展趋势

（一）膜分离技术

膜分离技术利用选择性透过薄膜，在能量或化学位差推动下分离或浓缩污水溶质和溶剂。常见有微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）和反渗透（RO）。微滤和超滤除悬浮颗粒、胶体和大分子有机物；纳滤和反渗透去除小分子有机物、重金属离子、盐类等。该技术分离效率高、出水水质好、占地小，但膜组件贵，易污染，需定期清洗或更换。随膜技术发展，在污水深度处理和中水回用领域前景广阔。

（二）高级氧化技术

高级氧化技术是通过产生具有强氧化性的羟基自由基等活性物种，将污水中的有机污染物氧化分解。除了前面提到的臭氧氧化，常见的高级氧化技术还包括芬顿氧化、光催化氧化等。高级氧化技术具有氧化能力强、反应速度快、无二次污染等优点，能有效处理难降解有机废水。未来，高级氧化技术有望在与其他处理工艺的协同应用方面取得突破，进一步提高污水处理效率和降低处理成本。

（三）智能化与自动化控制

信息技术发展使污水处理智能化、自动化控制成趋势。传感器实时监测水质和工艺参数，计算机系统自动调节设备运行。如依有机物浓度调曝气强度，依水位控制水泵启停。智能化控制提高处理稳定性、可靠性，降低人工成本，实现精细化管理，提升处理效率和水质。

五、结论

环保工程污水处理工艺多样，各有特点与适用范围。实际应用需综合考虑污水水质、处理规模、目标及成本等因素，合理选择与优化工艺。关注新兴技术发展，探索新技术与传统工艺结合，提高处理效率、降低成本、实现水资源可持续利用。加强处理过程监测与管理，确保工艺参数合理运行。随科技进步，更多高效、环保、经济的处理技术将涌现，助力解决水污染问题。

参考文献

[1] 高廷耀，顾国维，周琪。水污染控制工程（第四版）[M]. 北京：高等教育出版社，2015.

[2] 王宝贞，王琳。水污染控制工程（下册）（第二版）[M]. 北京：高等教育出版社，2009.

[3] 黄霞，文湘华。水处理工程 [M]. 北京：清华大学出版社，2017.

[4] 张自杰。排水工程（下册）（第四版）[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2000.