先进的污水治理技术
徐晓辉
水是人和生物生存必不可少的物质,人类一切生产和生活活 动都离不开水。而当水被污染后,尽管能采用一些技术进行治理,但所花费的人力、物力和时间是远远超过污染时的一切。正是“污染容易、恢复难”。英国的一条泰晤士河被污染了,政府花了上亿英镑,近 30 年的时间, 现在才刚刚恢复了原貌。日本的水俣湾污染了,投入了无数的资金和人力,至今还是后患无 。 因此,历史的教训告诉我们,自然生态一旦遭到破坏,就很难得到恢复。一切要以保护环境为主, 治理污染只能是最后的补救手段。
水体污染主要是由工业生产废水、居民生活污水、农业生产污水排入水体而造成的。我们主要针对工业生产废水治理进行研究治理的技术。因为,工业生产废水排放量大、成分复杂、范围广、排放方式多种多样。大大小小的工厂生产过程都有废水排放,几乎遍布全国各地。排放方式, 有的是长年累月一直不断,有的是过上一段时间后集中排放,更有甚者,一些小型乡镇企业生产无规律, 废水排放也无规律,给水污染治理带来了非常大的难度。
工业废水内容丰富,种类多,浓度变化大。各个生产单位,产生的污染物也不同,化工厂排放的无机或有机废水,染织厂排出各种颜色的染料废水,造纸厂排出碱性黑水,酿造厂排出酸性 黄水 …… 由于工业产品不同,废水内容也就形形色色。对这些废水如何进行治理,使它们变成对人们有用的水呢?
分离处理
对存在于废水中的污染物,根据其存在状态及其粒子大小,采用不同的方法将污染物分离出去。过去一般常用的分离方法有格栅、筛网、微孔材料过滤、化学药剂絮凝等,还有吸附、蒸发、 冷冻、萃取、浮选等方法。随着科学技术的发展,分离处理的方法也越来越先进。针对污染物是离子状态为主,可以选用离子吸附法,用离子交换树脂,把污染物的各种不同离子吸附于不同的交换树脂内,然后,将树脂再生,把污染物排出水体。这种方法在一般游泳池使用较多,因为游泳池水质污染比较简单。离子交换树脂可以使游泳池的水得到净化 。
还有离子交换膜技术。离子都带有电荷, 在废水中设置一定电场,使离子按所带电荷有规律地运动着。在污水排放口前设置离子交换膜,使带一类电荷的离子能顺利通过,而另一类电荷的离子被隔离了下来。就达到了分离的目的。对于分子粒度较大的悬浮污染物,通常采用最广的是格栅、筛网、过滤层进行过滤。现在科学家提出了超滤的手段。超滤就是借助于膜的作用,对于以分子状态存在的污染物,根据分子粒度大小,选用不同规格的过滤膜。在污水的流动过程中, 施加一定的气压力或电压,使污水流动加快,借助膜的分离作用,把污染物从污水中分离出来。 用超滤法进行的废水处理可以进行再利用,同时从中可回收废弃的大量油剂。
除了采用膜分离外,还有电渗析、电泳法、胶粒浮选法等科学的方法,使污染物中粒子较大的物质大部分被分离出。
转化处理
通过化学的或生物的方法,改变污染物的化学本性,使污染物由有害的转化为无害的物质或成为可分离物质,然后再从污染水体中分离出去。这种技术一般常用氧化还原法、中和法、化学沉淀法等。这是属于化学转化法的技术,这类技术使用到现在已经比较广泛、常见。如瑞典因酸雨的影响,使湖泊的水体污染成酸性。为了改善水体环境质量,被迫动用飞机,在湖泊上空低飞布撒石灰,用石灰中和酸性湖水,这就是最简单的中和法技术。现代科学推动了环境科学和污染治理技术的发展。在转化法中最科学最先进的方法是生物转化法即生物治理技术。生物治理技术包括好氧处理法、土地处理系统、氧化塘法等各种技术。湖北省的鸭儿湖就是一个氧化塘治理的典型。鸭儿湖因周围发展化工厂、农药厂,成了武汉市的一个工业集中地,大量的工业废水就流入湖中,从 1956 年开始,到1975 年为止,20 年的时间里鸭儿湖成了一个死水塘,沿湖农村有 1630 多人中毒,270 多头牲畜死亡,污水严重地威胁着人民的生命安全。
中国科学院的专家提出,利用鸭儿湖的地形结构,采用建设氧化塘的废水治理工程治理湖水的污染。
鸭儿湖氧化塘利用本身地形,把湖塘串联起来,划分成一级塘、二级塘,经过塘内藻类治理 , 废水逐级变清,最后清水排入长江。经氧化塘处理,COD去除 77.3%,六六六和有机磷去除率可达80%以上。鸭儿湖又出现了“水草茂盛,游鱼阵阵”的安乐景象 。
稀释处理
把高浓度废水和低污染废水或天然水体混合起来,使废水浓度稀释,达到允许的排放标准, 以减轻水体的污染,这种方法在一些偏远地区还经常使用。稀释处理一般分江河稀释和废水稀释两类方法。废水稀释可以用同一种低浓度废水稀释,也可以用不同种低浓度废水稀释。经过各种稀释后,废水可能还会含有一定浓度的有害成分,因此还要进行最终处置。目前,国外最终处置办法有焚烧法、注入深井法等 。
另一种利用江河海水的稀释就更广泛了。尤其是一些小型企业,濒临水体,往往不采取任何治理手段,直接把工业废水就排入江河水体。久而久之,江河中污染物浓度也会升高,水体被污染。排入海洋的稀释处置,一般在海底埋设大型排污管线,管子一直敷设在离海岸几十米以外的海底,利用海底的波浪把废水迅速冲稀、扩散开来,避免污染海洋水体。这类办法在发达国家早在20世纪70年代就开始使用。我们在改造上海黄浦江污染工程中也采用了这个方法,把苏州河、 黄浦江的废水用管子直接埋在远离上海吴淞口的大海中。这类工程耗资巨大,一般发展中国家没有资金保证是无法采用的 。
生物膜治理技术
比生物氧化池更先进了一点,生物膜法可分为生物滤池、生物转盘和生物接触氧化等三类。 我们常见到的是生物转盘和生物滤池。
生物膜法主要是根据废水流过转盘或生物滤池的塔板上,废水中的悬浮物被载留在转盘或塔板上,胶体物质被吸附,形成一 层似膜非膜的物体,微生物就以此为生活场所,将废水中的污染物作为养料,在膜上进行繁殖。同时细菌就将废水中的污染物转化为无机物或无毒物质,使废水的质量得到改善。
生物膜是一种先进的工艺,操作技术要求比较高,水流速度大小也会直接影响生物膜“托膜”的质量, 同时也影响废水治理程度 。
生物滤池分为一般生物滤池和塔式生物滤池。塔式生物滤池占地少,治理负荷大,因此在发达国家使用的比较广泛 。
生物转盘 20 世纪 60 年代刚刚开始发明,40多年来有了显著发展。欧洲目前有2000多个生物转盘处理厂在运转。德国斯图加特工业大学于1963年研制第一套直径为3 米,轴长5.7 米的生物转盘,总面积为8200平方米,从投产至今一直运转正常。美国有500多个处理厂在运行 。 日本起步慢,但从20世纪80年代也开始普及使用。到20世纪末,已建成了几千个生物转盘处理厂,日处理污水量为几百万立方米。
我国因经济力量有限 , 仅仅在毛纺行业处理染色废水时,广泛采用此法。目前有几十个污水处理厂里使用生物转盘治理方法,效果比较明显。
稳定塘治理技术
这是个最常用的治理废水的办法,也叫生物塘、氧化塘。这种稳定塘处理办法是一种古老的处理方法。稳定塘就是利用天然池塘河堤,洼地。在塘内形成藻类、好氧性细菌和原生动物组成共生系统,使废水得到净化和恢复。
在瑞典,维克舍城附近有一个面积100多公顷,平均水深1.1 米的特鲁曼湖, 20世纪20 年代是这个城市的最好饮用水源。随着工业的发展,湖水变得严重污染。20世纪60年代末,瑞典政府组织了一个由湖泊学家、生态学家、地质学家和环保学家组成的研究工作组,对特鲁曼湖的状况及治理措施进行分析和研究。专家提出一个投资50万美元,历时10年的施工计划。计划分几步走,第一步禁止生产和生活污水流入湖内,在湖周围铺设污水管,把污水全部截留后流入污水处理厂。第二步,清除湖底淤泥。湖中淤泥常年淤积,厚度达1 米以上。专家精心设计了一个吸泥泵,用了近3年时间,把40万立方米湖底污泥全部吸上来,同时吸上来20万立方米的水 。 第三步在岸边建一个淤泥处理厂,把吸泥泵吸上来的大量淤泥和水,进行沉淀、凝集和化学处理, 使水得到净化,污泥进行脱水。最后把净化后的水再放回湖内,污泥可以回收处理后做底肥,达到综合利用。经过这样治理后,特鲁曼湖完全得到了改善,昔日的死湖又恢复了青春 。
随着科学技术的进步,美国科学家威廉·朱厄明发明了“营养薄膜技术”。这种技术是把植物种在不漏水的木槽里,让废水从植物的根部流过。2 个小时后,废水就被治理干净,和生物活性处理一样,尤其对一些重金属的污染,这种办法更为有效。为了处理治理后产生的污泥,朱厄尔又发明了一种“ 厌氧反应器”,利用厌氧细菌处理污泥,产生沼气,为人们生活提供沼气。 这种小装置每天可以处理1万吨废水,同时可以生产沼气,比较适用于小型企业。我们相信在未来的世纪里,人类对废水的治理技术将会愈来愈五花八门, 也愈来愈经济和先进 。