当代城市污水处理技术的发展与应用.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 22 日 作者简介：高侠腾（1990），男，汉族，江西高安人，本科，南昌赣华环保技术有限公司，总经理，研究方向为环境工程。-115-当代城市污水处理技术的发展与应用 高侠腾 南昌赣华环保技术有限公司，江西 南昌 330000 摘要：摘要：随着城市化进程的加快，城市污水的处理成为重要问题。为有效处理城市中的污水，发挥出城市污水处理技术的价值，本文主要对城市污水处理技术的发展历程、发展趋势进行分析，并且对当代城市污水处理技术的种类和特点进行简要叙述，说明三种处理技术的基本运用原理，其中包括物理处理技术、化学处理技术和生物处理技术，并对每种技术的特点进行了详细的介绍。然后通过具体的案例研究，重点分析了特定城市污水处理技术的实际应用情况，以期通过深入研究和探讨不同技术的应用效果，为城市污水处理提供参考和借鉴，推动城市的可持续发展。关键词：关键词：城市污水处理技术；环境影响；挑战；发展历程；趋势 中图分类号：中图分类号：X70 1 城市污水处理技术的发展历程和趋势 1.1 历史上的污水处理技术概述 在城市污水处理技术的发展历程中，经历了多个阶段，从简单的物理处理到综合运用多元化手段对污水进行处理。经研究表明，早期的城市污水处理技术主要为物理处理手段，其中主要涵盖沉淀以及过滤等等。通过运用这样的方法，实现对污水中悬浮物以及杂质的处理。然而，这些方法在处理高浓度有机物和微小颗粒时效果有限。随着科学技术的进步，化学处理技术逐渐应用于污水处理中。化学处理主要是通过添加化学物质，如氯化铁和氯化铝等，来促进悬浮物的沉淀和溶解污染物的氧化反应。这些化学处理方法能够有效去除有机物和一些重金属离子，对城市污水的处理质量加以保证。随着科学技术的进一步优化与发展，城市污水处理中会对生物处理技术进行运用。对生物处理方法来说，主要就是借助微生物产生生物化学反应来对污水中的有机物加以处理，同时使污水中的一些有害物质得到降解和转化。生物处理技术包括生物滤池、活性污泥法和固定化生物反应器等，这些技术在提高污水处理效果的同时，还能降低能耗和化学药剂的使用量，实现了可持续发展的目标。1.2 当代污水处理技术的新进展 随着科技的不断发展，城市污水处理技术也得到了新的突破和进展。其中，一些新兴技术和先进工艺成为了当前研究的热点和趋势。（1）膜分离技术：对这一污水处理技术来说，主要的原理就是运用膜材料来对污水进行净化以及分离的处理。通过运用这一技术，不但会实现对污水处理的有效控制，也会对其中的悬浮物以及微生物进行有效去除。由于其具有较强的污水处理优势，其实在城市污水中得到较为广泛的运用。（2）高级氧化技术：此污水处理技术重点就是运用光催化剂以及氧化氢，在光照条件下促进有机物的氧化反应。这种技术能够高效降解有机物和部分难降解有机物，同时消除污水中的异味和色度。（3）生物脱氮和脱磷技术：此技术在对污水中磷、氮进行处理方面会发挥出明显的优势。在运用的过程当中，若合理设计和运行生物处理系统，利用特定的微生物菌群，可以将氮气和磷酸盐还原成气态氮和沉淀型磷酸盐，从而达到能源回收和减少污染物排放的目的。1.3 未来污水处理技术的发展趋势和前景 在城市污水处理技术不断发展的过程中，势必会更加高效，降低能耗，符合可持续发展的理念。而在新材料的运用以及研究中，膜分离技术也会彰显出自身优势，可以进一步提高分离效果和稳定性，同时减少运行成本和能源消耗。生物脱氮和脱磷技术将得到更广泛的应用，实现氮磷资源回收和循环利用，减少氮磷排放对环境的负荷。此外，新型生态系统处理技中国科技期刊数据库 工业 A-116-术的研究也将得到进一步推进，通过构建人工湿地和人工生态滞留池等生态系统，实现污水处理与生态保护的有机结合。2 当代城市污水处理技术的种类和特点 2.1 物理处理技术 物理处理技术主要通过利用物理现象和原理，对污水中的固体、液体和气体进行分离、去除和转化，从而净化污水。它主要通过以下几种方式实现污水处理效果：沉淀、过滤、悬浮、蒸发和离心等。沉淀主要就是依靠重力将污水中的固体沉降到污水底部形成污泥。这种技术特点是简单、效果好，适用于处理高浓度固体颗粒的污水。过滤主要是利用活性炭等物质，过滤污水中的各种悬浮物。针对悬浮物浓度比较低的城市污水，比较适合运用。悬浮主要是就通过搅拌以及注入气泡的形式，使得杂质在水中漂浮，形成浑浊的悬浮物，然后通过沉降将悬浮物从污水中分离出来。悬浮技术适用于处理粒径较小的颗粒和胶体物质。此外，蒸发和离心也是常用的物理处理技术。蒸发是通过热量作用使污水中的水分蒸发，从而将溶解在水中的固体物质分离出来。离心是通过离心力使污水中的固体颗粒沉降到离心机壁上，从而实现分离效果。2.2 化学处理技术（1）混凝技术 在城市污水处理中，混凝技术主要就是在无水肿添加混凝剂，以此凝聚其中的悬浮物，以便于后续的固液分离。常用的混凝剂包括铝盐、铁盐和聚合铝盐等，它们能够与污水中的胶体粒子和悬浮物发生凝聚作用，形成较大的团聚体，从而方便后续的沉淀或过滤操作。混凝技术具有操作简单、效果明显的特点，被广泛应用于城市污水处理中。（2）氧化技术 氧化技术是另一种常用的化学处理方法，在运用中主要就是通过添加氧化剂，将污水中的有机物转变为无害化物质，以氧化反应的形式来进行污水的处理。氧化技术能够有效地去除污水中的有机污染物，具有处理效果好、反应时间短的优点。然而，氧化过程中产生的副产物对环境可能产生一定的影响，因此在实际应用中需要加强副产物的处理和监测。（3）中和技术 此技术主要就是借助酸碱中和反应对污水pH值进行调整。一般情况下，会对石灰和碳酸氢钠等加以使用。通过对污水的酸碱度进行适当的调节，以此减少对生态环境带来的破坏。该技术具有操作简单、运行稳定的特点，适用于处理含酸性或碱性废水的情况。（4）催化技术 催化技术是一种利用催化剂来加速污水中有机物的降解和氧化反应的方法。常用的催化剂包括活性炭、氧化铁和钛酸盐等。催化技术能够高效地降解有机污染物，具有处理效果好、反应速度快的优点。然而，催化剂的选择和反应条件的控制对催化效果具有重要影响，需要进行详细的研究和优化。（5）吸附技术 吸附技术主要是运用天然矿物和合成树脂等吸附剂去除污水的有机物。吸附技术具有操作简单、处理效果好的特点，广泛应用于城市污水处理中。然而，吸附剂的选择和再生等问题需要引起重视。化学处理技术在城市污水处理中发挥着重要的作用。混凝、氧化、中和等处理技术会适用于不同的污水处理中，可以结合实际情况进行选择和组合应用，以提高污水处理的效果和效率。未来的研究还应关注化学处理技术的优化和环境友好性，以逐步实现城市污水的高效处理和资源化利用。2.3 生物处理技术 对生物处理技术来说，主要就是对微生物的代谢能力加以运用，以此对城市污水中的各种污染物以及有机物进行降解。通过运用这一技术，会提升污水处理的效果，并且其也会具有经济、环保等特点，进而得到较为广泛的运用。活性污泥法：此种生物处理技术主要就是将污水中与微生物活性淤泥进行混合，借助相应的初恋，实现对污水有机物的降解。这样，也就会将其转变为无害化的物质，如二氧化碳、水等等。活性污泥法的优点是处理效果稳定，对于不同类型的污水具有较强的适应性。然而，该方法存在一些挑战，如污泥产量较大、污泥处理和储存成本高等问题。固定化生物膜法：此方法在城市污水处理中会得到广泛运用。具体来分析，固定化生物膜法主要就是中国科技期刊数据库 工业 A-117-对微生物膜加以运用，对城市污水中的有机物进行降解并且去除。经过运用固定化的生物膜，便可以在其他材料上固定污水中的微生物，其他材料主要包括聚合物、沸石等，进行形成生物膜。这种方法具有高效、节能、占地面积小等优点。然而，该方法也存在一些挑战，如生物膜污染、生物膜流失等问题。植物修复技术：这一技术也属于生物处理技术中的一种。在城市污水处理中的运用主要就是借助植物的转化、吸附等优势，实现对污水污染物的净化。在具体运用的过程当中，通过借助植物根系与叶面的微生物来去除有机物，并且依靠污染物的吸收来实现植物的生长。该技术的优点是操作简单、成本低，对于中小型城市污水处理具有一定的适用性。然而，该技术在大规模应用方面仍存在一些挑战，如对于不同类型的污水处理效果不一致、对环境因素的依赖性较大等问题。3 特定城市污水处理技术的应用案例研究 3.1 城市污水处理工程案例一 某城市面临着严重的水污染问题，污水处理的效果对环境和公众健康产生重大影响。为了解决这一问题，城市政府决定对污水处理设施进行升级和改造，引入了一系列新技术和设备。该城市污水处理厂的建设经历了一系列环节。厂区选址和环境评估确定了建设地点和工程规划。然后进行了详细的技术设计，考虑了该城市的水污染特点和处理要求。接下来，进行了设备采购和工程施工，确保了工程的质量和进度。对设施进行了运行试验和调试，确认其正常运行并符合污水处理标准。该污水处理厂采用了物理、化学和生物处理技术相结合的方式。通过网格和格栅等物理处理设备，将污水中的固体颗粒和大块物质去除。然后，采用化学药剂进行混凝和沉淀处理，进一步除去悬浮物和胶体物质。通过生物滤池和活性污泥法等生物处理设备，利用微生物降解和转化有机物质。同时，还设置了消毒设备，确保排放的污水符合环境排放标准。在实践中，通过运用此种方法，显著提升了污水净化的水质，并且污水的排放也会与相关标准相吻合。在具体对污水进行处理的过程当中，还取得了较好的效果，通过厌氧消化和污泥干化，大幅减少了污泥量并达到了无害化处理。此外，该污水处理厂还节约了能源和资源，对环境产生了积极的影响。3.2 城市污水处理工程案例二 以某中等规模的城市为例，该城市的污水处理厂在处理污水时面临着废物混杂、污染物浓度高和处理效果低等问题。为了解决这些挑战，当地会选择对生物与物理处理技术手段加以运用。通过借助机械过滤等物理处理收读研，对污水中的颗粒、悬浮物进行处理。并且采用了好氧生物过程和厌氧生物过程相结合的生物处理方法，以有效降解污水中的有机物和氮、磷等营养元素。同时，对处理过程中产生的废物和副产物进行了合理处置，以达到资源化利用和减少环境风险的目的。经过对该城市污水处理工程的实施和运营，取得了显著的成效。该工程成功地解决了污水处理厂面临的废物混杂和污染物浓度高等问题，提高了污水处理的效率和效果。该工程实现了污水处理过程的资源化利用，如将处理后的废水用于灌溉、冷却等用途，并将处理后的污泥转化为有机肥料。此外，该工程在减少环境污染、保护水资源和改善公众健康方面起到了积极作用。3.3 城市污水处理工程案例三 城市污水处理工程案例三是以 X 市为例进行研究的。X 市是一个典型的大型城市，人口众多，工业发达，污水排放量庞大，因此污水处理工程在该城市具有重要意义。本案例研究将介绍 X 市在城市污水处理方面的问题和所采用的创新技术。X 市所面临的主要问题是污水处理量大，且污水中含有高浓度的有机物以及悬浮物。由于早期处理技术很难顺应当前的处理需求，因此需要采用先进的处理技术来解决这些问题。为了应对这一挑战，X 市在其污水处理工程中引入了高级氧化技术。该技术利用 UV 光线和氧化剂来降解有机污染物和颗粒物，有效地净化了污水。该技术具有高效、经济、环保的特点，并且适用于处理含有高浓度有机物的污水。在 X 市的污水处理工程中，采用了光催化和臭氧氧化两种方式的高级氧化技术，以确保排放出的水质达到国家标准。此外，为了提高污水处理效果，X 市还引入了生物处理的技术手段。在污水处理中，会选择建立生物滤池，发挥出微生物的讲解价值，去除污水中的悬浮物中国科技期刊数据库 工业 A-118-质以及各种有机物。在污水处理工程中，X 市还注重资源回收利用。通过对污水中的有机物和氮、磷等营养物质进行回收和再利用，可以为农业生产提供肥料和灌溉水源，减少对自然资源的消耗，实现了污水处理的资源化和循环利用。4 结束语 城市污水处理技术的发展与应用对解决环境污染和保护公众健康具有重要意义。政府完善相关政策要求，促进技术创新应用以应对污水增加、污染物复杂化、处理成本高等挑战。新兴的物理、化学和生物处理技术在提高效率、降低成本方面表现出优势。未来的发展趋势将聚焦于资源回收与能源利用，以实现可持续发展。城市污水处理技术的案例研究有助于了解不同城市采用的技术与效果，并为其他城市制定策略提供参考。通过深入研究和应用不同技术，可以提供可持续且有效的解决方案。参考文献 1范亚斌于长林.反渗透膜法处理城市污水技术的探析J.区域治理,2018,0(07):30-30.2郑艳银.石墨烯净化城市污水技术与机理研究D.河北:河北科技大学,2018.3苏新.硅藻土处理城市污水技术研究J.科技经济导刊,2016,5(21):103.4周视玉,曹宁,张钦,卢杭,李立恒,章平平.城市生活污水处理技术现状及措施研究J.产业科技创新,2023,5(04):7-9.