污水处理厂尾水深度处理技术的研究进展

Posted 2023-01-12 水质

篇首语：敏而好学，不耻下问。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了污水处理厂尾水深度处理技术的研究进展相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

从物化法、生物法及膜分离法等方面，对污水处理厂尾水深度处理技术进行分析。目前常用的深度处理技术为过滤、生物滤池、人工湿地、膜分离等，其中膜分离、人工湿地等技术处理效果较好。对于不同性质的尾水，应注意选择相应的深度处理技术或组合工艺。
水资源短缺已引起人们的广泛关注。污水回用可减轻江河、湖泊污染，保护水资源不受破坏，减少用水费及污水净化费用，促进经济和环境尽可能的协调发展，具有良好的经济效益、环境效益。美国是世界上城市污水回用最早的国家之一，城市污水处理等级基本上都在2级以上，处理率达到100%。日本在20世纪60年代就开始回用污水，70年代已初见规模。以色列是世界上污水利用程度最高的国家，100%的生活污水和72%的城市污水得到回用。而我国污水处理厂每年产生的近百亿吨尾水的回用率仅为10%，因此进一步发展尾水深度处理已迫在眉睫。
1.物化处理技术
1.1过滤法
耿土锁等研究将纤维球过滤用于污水深度处理中，结果表明纤维球过滤二沉池出水时，悬浮颗粒浓度从10～20mg/L下降到2mg/L以下，SS去除率接近90%；COD浓度从70～80mg/L下降到40mg/L左右，COD去除率接近50%。因此，纤维球滤料过滤工艺是当今污水深度处理的最佳选择。刘健生研究了滤布滤池在昆明市节水及污水资源化工程的可行性，结果表明进水水质BOD20mg/L、SS20mg/L，出水水质BOD5≤5mg/L、SS≤5mg/L。这表明滤布滤池在中水利用中有一定的先进性。
1.2吸附法
李清雪等对活性炭/纳滤组合工艺深度处理污水处理厂尾水中微量有机物的研究表明，该组合工艺对CODMn、TOC、UV254均有较好的去除效果，平均去除率分别达42.09%、69.54%和78.53%，出水的平均浓度分别为5.90mg/L、1.93mg/L和0.04cm-1。可见，活性炭/纳滤组合工艺对二级出水中微量有机物的去除在技术上是可行的。李学强等对采用臭氧/过滤/活性炭工艺深度处理济南市水质净化二厂的二级出水研究结果表明，当原水的平均浊度为0.87NTU，CODMn、NH+4-N和NO-2-N浓度分别为1.24、1.78、0.13mg/L时，该工艺出水的平均浊度可降至0.25NTU，CODMn、NH+4-N和NO-2-N浓度可分别降至0.79、1.20、0.05mg/L。因而，该技术被广泛用于饮用水和微污染水的处理中。电吸附技术(EST)作为一项新型的水处理技术，具有很高的性价比，且处理效果好。韩寒等研究表明，对于COD、含盐量较高的工业废水，传统的水处理技术因COD高而影响盐分的去除，而电吸附可除去废水中的盐分，使生化法可行。二级生化处理后的污水经电吸附除盐，可作为循环水系统的补水或生产工艺用水。
2.生物处理技术
生物处理技术是利用微生物自身可对有机物、含氮化合物、含磷化合物等物质进行分解、吸收来产生能量、营养物质的特性，培养出某些特定的微生物，利用该特性处理污水中的污染物质，达到净化水质的目的。
2.1生物反应器
隔离曝气生物反应器是物化和生化处理技术的集成。程丽华等采用隔离曝气生物反应器(IBAR)对炼油厂的外排污水进行处理研究，结果表明当HRT为1.9h，气水体积比为5.0，pH值为6.5～8.5，反冲洗周期为6d时，经IBAR处理后COD、石油类、氨氮、固体悬浮物去除率可分别达到42.8%、47.5%、69.4%、96.1%，出水水质平均质量浓度为52.0、1.1、2.1、1.6mg/L，基本达到中石化污水回用于循环冷却补充水质标准。因此，该方法应用于炼油污水的深度处理是可行的。倪明等应用两级过滤膜生物反应器专利技术处理城市污水厂二级排水。进水水质COD100mg/L，BOD5≤30mg/L，NH+4-N≤40mg/L，TP1.0mg/L，SS≤30mg/L；出水水质COD≤30mg/L，BOD5≤10mg/L，NH+4-N≤10mg/L，TP≤0.5mg/L，无SS。运行实践表明，该系统具有良好的稳定性和可靠性，出水优于工业用水、循环冷却水的水质要求。
2.2生物滤池
陈志伟等采用曝气生物滤池(BAF)工艺对太湖地区某印刷电路板(PCB)厂废水处理厂出水进行深度处理现场中试研究。结果表明，在进水COD、NH+4-N、Cu平均质量浓度分别为198.900、20.100、1.090mg/L的条件下，当进水流量为0.5m3/h，气/水体积比为5∶1时，出水COD、NH+4-N、Cu平均质量浓度分别为23.200、1.560、0.098mg/L，远低于太湖地区废水排放标准。徐绮坤等研究采用曝气生物滤池工艺处理印染废水的二级生化出水。废水COD浓度从进水90～140mg/L降到80mg/L以下，色度从32倍降到16倍以下，排放水质稳定，达到广东省《水污染排放限值DB44/26-2001》第1时段1级标准。通过近半年的试验表明，曝气生物滤池工艺具有占地面积少、运行稳定、成本低、出水水质好等优点，在印染废水后段深度处理中有重要的作用。朱兆亮等通过小试研究气浮-好气滤池工艺提高二级出水水质的效果。二级出水水质见表1。采用气浮-好气滤池工艺，二级出水深度处理出水水质见表2。该工艺对进水水质有良好的适应性，对色度、COD、氨氮、总磷、浊度等去除率高，是值得推广应用的污水厂二级出水深度处理和回用的优化工艺。

2.3人工湿地
人工湿地也是近年发展起来的一种废水处理技术，具有出水水质好、投资少、结构简单、操作管理便利及运行费用低等特点。
杨立君将生态氧化池/生态砾石床组合工艺作为强化型前处理系统，与垂直流人工湿地相结合，用于处理城市污水处理厂尾水。深圳龙华污水处理厂出水水质为COD50mg/L、BOD510mg/L、NH+4-N10mg/L、TP0.5mg/L，连续5个月试运行后，COD、BOD5、NH+4-N和TP的平均去除率分别为70.3%、69.0%、91.9%、83.1%，出水水质为COD20mg/L、BOD54mg/L、NH+4-N1.0mg/L、TP0.2mg/L。可见，生态氧化池/生态砾石床/垂直流人工湿地组合工艺在污水处理厂尾水深度处理方面具有明显的优势。
孙久振等研究山东平阴污水处理厂将沿黄洼地改造为人工湿地对该厂二级处理的尾水进行深度处理。结果表明，在去除率方面，COD47.11%～63.38%，BOD569.65%～85.30%，TP36.96%～58.06%，NH+4-N43.88%～57.89%，SS44.44%～66.67%，最优出水水质是COD17.07mg/L，BOD52.37mg/L，TP0.11mg/L，NH+4-N0.24mg/L，SS6.00mg/L。这表明人工湿地应用于污水处理厂深度处理是可行的。
3.膜分离技术
膜分离技术起步于20世纪60年代，是一种新型高效的污水处理技术，包括微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)、反渗透(RO)、渗析(D)等方法。
3.1反渗透
反渗透技术在膜分离中应用广泛。在国内冷轧行业中，首钢冷轧薄板生产线率先利用市政污水厂处理后外排污水作为水源，采用双膜法(超滤+反渗透)处理。进水电导率1490μS/cm，出水电导率稳定在40μS/cm以下，远低于75μS/cm的用水水质要求，产水可用作净循环冷却水和制冷换热水的补充水。
陈洪斌等针对石化行业污水回用处理设施很快失效的现状，开发了“集成式悬浮载体生物氧化-砂滤-臭氧活性炭处理-超滤反渗透"的组合。试验用水为处理厂外排水，浊度13.5～81.0NTU、COD170.2mg/L、NH+4-N0～57.7mg/L、总石油类10.7mg/L、电导率1800～2600μS/cm，含盐量高。连续7个月的中试结果表明，处理后外排水中COD、NH+4-N、BOD5、油和浊度等均优于回用水标准，可作为工业循环冷却、绿化和办公等用水。
3.2微滤
毛艳梅等应用混凝动态膜工艺对印染废水的二级出水进行深度处理。研究表明，进水COD90～100mg/L，最佳投量下使用一体式混凝动态膜工艺，COD去除率达到57%，出水COD38.7～43.0mg/L，能保证印染废水的达标回用。天津开发区新水源一厂再生水回用系统采用连续微滤膜(CMF)系统对污水厂二级排放水进行深度处理，净化后的水清澈透明、无异味、浊度<0.1NTU(低于设计值0.2NTU)、SDI值<3。CMF系统的进、出水水质检测结果显示见表3。CMF出水满足国家生活杂用水标准，可直接回用于绿化、景观、冲厕等；同时，CMF出水满足反渗透系统进水要求，可进一步脱盐。

3.3纳滤
郭豪等采用微滤/纳滤深度处理COD为125.70mg/L的二级出水，经微滤处理后出水COD为65.13mg/L，去除率在50%左右；经纳滤处理后出水COD为24.00mg/L；其他指标包括硬度、电导率、吸光率等完全满足回用要求。谢鹏伟等采用连续膜过滤和纳滤处理印染废水的二级出水，进水色度4～16、pH值6.5～7.0、电导率4500～7000μS/cm、SS50mg/L、COD100～160mg/L，纳滤出水电导率100～200μS/cm、COD<4mg/L、色度未检出。纳滤深度处理系统出水不仅可达标排放，还可回用作工艺用水。
4.其他处理技术
还有一些新型的污水深度处理技术如超导磁分离技术能有效地提高废水的可生化性，具有投资少、反应时间短、效率高、能耗低等优点。尽管该法分离效果很好，但是需加入有机絮凝剂，没有完全摆脱因有机絮凝剂的加入带来的二次污染。此外，超导磁体冷却采用的是液氮浸泡冷却。我国氦资源贫乏，限制了超导磁分离技术的大规模应用。另外，高压脉冲放电技术、超声波、生物酶、生物制剂增效法、三维电极、光敏化半导体作为催化剂处理有机废水等技术也逐渐应用于污水研究中。许多组合技术更是应用广泛，如混凝沉淀/过滤/氨解析/炭柱组合工艺、双介质过滤/反渗透组合工艺、超滤/紫外光/反渗透生产“新生水"组合工艺、混凝沉淀/精密过滤/臭氧氧化/石英砂过滤/活性炭过滤/中空超滤组合工艺等对城市污水的深度处理都有较好的效果。
5.展望
对污废水进行有效处理、回用是解决水资源短缺问题、开辟第二水资源、减少新鲜水的用量、缓解供需矛盾的有效措施，具有显著的环境效益、经济效益和社会效益。污水深度处理技术在国内已经有成功的工程应用，很多实际工程应用效果较好。但由于不同尾水水质差异较大，应选择合理的处理技术，在传统技术上不断创新，使之更好地推动深度处理技术的发展。