污水深度处理关键节点水质与劣化化学诊断研究

文/王晶莹（广州市南风环境设施管理有限公司）

一、污水的研究现状

近年来，随着对水资源开发程度越来越高，在我国的大多数水资源中，水资源开发的中后期已经到来，它通过采用水资源污水的手段以达到提高采收率的目的。虽然污水开发水资源的效果非常明显，但是也带来了采出液含水量太高的副作用。

水资源采出液的含水率一般情况下都会达到70%～90%。因为水资源日产量大，所以合理、有效、正确地利用水资源污水成为当下最热门的课题。

如果水资源产生的污水不经过处理就直接排放，环境就会受到很大程度的污染，并且是对资源极大程度的浪费，所以，将污水变成回注水成为研究热点。水资源污水必须要在处理之后才能进行排放，这种处理方式对水资源生产和环境以及资源的充分利用有着十分重要的意义。

二、污水成因及处理工艺流程分析

（一）成因分析

水资源污水、钻井污水是水资源污水的主要组成部分。水资源污水存在于钻井作业的各个阶段，而且在实际作业中也会通过提高污水量的方式，达到保护井下管柱的目的。另外，石油行业制定了严格的规定，需将生产过程中产生的污水、周边工厂排放的污水全部回收，以减少对环境的污染。除了在水资源开采、勘探过程中会产生大量的污水外，在开采地附近落地水资源都可以通过地表渗入到水体中，也是污水形成的主要因素之一。水资源污水的组成和构成都很复杂，因为不同工艺所产生的污水不同，导致了处理方法也有一定的不同，最终排放的手段也不同。

污水灌溉农田、生物净化污水养殖、污水重用供暖节煤等方面也可以实现污水资源化。当然，污水深度处理必须满足一定的水质要求避免二次污染。我国以往污水资源化主要用在农业灌溉上，回用于生产冷却是当前研究重点，除此之外，在污水深度处理问题研究上，对水质的分析要求也很高，文中只分析了部分影响水污染水质的因素。

（二）工艺流程分析

污水深度处理方法大致可分为三类：生物处理法、物理化学处理法、膜处理法。现阶段经常使用的处理技术有活性污泥法、生物膜法等。一般来讲，需要根据回用水的水质要求选择合适处理方法才能达到经济合理的处理使用效果。在处理技术方面，国内已经积累了大量的经验。可采用以下处理技术：1.混凝技术，混凝工艺去除污水中呈胶体和微小悬浮状态中的有机物和无机污染物，通常作为城市生活污水深度处理的预处理，通过微小悬浮物过滤能有效去除二沉池出水中的悬浮物和磷酸盐，还可以部分去除溶解性有机物；2.生物技术，在二级出水的低浓度条件下活性污泥很难培养，因此一般在深度处理时宜采用生物膜法，比如常用生物过滤、生物接触氧化法、曝气生物滤池法。

三、水处理关键节点污水水质分析及变化规律研究

在水源输送过程中，选用生物处理技术，选用二级污水处理厂出水一曝气，生物滤池一型滤池，消毒工艺是污水深度处理的必选技术，实为技术选择的关键，处理工艺大体一致。水资源污水的成分及组成十分复杂，各个水资源的水质状况十分复杂，因此，对各个节点的水质进行检测、检验，需要一个有效的处理方法，从而对水资源污水水质进行全面分析。

（一）实验仪器及试剂

可见分光光度计，紫外分光光度计，原子吸收光谱仪，ICP，鼓风干燥箱，电子万用炉，马弗炉，pH计，电热恒温水浴锅，超纯水器，光学显微镜，循环水式多用真空泵，玻璃仪器气流烘干器等；溴水，硫酸亚铁，碘化隔，可溶性淀粉，冰乙酸，HPAM，石油醚，盐酸，磷酸，无水硫酸钠，硫酸，硫酸锌，氢氧化钠等。

（二）水质常规分析方法及其改进

通过水质检验，可以分析出水资源回注污水处理流程各节点水质的主要成分。因此，对水资源回注污水进行pH、阴离子含量、阳离子含量及悬浮物、含油量、硫化物含量等的测定。现场采样的严谨性是后续实验研究成功的保障，被取样的系统应当处于正常的流速、温度、压力等条件下，对于水资源输水管线等配送系统，要冲洗管线以确保样品具有代表性。另外，要预先准备洁净的取样容器和用具，避免误差。如果单独取样进行水中的有机组分分析，那么在取样前不能用产出液冲洗或灌洗取样瓶，如果这样做会使油在瓶壁上沉积，导致人为造成的有机组分分享值的偏高。

（三）水质分析测试

首先对pH值的测定，水样的pH值，碳酸根、碳酸氢根及氯离子含量的测定：采用化学滴定法对水样中常规阴离子进行分析。水质常规检测包括（阳离子、阴离子、pH值）以及水质非常规检测（含油量、悬浮物固体含量、粒径中值、硫酸盐还原菌、腐生菌、铁细菌、硫化物）。

（四）水质分析结果（表1）

表1 水质分析结果

水样取回实验室后立即用0.45微米孔径滤膜过滤出水样中的沉淀以及不溶物，用pH计测定过滤水样的pH值，再用原子吸收光谱仪测定过滤后水样中的钾离子、钙离子、镁离子、钠离子以及三价铁离子浓度，用化学滴定法按照行业标准滴定氯离子、碳酸根离子、碳酸氢根离子浓度，离子色谱仪测定硫酸根离子浓度。由于每次取样的矿化度测定结果波动范围整体上比较小，分析结果在规律上比较接近。

污水处理站各节点污水的pH值变化范围较小，变化范围在7.23-7.96之间，为弱碱性水质。污水处理站各节点污水的矿化度较高，高矿化度水在使用的过程中比较容易结垢。污水处理站各节点污水的氯离子、钠离子、碳酸氢根离子的浓度都很高，钾离子浓度较少，含量都相对比较稳定，随时间的变化有较小的波动。污水处理站各节点污水的钙、镁离子含量均较低，碳酸根离子含量变化较大，是水质成垢的主要因子，结垢类型为碳酸盐垢。碳酸根离子浓度发生变化的原因是体系中有pH值的变化和碳酸盐沉淀生成，此外转化成碳酸氢根也会消耗碳酸根离子。铁离子和硫酸根离子含量较低，对成垢的作用很小。

悬浮物的分析，悬浮物是指不能通过孔径为0.45μm滤膜的固体物质。回注水中悬浮物的可能来源：①化学沉淀物质，如碳酸盐、硅酸盐、硫化亚铁等；②水资源中的蜡晶、沥青颗粒；③细菌活体、代谢产物、尸体及其团簇。回注水处理系统是一个封闭的系统，系统内的物质随着水流迁移。根据物质不灭定律，进入系统内的物质含量应该和流出系统内的物质含量相同。但实际上二者并不相同，各指标的含量均发生了变化。这表明，随着流程的进行，水中油在各节点滞留，悬浮物和成垢离子发生了沉积，细菌虽然在水流运移的2-4h内来不及增殖，但是它们会附着在管壁和淤泥上，长时间地进行代谢和繁殖。

四、结语

随着社会的发展，人民生活水平的提高，对水的需求也不断增加，为了水的健康循环和可持续发展利用，同时为了自然水体的水质改善，必须大力提倡节约用水，尽快提高污水处理率，逐步普及深度处理和污水的再生利用。

通过对目前水资源现状以及深度处理项目关键技术的分析，将城市污水作为城市的第二水对于保证生态景观环境用水，保证电厂等大型企业用水需求，促进水环境和水资源的统筹管理。

促进水的循环健康利用是建立节水型、循环型社会的有效途径，也是水环境恢复、实现生态健康、良性循环的可持续发展的必由之路。一个缺水城市需有补救措施解决水源不足问题，那么污水深度处理使污水资源化就是一个极好的方向。在污水处理厂建设已经满足了污水资源化硬件要求，现有污水处理厂均可稳定达到二级排放标准技术选择、工艺选择既有明确目标，再经过深度处理可以达到各种回用要求。在需求上已经有国电电力、大唐国际电力等大的需求单位，也有水源热泵等项目需求单位，企业需求不成问题。污水深度处理在技术上、政策上、污水处理厂建设上、企业需求上都不存在问题，所以实行污水深度处理项目不但可行，还应尽快推动。推进污水深度处理项目可谓利国利民，既可以大量节约宝贵的水资源，又可以推动节能减排工作，为经济社会可持续发展服务。