[科普中国]-地表水污水处理

地表水污染状况

水污染在全球普遍存在，随着经济迅速发展，传统的经济模式使我国的有限资源不断减少，废弃物逐渐增多，地表水水质遭到严重破坏。中国环境状况公报（2016）显示，全国各大水系都受到了不同程度的污染。2016年，1940个国考断面中，Ⅰ类47个，占2.4%；Ⅱ类728个，占37.5%；Ⅲ类541个，占27.9%；Ⅳ类325个，占16.8%；Ⅴ类133个，占6.9%；劣Ⅴ类166个，占8.6%。1

主要污染源地表水污染主要是由人类活动产生的污染物造成，按污水来源分类，一般可分为生产污水和生活污水两类，其中生产污水包括工业污水、农业污水等，而生活污水就是日常生活产生的污水，由于生活中各种形式的复杂混合物产生的污水。2

生活污水生活污染源主要为饮食、洗涤、医院污水、生活垃圾等。生活污水和垃圾中主要污染物为有机物。枯水期，生活污水和垃圾多用于积肥，丰水期易随雨水冲刷流入河流、水库。城市生活污水量日益加剧，城市暴雨径流量及其中含有的污染物数量也迅速增加。

工业废水工业生活范围广，废水量大，成份复杂，且不易净化。按所含污染物的不同，工业废水可分为以下几种：

含有机污染物的废水。排入水体的有机物含量过高，则分解耗氧导至溶解氧显著降低，而水体低溶解氧时有机物进行厌氧分解，释放出CH4、NH3、H2S等腐臭气体。而且有机污染物排入水体后即成为微生物的营养源；

含无机污染物的废水。无机污染物指含Na2+、Ca2+、Mg2+、SO42+、Cl-、OH-等离子的无机物质。强酸强碱排入水体，明显改变水体pH值；

含化学毒物的废水。当废水中含有相当多的化学毒物，如氰化物、砷、酚类以及某些重金属离子时，会导致水中的细菌和动植物的生物毒性效应，抑制水体的自净作用；

含悬浮物的废水。我国许多水库河流都有悬浮物污染现象。

造成热污染的废水。这种废水排入水体，水温旋即升高，影响水生生物生长，降低水中饱和溶解氧含量；

有色、臭、味的废水。这种废水排出后，影响水体的感官性状。特别是铬酸(绿色)、铜盐(青色)、镍盐(黄色)等金属盐类，既是着色污染，又是重金属污染。

农业污水在农业生产方面，喷洒农药和施用化肥，一般只有少量附着或施用于农作物上，其人部分残留在土壤和飘浮在大气中，通过降雨、沉降和径流的冲刷而进入地表水和地下水，造成污染。其中，农药是农业污染的主要方面。农药种类主要有除草剂和乐果、敌百虫、磷胺、甲胺磷、乙酞甲胺磷等有机磷杀虫剂。滥施化肥也是造成水体污染的重要原因。施用的化肥种类有尿素、氯化胺、碳酸氢氨、二胺、过磷酸钙等。氮肥和磷肥一起造成水体的富营养化。还有加工工业、养殖业、林果业和渔业生产等，在生产生活中产生的污染物质直接或间接地进入水体。3

污水处理技术发展过程国外污水处理发展18世纪末、19世纪初，英国、日本、德国、芬兰、美国等经济较为发达的国家，随着经济的发展，陆续出现了环境污染及社会公害等问题，水环境的污染成了引发这些问题的主要原因,通过兴建污水处理设施，建设污水处理厂来治理污水，提上了各国政府的日程。作为处理城市污水和废水处理都较为发达芬兰，20世纪初期世界上第一座城市污水处理厂就是在芬兰的首都赫尔辛基建造而成。从此，世界各个国家的污水处理事业快速发展，污水处理厂也成了城市正常运行中不可缺少的基础设施。随着各国对污水处理工作的重视，对污水处理设施建设的支持，污水处理事业稳步发展的同时不断开拓新的技术，世界各国的污水处理设施也逐渐増多。

据相关资料显示:美国的污水处理厂的数量居于世界的首位，人均占有率最高，污水处理厂的二级处理程度占到78%；瑞典下水道铺设及使用率几乎达到100%，污水厂的数目众多，成为处理设施最为普遍的国家；英国的污水处理厂几乎都达到了二级处理程度。

随着各国二级污水处理厂的兴建，各国的水环境也有很大改善。二级生物处理工艺主要有：传统活性污泥法、生物膜法及在活性传统污泥工艺基础上发展起来的其他方法如AB法、SBR法、氧化沟、接触氧化法、（浮动式填料生化）、土地处理法等。4

中国污水处理发展二十世纪初，上海建成了我国首座活性污泥为工艺的污水厂，我国城市污水处理事业如雨后春笋般快速发展。19世纪前后，我国才开始全面关注城市的污水净化的问题。建成稳定塘成为我国初期处理城市污水的基本手段。传统活性污泥法是我国污水处理最早研究的污水处理工艺，该方法处理污水的成本低，出水水质好，是我国目前大部分污水处理厂采用的污水处理工艺。二十世纪八十年代，天津纪庄子污水厂成为中国首座大型的城市污水处理厂，自此，我国的污水处理事业突飞猛进。二十一世纪以来，我国城市化率不断提高，水污染加重，水污染物的排出标准更严，因此，城市污水处理厂在建厂前就要将去氮、除矶纳入考虑范围，而之前建设的水厂不得不进行相应的技术、工艺等方面的改造。近年来，我国湖泊水库等水体富营养化问题进一步加剧了我国水资源的短缺，因此减轻水体富营养化成为了我国解决水污染问题的关键。

我国将城市污水主要进行分级（一级、二级）处理，集中处置的方法。一级处理通常置于二级处理以前，主要是对污水进行初步的过滤、沉淀和曝气等工序，将废水中的悬浮物去掉。二级处理分为二级生物处理和二级化学处理，但由于化学法处理效果不稳定成本高等特点，在我国主要是采用的二级生物处理法，废水经处理后基本达到污水排放标准。

我国城市污水处理工艺主要以二级生物处理为主，二级生物处理工艺能够很好的满足对水中有机物的去除，对水中的氮磷等元素也有一定的去除效果。城市污水处理厂作为处理城市污水最重要的设施在我国的建设数量也越来越多，我国的城市污水处理率也在不断提高，但是随着我国城市化进程的加快及城市水资源进一步短缺，城市污水处理厂也面临如整体去除率不高、氮磷的去除率低、再生水回用率低、污泥处置效果差等问题。我国目前应用最多的二级污水处理工艺主要有传统的活性污泥法和它的改进型A/O和A2/O工艺、氧化沟和SBR工艺等。4

地表污水处理方式污水处理的方法很多，一般可分为物理法、化学法和生物法等，现代污水处理主要有以下几种方法：

吸附法吸附法是指当气体或液体与固体接触时，在固体表面上某些成分被富集的过程。吸附法处理废水就是利用投加吸附剂而去除水中微量的污染物，此法具有相适应的范围广，处理效果好，吸附剂可重复使用等优点，但也存在着对废水进行预处理要求高，操作麻烦等缺点。

混凝法化学混凝的机理至今还未清楚，可以认为主要是三方面的作用，即压缩双电层，吸附架桥作用和沉淀物网捕作用。混凝法可以降低水的浊度和色度，去除多种高分子有机物，重金属以及放射性物质，并改善污泥的脱水性能。随着科学技术的发展，混凝剂的种类也日益增多，这为混凝技术的广泛应用提供了更为广阔的空间。

电化学处理技术电化学处理技术是指在外加电场的作用下，在特定的电化学反应器内，通过一系列设计的化学反应电化学过程或物理过程，产生大量的自由基，进而利用自由基的强氧化性对废水中的污染物进行降解的技术过程。电化学水解技术具有多功能性，高度的灵活性，无污染或少污染性，易于控制和经济性等特点。但也存在着高能耗高成本和析氢和析氧等副反应的缺点。

生化处理技术生化处理工艺是利用微生物的代谢作用，将水中成溶解胶体状态的有机物质转化为稳定的易降解物质，利用微生物的生化作用，从而使废水得以净化。生化处理法具有成本低，投资少，效率高，无二次污染等特点，广泛为各国使用。生化处理过程不需要高温高压，它是不需要投加催化剂的催化反应，比一般化学反应优越的多，其处理废水费用低廉，运行管理方便，是废水处理系统中最重要的过程之一。5

水污染问题是环境保护中亟待解决的问题，随着科学技术的不断发展，污水处理系统也不断被革新，但每种方法都有其优点和缺点及适用的废水条件，故需要将多种处理方法相联系相组合才能更好的解决这一环境问题。

地表水检测标准为贯彻《中华人民共和国环境保护法》和《中华人民共和国水污染防治法》，防治水污染，保护地表水水质，保障人体健康，维护良好的生态系统，我国制定了《地表水环境质量标准》，它按照地表水环境功能分类和保护目标，规定了水环境质量应控制的项目及限值，以及水质评价、水质项目的分析方法和标准的实施与监督。 本标准适用于中华人民共和国领域内江河、湖泊、运河、渠道、水库等具有使用功能的地表水水域。具有特定功能的水域，应执行相应的专业用水水质标准。6