浅谈城市废水与废气的处理技术

2023-11-19李秋霞毛新兰

皮革制作与环保科技 2023年16期

李秋霞，毛新兰，朱峰

（潍坊市生态环境监控中心，山东潍坊 261000）

引言

建设生态文明城市、实现绿色可持续发展是社会大众热切关注的问题。有效处理城市废水与废气是确保城市环境质量的核心工作，通过合理的处理技术能够减少废水与废气对环境的污染，保障人们的身体健康。而针对不同来源的城市废水与废气所使用的处理技术有所不同，因此，本文以城市废水与废气的来源为切入点，探讨城市废水与废气的处理技术。

1 城市废水的来源和分类

1.1 生活污水

城市日常生产生活中会产生大量的生活污水，在城市人口数量和人口密度不断上升的背景下，生活污水的处理难度也不断提高。有机物和病原微生物是生活污水主要含有的污染物类型。若不对生活污水进行及时、有效地处理，便会产生腐烂、恶臭等现象，形成硫化氢、甲醛等毒性危害，影响城市居民的呼吸与消化功能，严重情况下还会造成嗅觉障碍，损伤中枢神经。不仅如此，有机物的大量存在还会为病原微生物提供快速繁殖的有利条件，而病原微生物会通过不同途径进入人体，造成传染病的蔓延和流行。

1.2 工业废水

工业废水是指工业生产产生的废水、冷却水以及污水等，不同类型的工业生产作业所产生的工业废水成分有所不同。此外，受城市规模、工业建设发展差异影响，工业废水在城市废水总量中所占比重也存在明显差异。工业废水中普遍含有大量的毒害物质，会造成较为严重的生态环境污染。实际上，工业废水依据不同的分类标准还能够再次细分，如依据污染物化学性质能够将其细分为无机废水和有机废水，例如玻璃制造企业排放的废水是无机废水，而造纸企业所排放的废水主要是有机废水[1]。

1.3 城市径流污水

该类型污水是指自然雨水或其他水资源，冲洗大气污染物、花草树木、各类建筑结构表面等汇集成的污水，因此，这类污水中普遍含有固体悬浮物、植物营养素以及病菌等。径流污水会通过城市地下的排水管线流入城市的污水处理厂，污水处理厂利用相关处理技术对径流污水进行净化，使水体能够符合国家相关标准并进行排放。城市径流污水的处理通常需经过以下几个处理流程：分别是机械、生物以及高级处理。其中，机械处理为初步处理环节，该处理环节能够清理掉径流污水中无法溶解的固体悬浮物；生物处理主要用于清理经过机械处理后的径流污水中含有的胶体与溶解性有机物等；高级处理主要用于清理经过生物处理后的径流污水中含有的营养物与较难被降解的物质。实际上，城市径流污水的水质相对稳定，具有“集中”和“量大”的特征，有效处理城市径流污水能够进一步促进城市水资源的良性循环。

2 城市废气的来源和分类

2.1 生活废气

城市生活废气主要来源于居民生活中所使用的炉灶、采暖锅炉等，此类设备的使用需要消耗煤炭与石油等资源，且在燃烧期间会产生灰尘、一氧化碳及二氧化硫等物质，进而造成大气污染。不仅如此，在进入寒冷的冬季后，部分严寒地区需要进行供暖作业，煤炭的大量燃烧会产生有害物质，造成周边区域的大气被污染。

2.2 工业废气

该类型废气是指因工业生产而产生的废气，如一氧化碳、烟尘、二氧化碳等，这类废气若不经处理就排放，不仅会大幅降低空气质量指数，还会通过呼吸进入人体内部，造成不同程度的危害。这类废气依据气体的不同形态能够进一步细分为颗粒性、气态性等废气类型，其中颗粒性废气主要是指烟尘、生产性粉尘类的废气，此类废气大多来源于矿山开采、玻璃切割、煤炭不完全燃烧以及铅熔炼等生产加工过程[2]；气态性废气存在于大气中，如含氟废气、碳氢废气等。相比于颗粒性废气，气态性废气的危害更大，不仅会直接对人体的呼吸道造成危害，还会造成土壤、淡水资源的二次污染。碳氢类有机废气还会破坏臭氧层，臭氧层被破坏会进一步引发紫外线污染、生态系统紊乱等问题。

2.3 农业废气

我国是农业大国，但农业生产期间也会形成农业废气，例如农药残留、畜禽粪便所产生的氨气，以及秸秆焚烧、化肥挥发等也会产生一定的废气。尤其是农业种植中化肥农药的应用会直接污染水资源和土壤，造成生态环境污染，且农药还会残留在农产品上，给人们的身体健康造成威胁。若想从根源上处理农业废气问题，我们需要不断升级农业生产方式，并同步推进农村自然环境监测工作。

2.4 交通废气

随着我国国民经济的高速增长，汽车、飞机、火车等成为人们日常生活的主要交通工具，汽车尾气中主要含有一氧化碳、碳氢化合物等交通废气，此类废气排放至空气中，会直接影响城市空气质量，造成空气污染，且汽车尾气中的有害物质还会对人体的呼吸系统造成危害。除此之外，汽车轮胎和沥青路面之间的摩擦还会扬起石棉及环芳烃等有害物质，石棉通过呼吸系统进入人体内部，会对人们的身体健康造成不可逆的伤害。

3 城市废水处理技术

3.1 物理污水处理技术

物理污水处理技术主要是指基于物理方式对污水进行有效处理的技术，物理污水处理技术在实际应用期间不会对污水水体本身属性产生影响[3]。以工业废水为例，采用物理污水处理技术处理时，可以借助混凝剂、助凝剂等材料凝固污水中的污染物，而后利用气浮技术有效分离其中所凝固的悬浮物。

3.2 化学污水处理技术

随着社会经济的不断发展，在目前的城市污水处理中，需要根据基于不同污水处理的化学指标，如固体溶解百分比、耗氧量、酸碱度等内容，对各类污水进行针对性处理，如生活污水、工业污水、雨雪污水等。在现阶段的城市污水处理流程中，工作人员往往会根据污水自身化学性质针对性选用不同类型的污水处理技术。以河水突发性污染超标为例，通常情况下导致河水出现突发性污染超标情况的主要原因可能是COD、氨元素、氮元素等相关物质超标，此时工作人员便可结合实际情况，针对性选择合适的化学药剂有效处理河水中的超标物质。需要注意的是，在选择化学药剂时，工作人员应对该河段上游与下游进行全面调查，并基于调查结果形成科学合理的河水处理后检测指标标准，以此为后续检验河水质量提供可靠依据，同时还应当避免因化学药剂使用过量而出现二次污染现象。

3.3 生物膜处理技术

该技术本质上是利用生物膜特性实现对城市污水的有效处理，对污水中的微生物进行氧化还原反应，以此达到分解污水中的微生物或其他污染物的目的。为有效强化生物膜污水处理技术在实际应用期间的能效与效率，工作人员需要结合实际情况，在合理范围内尽可能扩大生物膜与污水之间的接触面积，以此更好地使污水中的微生物或其他污染物，在氧化还原反应的作用下形成二氧化碳、水等相关无污染特性的产物[4]。该技术属于一种具有较强复合性特点的处理技术。生物膜处理技术中所使用的微生物属于好氧微生物，因此该技术能够被有效用于城市生物滤池的建设中，相关工作人员需要结合实际情况，有针对性地选择相关设备与载体，以此切实强化污水处理流程在实际应用期间的完善性与可靠性。

3.4 人工湿地污水处理技术

人工湿地主要是指利用人工建造方式建成的类似于沼泽地的地面，人工湿地在实际应用期间能够对城市中污水、污泥等相关污染物起到良好的控制效果，其主要基于微生物、植物以及土壤等相关处理技术的共同作用，实现降解微生物、滞留与吸附污水中杂质等目的。人工湿地污水处理技术是建设一个能够有效融合众多污水处理技术的特定环境，与传统的污水处理技术，即污水厂处理方式相比，人工湿地在建设期间的总成本更低，基于人工湿地的重力自流污水处理方式，能够大幅降低污水处理作业中各类能源与资源的消耗，从而帮助相关单位实现可持续的健康发展。

3.5 RSPR高浊度污水处理技术

随着科技的不断发展与完善，为进一步提高当前城市中水处理的质量与效率，PSPR高浊度污水处理技术应运而生[5]。该技术是一种新型的污水处理净化技术，其能够将传统城市污水处理流程中的三级处理与一级处理环节进行有机融合，并体现在同一个污水净化器中，以此实现在尽可能短的时间内达到城市污水处理标准的效果。RSPR高浊度污水处理技术可以在催化剂的作用下将溶液中溶解状态下的污染物有效分离，即使污染物以颗粒状态悬浮于溶液中；而后便可以根据具体情况采用有针对性的物理处理方式，如添加吸附剂、过滤等，有效分离溶液中的悬浮颗粒物质。为确保RSPR高浊度污水处理技术的顺利应用，不仅需要根据城市污水具体类型与处理标准对传统的污水处理技术进行优化，同时还需要营造一个先进的污水处理环境，以此方可在单一空间内融入多个污水处理环节，从而切实提升污水处理效率。

3.6 生物接触氧化处理技术

生物接触氧化处理技术是对生物膜污水处理技术的优化。生物接触氧化处理技术是指根据具体的污水类型，如工业污水、生活污水、建筑污水等，有针对性地选择合适的生物膜，并使其与污水接触，从而降解污水中的污染物。该技术在实际应用期间需要消耗大量氧气，以此为该技术中的微生物提供可持续繁衍的氧气，同时为进一步提高生物膜与污水水体的接触面积，切实提高该技术在实际应用期间的处理效率，相关人员需要结合实际情况进行充分的搅拌与混合[6]。生物接触氧化处理技术是一种介于生物滤池与活性污泥处理技术之间的处理方式，因此该技术也具备上述两种处理技术的优势，能够有效适应水质负荷变化，进而达到提升污水处理质量与效率的目的。

4 城市废气处理技术

4.1 活性炭吸附处理技术

活性炭吸附处理技术可以有效处理有机废气、恶臭气体等城市废气，活性炭吸附处理技术的主要原理如下：利用活性炭外表的强吸附特性对污染气体中的颗粒、粉尘以及其他污染物进行有效吸附，以此实现分离污染气体中污染物与纯净气体的目的，从而净化空气。通常来说，适用于活性炭吸附处理技术的应用场景为对净化效果要求较高、污染浓度偏低且带有刺鼻气味的污染气体。通过对该技术的实践效果进行分析，能够发现活性炭吸附处理技术在实际应用期间较为擅长处理携带多元化污染物的污染气体。但是，活性炭吸附处理技术的应用成本过高，且无法对相关材料进行循环再利用。同时，由于活性炭材料的特性，导致该技术无法有效处理含有大量尘土的污染气体，这种污染气体容易导致活性炭堵塞而大幅降低该技术的处理质量，但总体而言该技术操作十分简便[7]。

4.2 水吸收处理技术

该技术主要应用于处理水溶性、有组织排放源的恶臭气体，技术原理是通过臭气中部分物质易溶于水的特性，利用废气处理设备将臭气成分和水进行有效接触，进而使其能够溶于水的物质被水溶解，实现脱臭效果。该技术操作较为简便，技术管理也较容易，且废气处理设备的运转成本较低，但为了有效防止二次污染问题的出现，相关工作人员需定期对洗涤液进行处理。由于该技术的净化效率较低，因此该技术通常会和其他处理技术组合使用，用以提升净化效率和效果。另外，该技术对硫醇、脂肪酸等物质的处理效果十分不理想。

4.3 冷凝处理技术

冷凝处理技术属于常见的清洁技术，其技术原理是通过改变温度使废气中的污染物状态发生改变，如将废气置于低温环境下，废气中的污染物会呈现为液态或固态。一般而言，冷凝处理技术的应用主要涉及冷凝分离、冷却、泵压以及加热四个要点，其中，冷凝分离是将废气中的污染物由气态转变为液态或固态，而后经过滤使污染物与空气分离，达到降低废气有害物质浓度的目的；冷却是将废气置于低温环境中，从而将废气中的部分污染物液化或固化，以达到净化目的；泵压是改变废气的压力状态，通过高压转低压实现部分有害物质的液化或固化，并通过过滤处理实现有害物质的分离；加热是把冷却后的废气进行加热处理，进而将废气中剩余的有害物质通过水蒸气进行稀释，用以减少废气中有害物质的比重。实际上，相比于其他废气处理技术而言，冷凝处理技术的应用成本较高，该技术应用往往需消耗大量能源，且该技术并不适于处理大量废气。

4.4 燃烧处理技术

现阶段的燃烧处理技术主要有两种类型，分别是催化燃烧技术及直接燃烧技术。直接燃烧处理技术顾名思义是直接将废气置于燃烧器进行燃烧处理，而催化燃烧则是需要借助催化剂进行助燃。燃烧处理技术的应用原理是在高温环境下，将燃料气体和恶臭气体有效融合，进而通过完全燃烧去除废气中的可燃性气体。该技术在实际应用过程中具有一定的局限性，即仅能有效处理气体量小且浓度高的可燃性气体，这样方可确保该技术的应用效果与价值。受限于该技术的局限性以及所处理气体的特点，该技术废气处理设备的损耗较高，同时还会伴有高额的燃料消耗情况，致使该技术的实际应用成本过高。不仅如此，该技术应用容易造成二次污染，且并不适合大量废气的处理。