下面介紹的污水處理技術(shù)均可應(yīng)用在醫(yī)療、養(yǎng)殖、屠宰、實(shí)驗(yàn)室等需要處理污水的領(lǐng)域

近年來，和地方政府非常重視污水處理事業(yè)，我國污水處理新工藝層出不窮，并以國外引入的工藝技術(shù)為主導(dǎo)潮流，吸收*的技術(shù)和理念，形成了一些適應(yīng)中國國情的技術(shù)，對解決和控制水體污染起了重大作用。根據(jù)國內(nèi)外污水處理現(xiàn)已采用的工藝及運(yùn)行情況，下面對目前污水處理的主要新技術(shù)進(jìn)行介紹。

1 污水處理新興技術(shù)述評

1.1 高級氧化技術(shù)

1.1.1 超臨界水氧化技術(shù)（SCWO）

SCWO 技術(shù)是80 年代中期由美國學(xué)者Modell[1,2]提出的一種能夠*破壞有機(jī)物結(jié)構(gòu)的新型氧化技術(shù)。如今，在歐、美、日等發(fā)達(dá)，SCWO 技術(shù)得到了很大發(fā)展，出現(xiàn)了不少中試廠以及商業(yè)性的SCWO 裝置。在我國，SCWO 技術(shù)尚處于起步階段，研究較晚，尚未有工程應(yīng)用報(bào)道。超臨界水氧化技術(shù)中由于有機(jī)物的氧化是在均一相中進(jìn)行，反應(yīng)不會因相間轉(zhuǎn)移而受限制。同時(shí)，高的反應(yīng)溫度也使反應(yīng)速度加快，可以在幾秒內(nèi)對有機(jī)物達(dá)到很高的破壞效率。SCWO 技術(shù)作為一種新型的環(huán)境污染防治技術(shù)，必將由于其所具有的突出優(yōu)勢，在不久的將來得到廣泛應(yīng)用。SCWO 技術(shù)的反應(yīng)條件要求較高，因此，為了加快反應(yīng)速率，減少反應(yīng)時(shí)間，降低反應(yīng)溫度，使SCWO 能充分發(fā)揮自身優(yōu)勢，許多研究者正在將催化劑引入SCWO 技術(shù)中。

1.1.2 光化學(xué)氧化技術(shù)

1972 年Fujishima 和Honda[3]發(fā)現(xiàn)光照下的TiO2 單晶電極能分解水，引起人們對光誘導(dǎo)氧化還原反應(yīng)的興趣，由此推進(jìn)了有機(jī)物和無機(jī)物光氧化還原反應(yīng)的研究。80 年代初，開始研究光化學(xué)應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)，其中光化學(xué)降解治理污染尤受重視。光降解反應(yīng)包括無催化劑和有催化劑的光化學(xué)降解：無催化劑的光化學(xué)降解多采用O3 和H2O2 等作為氧化劑，在紫外光的照射下，使污染物氧化分解；有催化劑的光化學(xué)降解又叫光催化降解，一般可分為均相和非均相兩種類型。均

2+3+相光催化降解主要是以Fe或Fe及H2O2 為介質(zhì)，通過光助－芬頓(Photo-Fenton)

反應(yīng)使污染物得到降解；多相光催化降解是在污染體系中投加一定量的光敏半導(dǎo)

體材料，同時(shí)結(jié)合一定能量的光輻射，使污染物全部或接近全部礦化。光催化降解在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用研究更為活躍。目前有關(guān)光催化降解的研究報(bào)道中，以應(yīng)用人工光源的紫外輻射為主，對分解有機(jī)物*，但費(fèi)用較高且需要消耗電能，因此國內(nèi)外研究者均提出應(yīng)開發(fā)利用自然光源或自然、人工光源相結(jié)合的技術(shù)，充分利用清潔的可再生能源，使太陽能利用與環(huán)境保護(hù)相結(jié)合，發(fā)揮光化學(xué)降解在環(huán)境污染治理中的優(yōu)勢。

1.1.3 芬頓試劑法

芬頓試劑于1894 年由H.J.Fenton[4]發(fā)現(xiàn)并應(yīng)用于蘋果酸的氧化，其實(shí)質(zhì)是Fe2+和H2O2 之間的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)催化生成?OH 自由基，基本作用原理[5]如下：

Fe2+ ＋H2O2 =Fe3+＋?OH ＋OH- Fe3+ ＋H2O2 =Fe2+ ＋HO2? ＋H+

HO2? ＋H2O2 = O2 ＋H2O ＋?OH RH ＋?OH =R? ＋H2O

R? ＋Fe3+ = R? ＋Fe2+ R+ ＋O2 =ROO+ →CO2 ＋H2O

通過上述系列反應(yīng)使廢水的COD 大大降低。在廢水pH 調(diào)至堿性并有O2 存在時(shí)，還會發(fā)生下列反應(yīng)：

2Fe3+ ＋ 3H2O2 ＋2H2O =2H2FeO4 ＋6H+

2H2FeO4 ＋ 3H2O2 = 2Fe（OH）3 ＋2H2O ＋ 3O2

在一定酸度下，Fe（OH）3 以膠體形態(tài)存在，具有凝聚、吸附性能，可除去廢水中部分懸浮物和雜質(zhì)。近年來，研究者把紫外光、O2 引入Fenton 試劑，可顯著增強(qiáng)Fenton 試劑的氧化能力并節(jié)約H2O2的用量。

1.1.4 二氧化氯氧化法

隨著醫(yī)藥、化工、染料等行業(yè)的發(fā)展，高濃度難降解有機(jī)污染物越來越多，由于高濃度難降解有機(jī)廢水濃度高、CODCr含量高、污染物毒性大，所以難以用常規(guī)的處理工藝處理。

二氧化氯的分子中具有19 個(gè)價(jià)電子，有一個(gè)未成對的價(jià)電子。這個(gè)未成對的價(jià)電子可以在氯和兩個(gè)氧原子之間跳來跳去，因此它本身就象一個(gè)游離基，這種特殊的分子結(jié)構(gòu)決定了ClO2 具有強(qiáng)氧化性。ClO2 在水中發(fā)生如下反應(yīng)[6]：

ClO2 ＋ H2O = HClO3 ＋ HCl ClO2 = Cl2 ＋O2

Cl2 ＋ H2O = HCl ＋ HClO HClO = Cl2 ＋ H2O

HClO4 ＋ Cl2 ＋ H2O = HClO3 ＋ HCl

氯酸和亞氯酸在酸性較強(qiáng)的溶液里是不穩(wěn)定的，有很強(qiáng)的氧化性，將進(jìn)一步分解出氧，zui終產(chǎn)物是氯化物。在酸性較強(qiáng)的條件下，C1O2 會分解并生成氯酸，放出氧，從而氧化、降解廢水中的帶色基團(tuán)和其他的有機(jī)污染物。在弱酸性條件下，C1O2 不易分解污染物而是直接和廢水中污染物發(fā)生作用并破壞有機(jī)物的結(jié)構(gòu)。

強(qiáng)氧化劑ClO2 可以在常溫常壓下催化氧化廢水中的有機(jī)污染物，或直接氧化有機(jī)污染物，或?qū)⒋蠓肿佑袡C(jī)污染物氧化成小分子的有機(jī)污染物，提高廢水的可生化性，較好地去除有機(jī)污染物。在降解COD 的過程中，打斷有機(jī)污染物分子中的雙鍵發(fā)色基團(tuán)，如偶氮基、硝基、硫化羥基、碳亞氨基等，達(dá)到脫色的目的，同時(shí)有效地提高BOD/COD 值，使之易于生化降解。

1.1.5 臭氧類氧化法

臭氧在天然元素中，其氧化能力僅次于氟，采用臭氧氧化法處理有機(jī)廢水，反應(yīng)速度快，無二次污染，在廢水處理中應(yīng)用較廣泛。單純臭氧氧化方式處理廢水存在臭氧利用率低、氧化能力不足及臭氧含量低的缺陷，近年來，廣泛開展了提高臭氧化處理效率的研究，其中，紫外－臭氧、臭氧－雙氧水法、草酸/Mn2+

－臭氧法三種組合方式證明zui為有效。

Prengle[7]等人首先發(fā)現(xiàn)了O3/UV 系統(tǒng)可顯著加快廢水中有機(jī)物的降解速率，

之后Glaze[8]等研究了芳香烴、鹵素等有機(jī)物的O3/UV 氧化過程，提出了臭氧與紫外光之間的協(xié)同作用機(jī)理如下[9]：

O3 = O ＋ O2 O ＋ H2O = H2O2 H2O2 = 2?OH

紫外－臭氧法的顯著優(yōu)點(diǎn)在于加速了臭氧分解速率，并促使有機(jī)物形成大量活化分子，使有機(jī)物的氧化具備了更有利的條件。

Hoigne 等人較系統(tǒng)地研究了O3/ H2O2 體系中H2O2 的作用，認(rèn)為H2O2 的加入

促進(jìn)了O3 的分解，從而增加了?OH 的數(shù)量，更有利于有機(jī)物的氧化分解。

草酸/Mn2+－臭氧法是在PH＞4.0 的條件下，草酸與Mn3+首先形成絡(luò)合物，進(jìn)一步與O3 反應(yīng)后產(chǎn)生?OH，從而使有機(jī)物在反應(yīng)過程中的降解速率和礦化程度均得到明顯提高。

1.2 污水生物處理技術(shù)

1.2.1 AB(吸附生物降解)工藝

AB 工藝由德國的Bohuke 教授首先開發(fā)。該工藝將曝氣池分為高負(fù)荷段（A

[10]段）和低負(fù)荷段（B段）兩段。A 段以生物絮凝吸附作用為主，同時(shí)發(fā)生不*氧化反應(yīng)，去除BOD 達(dá)50％以上。B 段與常規(guī)活性污泥法相似，負(fù)荷較低，泥齡較長。AB 法工藝對運(yùn)行管理有較高要求，污泥產(chǎn)量也較大，這必將增加污泥后處理的投資和費(fèi)用。另外由于A 段去除了較多BOD 可能造成碳源不足，難以實(shí)現(xiàn)脫氮工藝?？傊?，AB 法工藝較適合于污水濃度高、具有污泥消化等后續(xù)處理設(shè)施的大中規(guī)模的城市污水處理廠。

1.2.2 A2O（厭氧－缺氧－好氧活性污泥法）工藝

A2O工藝因具有同時(shí)去除有機(jī)物、脫氮、除磷且處理成本較低而得到廣泛應(yīng)用, 歷史較長，已積累一定的設(shè)計(jì)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)[11]。A2O 法工藝根據(jù)活性污泥微生物在完成硝化、反硝化以及生物除磷過程對環(huán)境要求的不同，在不同的池子區(qū)域分別設(shè)置厭氧區(qū)、缺氧區(qū)和好氧區(qū)。通過精心的控制和調(diào)節(jié)一般可以獲得較好的除磷脫氮效果，出水水質(zhì)較穩(wěn)定。由于A2O 工藝需分別設(shè)置污泥回流系統(tǒng)和內(nèi)回流系統(tǒng)，增加了投資和運(yùn)行費(fèi)用，而且內(nèi)回流的控制較復(fù)雜，對管理的要求較高，

22針對這些不足，出現(xiàn)了改良的AO 工藝、UCT 工藝、倒置的AO工藝及多點(diǎn)進(jìn)水的

A2O工藝，在一定程度上或在某一方面使運(yùn)行效果有所改善。

1.2.3 改良的SBR（序批式活性污泥法）工藝

1.2.4 BAF(生物曝氣過濾)工藝

生物曝氣過濾工藝是在一生物過濾池中進(jìn)行，內(nèi)設(shè)特制的微生物附著生長所必需的顆粒性濾料，為達(dá)到生物氧化有機(jī)物和氨氮的目的，濾池需進(jìn)行曝氣。該工藝主要用于生物處理出水的進(jìn)一步硝化，去除生物處理出水中殘余的氨氮，以滿足更高的氨氮出水要求。生物曝氣過濾工藝布置得十分緊湊，占地面積約為常規(guī)工藝的十分之一。但運(yùn)行管理難度較大，工藝投資和運(yùn)行成本并不節(jié)省。一般是在用地面積嚴(yán)重不足或受到限制時(shí)才優(yōu)先考慮采用生物曝氣過濾工藝[13]。

1.2.5 UNITANK（一體化活性污泥法）工藝

UNITANK 工藝的池子布置和運(yùn)行方式與三溝式氧化溝相類似，但在池體構(gòu)型、曝氣方式、出水方式等方面有所不同。UNITANK 工藝一般由一矩形池子組成，內(nèi)分三格，三格在水利上是連通的，三個(gè)池子通過共壁上的開孔水力連接，每個(gè)池中都裝有曝氣系統(tǒng)，同時(shí)外面的兩個(gè)池子都裝有溢流堰用于排水[14]。這兩個(gè)池子既可以作反應(yīng)區(qū)也可以作沉淀池，因此交替作為曝氣池和沉淀池，第二格始終作為曝氣池。UNITANK 工藝采用矩形池形式，不需另設(shè)沉淀池，故布置緊湊，節(jié)省占地。

1.2.6 Carrousel(卡魯塞爾氧化溝)工藝

Carrousel 氧化溝是一種單溝式環(huán)型氧化溝，在氧化溝的頂端設(shè)有垂直表面曝氣機(jī)，兼有供氧和推流攪拌的作用，污水在溝道內(nèi)轉(zhuǎn)折巡回流動，處于*混合狀態(tài)，有機(jī)物不斷氧化得以去除。Carrousel氧化溝除了具有一般氧化溝的優(yōu)點(diǎn)外，還有其*之處：單臺曝氣設(shè)備功率大，數(shù)量較少，投資較少，維護(hù)點(diǎn)相對較少，更易于維護(hù)[15]。

1.2.7 Orbal（奧貝爾氧化溝）工藝

Orbal 氧化溝由三個(gè)相對獨(dú)立的同心橢圓形溝道組成，污水由外溝道進(jìn)入溝內(nèi)，然后依次進(jìn)入中間溝道和內(nèi)溝道，zui后經(jīng)中心島流出至二次沉淀池。外溝道處于低溶解氧狀態(tài)，大部分有機(jī)物和氨氮在外溝道氧化和去除；內(nèi)溝道維持較高的溶解氧。Orbal 氧化溝的*之處在于：具有較好的節(jié)能性能，有較好的脫氮功能，有利于難降解有機(jī)物的分解，一般可以獲較好的出水水質(zhì)和穩(wěn)定的處理效果，在實(shí)際應(yīng)用中有更大的靈活性和適應(yīng)性，可適用于雨污合流系統(tǒng)，由于該氧化溝采用曝氣轉(zhuǎn)碟[15]，具有較高的充氧能力和動力效率，并可提高水深節(jié)省用地。

1.2.8 一體化氧化溝工藝

一體化氧化溝是集曝氣、沉淀、泥水分離和污泥回流功能為一體，不設(shè)單獨(dú)的沉淀池。該工藝的特點(diǎn)是：采用曝氣與沉淀的合建方式，占地較??；特殊的固液分離器能達(dá)到較大的污泥表面負(fù)荷，相對普通沉淀池更節(jié)省用地及基建費(fèi)用；省去專門的污泥回流系統(tǒng)，投資和運(yùn)行費(fèi)用有所降低[15]。還可給予適當(dāng)?shù)募夹g(shù)改進(jìn)，如：改進(jìn)表曝設(shè)備，提高可靠性和穩(wěn)定性。

1.2.9 膜生物反應(yīng)器

在活性污泥－表面曝氣，深井曝氣等經(jīng)典的生物法處理廢水中，活性污泥聚結(jié)成團(tuán)分布于污水中，對污泥生長與污泥處置均帶來一系列問題，由于曝氣的機(jī)械力作用，污泥容易破碎造成體積變小，對菌落形成不利。另外，過于細(xì)碎的污泥懸浮于污水中，對于水的后續(xù)處理，如沉淀等帶來不便。沉淀下來的污泥，由于含水量較高，不便于污泥處置，若壓縮除水，則增加了污泥處置成本。為了克服以上問題，人們曾設(shè)想將污泥固定，六七十年代曾出現(xiàn)固定細(xì)胞法、固定酶法

處理水的實(shí)驗(yàn)裝置，后來發(fā)展起來的生物膜法兼有活性污泥法和固定細(xì)胞法二者的優(yōu)點(diǎn)，早期的生物膜法一般采用高分子材料懸掛于污水中，活性污泥中的細(xì)菌群落則粘附到高分子材料上，逐漸在材料表面形成一層膜狀的活性污泥，即生物膜，厚度在幾個(gè)毫米左右。由于膜是固定于高分子材料上，所以在曝氣的機(jī)械力作用下膜不會破碎成細(xì)小的污泥團(tuán)混進(jìn)污水中，對污泥分離有利。其次，膜的表面積較大，吸附量大，所以，處理負(fù)荷也較大，且耐高濃度污水的沖擊[16]。同時(shí)，污泥的產(chǎn)生量較表面曝氣法少很多，正常情況下，生物膜法的污泥量只有經(jīng)典方法的幾分之一，這樣污泥的后續(xù)處理成本降低，使運(yùn)行費(fèi)用降低。