环保工程中污水回收与再利用技术的探讨

张广增

（山东中慧咨询管理有限公司，山东 菏泽 274000）

引 言

污水作为一个普遍存在的环境问题，不仅影响了生态环境和人体健康，还浪费了大量宝贵的水资源。然而，现代技术的创新可以将污水转化为资源进行回收和再利用。污水主要来源于生活污水、工业污水、农业污水等，而且这些污水中含有大量有害物质，如果直接排放，将对土壤、水体和大气造成严重污染。因此，我们需要有效处理和管理污水，确保水资源的持续利用和生态环境的健康。污水回收和再利用不仅是为了解决水资源短缺的问题，更是为了保护我们的环境和健康。通过回收污水，可以减少对新鲜水资源的需求，而再利用经过处理的污水可以为农业、工业和生活提供新的水源，不仅可以节约水资源，还可以减少其对环境的污染，实现可持续发展。

1 环保工程中污水的来源与类型

污水来源多种多样，主要为工业、生活、农业以及其他特殊来源。这些污水的组成、性质、浓度以及危害程度都有所不同，因此在处理时需要区别对待。

1.1 工业污水

随着工业化进程的加快，工业污水成为主要污染源之一。工业污水是由各种工业生产过程中产生的废水组成，其特点是成分复杂、污染物浓度高。常见的污染物包括有机物、无机物、重金属、化学药剂等。以化工产业为例，其产生的废水中可能含有大量的酸、碱、盐以及其他有害化学品，这些物质直接排放会对环境造成严重破坏。而钢铁产业产生的废水中可能富含铁、锰等重金属离子，这些金属离子在自然水体中累积会对水生生物造成伤害。由于工业污水种类繁多，且污水中的污染物质具有多样性，所以处理工业污水需要根据其具体成分和特性，采取物理、化学、生物等多种方法相结合的方式，以确保能够有效去除污染物，保护水资源和生态环境[1]。

1.2 生活污水

与工业污水相比生活污水来源更广泛，是居民日常生活中产生的，如洗澡、洗衣、做饭、冲厕所等。生活污水的主要成分包括有机物、悬浮物、微生物、油脂和少量无机盐。例如，来自厨房的污水可能含有大量食物残渣和油脂；而浴室产生的污水则可能含有洗发水、沐浴露等化学品。尽管每个家庭产生的生活污水量相对较小，但整个城市产生的总量是巨大的。如果不经处理就直接排放，这些污水会进入河流、湖泊，对水质造成严重破坏，并影响人体健康和生态系统的稳定。因此，建设和维护良好的生活污水处理系统对于现代城市是至关重要的。

1.3 农业污水

农业，作为全球最大的水用户，也是主要的污水来源之一。在农业生产过程中，为了保证农作物的生长和提高产量，经常要使用各种化学物质，如农药、化肥等。当这些化学物质与农田灌溉水混合，就形成了农业污水。这些含有农药和化肥的污水排放后，可能导致水质恶化、水生生物受到伤害，甚至影响人类饮用水的水质。此外，畜禽养殖产生的废水也是农业污水的主要来源。随着畜禽养殖规模的扩大，所产生污水中的有机物、氮、磷等污染物的排放量也在逐年增加。这些污染物如果不经处理直接进入水体，会导致水体中氮、磷含量增加，从而引发水华、蓝藻爆发等环境问题。

2 污水的危害

2.1 对环境的影响

污水未经处理或处理不足就直接排放，会严重破坏各种水体。河流、湖泊、地下水和海洋中的生态系统都是相互关联、相互依赖的。高浓度的有毒物质、重金属和其他污染物如氮、磷等，不仅可能对水体造成直接污染，还可能破坏其自净能力，导致长时间的生态失衡。所以许多水生生物可能无法适应这种急剧变化的生活环境。鱼类、水生昆虫和其他生物可能因为毒性物质的累积而死亡，不仅影响了生态食物链的顶端，如捕食鱼类的鸟类和哺乳动物，还可能导致某些物种数量急剧减少，甚至灭绝，进而影响生物多样性。除了直接对水体造成影响，污水还会对其周边的环境造成影响。而有害物质可能会通过水的运动途径，如径流或渗透，进入到土壤中。土壤不仅是许多生物的栖息地，还是我们种植粮食的地方，一旦被污染，其中的有益微生物可能会遭到破坏，土壤的物理和化学性质也可能发生变化，导致土地出现流失、盐碱化等问题，从而使土地变得不再适合农业生产，并进一步影响粮食供应和人类的食品安全。

2.2 对人类健康的影响

污水对人类健康的威胁是多方面的，既有直接的也有间接的。首先，污水中的病原体，包括细菌、病毒和寄生虫，是多种疾病的来源。例如，霍乱、肠道感染等疾病，都与饮用或接触到含有病原体的水有关。在发展中国家，由于水源污染和卫生条件不佳，每年都有数百万人因此而患病或死亡。除了传统的水传播疾病，污水中的有毒物质也对人体构成威胁。重金属如汞、铅和镉，以及其他有害化学物质如农药和工业废料中的化学物，都可能通过食物链进入人体。例如，长期摄入含有重金属的食物或水，可能导致人体出现神经系统损伤、认知功能障碍、生育问题等。某些化学物质如多氯联苯（PCBs）及某些农药被认为是致癌物质，长期暴露可能增加人类患癌的风险。还有一些难以预测的健康风险与污水相关，如抗生素和其他药物残留在水中同，可能导致细菌产生抗药性，使一些常见疾病变得更难治疗。此外，人们在日常生活中可能会接触到由污水引发的其他健康问题，这都是因为与污水或受污染的水体接触造成的。

3 环保工程中的污水回收技术

3.1 物理处理方法

物理处理方法是处理污水的重要手段之一，其核心优势在于不依赖化学药剂或生物活性，而是直接利用物理原理来分离和去除污染物（见表1）。

表1 环保工程中污水物理处理方法

3.1.1 沉淀法

沉淀法是最基本的物理处理方式。在沉淀池中，由于重力作用，较大的固体颗粒会逐渐下沉至底部形成污泥，而上层的水变得相对清澈。这样，可以在一定程度上减少悬浮物的含量，为后续的处理创造更有利的条件。

3.1.2 过滤法

过滤法是另一种常用的物理处理方法。通过各种过滤材料，如砂、石、活性炭或合成纤维，使污水中的固体颗粒、有机物和微生物被截留在过滤层中，从而得到清洁的滤液。随着过滤技术的进步，微孔过滤、超微孔过滤等更为精细的过滤技术也得到了广泛应用。

3.1.3 浮选法

该方法是利用气泡将污染物从水中分离出来。通过向污水中注入空气或其他气体，可以使某些污染物附着在气泡上并浮到水面形成泡沫层，实现了污染物与水的分离。

3.1.4 膜技术

膜技术在近几十年来得到了迅猛的发展，已经成为现代污水处理的主流技术之一。膜技术中的反渗透、纳滤和超滤等技术，是通过半透膜对水和溶质进行分离。这些膜可以阻止大多数污染物的通过，只让水分子和部分有益物质透过。利用该技术不仅能够高效去除污染物，还可以极大地提高水的回收率，为水资源的节约和再利用提供有力的技术支撑[2-3]。

3.2 化学处理方法

化学处理方法在污水处理过程中占据着重要地位。这些方法往往能够有效地针对污水中的特定污染物，实现高效去除或转化（见表2）。

3.2.1 化学沉淀技术

化学沉淀技术广泛应用于各种工业和生活污水处理中，其基本原理是向污水中加入适量化学试剂，引发化学反应，使原本溶解于水的物质形成沉淀。例如，在处理含有重金属离子的污水时，常常使用硫酸钠、氢氧化钠等试剂与其中的金属离子反应生成不溶于水的沉淀物，然后通过沉淀、过滤等步骤进行分离。

3.2.2 中和反应

中和反应也是污水处理中常见的化学方法，主要是通过调整污水的pH值，使其接近中性，从而为后续的生物处理创造良好条件，并能够有效预防某些有毒有害物质对环境和人体的伤害。

3.2.3 氧化还原技术

氧化还原技术在污水处理中也具有广泛的应用，该技术可以使污水中的有害物质如某些有机化合物、重金属离子等通过氧化或还原转化为更加稳定、无害或易于处理的物质。例如，利用强氧化剂如氯、臭氧等对污水进行处理，可以有效杀灭污水中的病原微生物，并分解难以降解的有机物[4]。

3.2.4 高级氧化技术

高级氧化技术近年来得到了广泛关注和应用，该技术能够在相对短的时间内分解污水中难以降解的有机物，甚至能够完全矿化这些有机物，将其转化为二氧化碳和水。其中，臭氧氧化和紫外线辐照尤为常见。利用这些技术可以使污水达到更高的净化标准，满足了复杂的排放要求或进一步再利用的需求。

3.3 生物处理法

生物处理法已经成为现代污水处理技术中不可或缺的一部分，这是得益于该技术能够模拟和放大自然界中的生物降解过程，从而实现对污水中有机物的高效去除。

3.3.1 活性污泥法

活性污泥法是目前最广泛使用的生物处理方法之一，该技术主要基于微生物群落对有机物质的吸附和降解能力。污水经过初步的物理和化学预处理后，引入到富含微生物的反应器中，如曝气槽。在充足的氧气供应下，微生物迅速繁殖并消耗污水中的有机物，产生微生物的生物质、二氧化碳和水。经过一段时间的处理，使污水中的有机物浓度大大降低，从而达到预定的排放标准或再利用标准。

3.3.2 好氧和厌氧消化技术

好氧和厌氧消化技术是根据微生物进行代谢活动时所需要的氧气环境而区分。好氧消化主要在有氧环境下进行，适用于处理有机物浓度相对较低的污水。而厌氧消化则在无氧或低氧环境下进行，适用于处理有机物浓度较高的污水，如某些工业污水和畜禽养殖污水。厌氧消化的另一个显著优点是能够产生沼气，这种混合气体富含甲烷，是一种有价值的可再生能源。

生物处理法的优势在于是一种温和、环境友好的处理方式。不同于物理和化学处理方法，生物处理法无需添加大量的外加化学药剂，也不会产生有害的次生污染物。此外，该技术运行成本相对较低，而且可以产生沼气能源。但同时，生物处理方法也面临一些挑战，如需要对操作条件进行精准控制，以确保微生物能够高效工作。

4 环保工程中的污水再利用技术

4.1 高级氧化技术

高级氧化技术是一种创新的化学处理方法，是结合了传统化学氧化和现代技术的方法。这些技术使用强氧化剂，如臭氧、氢过氧化物或紫外光，对污水中的有机物质进行快速、高效地分解。例如，Fenton反应（芬顿反应）是一种经典的高级氧化方法，其使用铁盐和氢过氧化物生成强氧化的羟基自由基。这些自由基具有很高的氧化能力，可以迅速破坏和转化污水中难以降解的有机物质，使其成为易于处理的简单物质。

4.2 湿地处理系统

湿地处理系统是一种生态工程方法，它模仿了自然湿地的生态功能，为污水提供了一个自然、高效的处理环境，该系统充分利用了植物和土壤微生物的生态功能。在湿地系统中，植物不仅可以吸收污水中的营养物质，还可以为土壤微生物提供栖息地。这些微生物可以高效地降解有机物质，并吸附和转化其他有害物质，如重金属。此外，湿地系统还具有调节水流、美化环境和提供生物多样性栖息地的功能，使其在环境保护和生态恢复中发挥了重要作用。

4.3 零排放技术

零排放技术不仅是一种污水处理策略，更是一种综合性的环境管理理念，代表着对环境最大程度地尊重和保护。这种技术的核心是将废水视为一个可回收和再利用的资源，而不只是需要处理和排放的问题。在实践中，零排放技术要求对工业废水进行高度精细化管理。首先，需要对废水的来源和组成进行详细分析，以便进行有针对性地处理。其次是可以通过结合多种处理方法，如物理、化学和生物处理方法，使废水逐步得到净化。而在处理过程的每一个阶段，都会有专门的监控和调整，从而确保水质达到再利用的标准。此外，零排放技术还需要与其他环境管理措施相结合，如废水源头的减少、生产工艺的改进和资源的循环利用等，才能真正实现零排放的目标[5]。

5 结语

随着全球水资源的逐渐减少和污染问题的加剧，污水处理与再利用显得尤为重要。通过现代技术的发展和应用，我们不仅可以有效地净化污水，还能为农业、工业、生活和生态系统提供宝贵的水资源。这不仅可以满足人们日益增长的水需求，还能显著减少对环境的负面影响，为人类和自然环境创造一个更加和谐、可持续的未来。同时，还要加强公众教育及加化公众意识，使全社会达成污水回收和再利用共识，并将这些技术与策略转化为实际行动，以确保水资源得到长期、有效的保护与管理。