生態凈化污水

1. 環境一滴污水的凈化之旅

7

一滴污水的凈化之旅

——來自長江大保護一線的觀察

新華社北京記者記錄了一滴污水的凈化之旅，來自長江大保護一線的觀察。

初夏時節，重慶廣陽島，潺潺溪流里魚兒戲水，繁花掩映中蜻蜓飛舞。

這座長江上游面積最大的江心生態島，在長江大保護之前曾因過度開發導致生態惡化嚴重。如今，一幅巴渝田園風景畫在廣陽島徐徐展開。

共抓大保護，不搞大開發。近年來，圍繞生態優先、綠色發展的主旋律，長江沿岸多個城市探索城市智慧水管家、打響管網攻堅戰、污水處理廠變為資源工廠等，創新城市污水治理。生態環境部最新數據顯示，長江幹流國控斷面連續3年全線達到Ⅱ類水質。長江母親河煥發生機活力。

連日來，記者順長江而下，深入相關省市，通過一滴污水的凈化之旅感知長江大保護的科技含量。

在安徽六安，三峽集團所屬長江環保集團六安水管家公司集控中心，智慧調控系統大屏上不斷跳動的數據標記城市裡一滴污水的「旅程」。

每當節假日用水量增加時，「水管家」下達調水指令，召集鄰近的自來水廠「增援」，緩解供水壓力；同時，「水管家」會根據用水量估算排水量，如果超過片區污水處理能力，將指揮污水去往其他污水處理廠，確保城市健康「代謝」。如遇降雨，「水管家」會迅速生成降水模型，根據地表水流向預測最易積水區，提前做好預案，打開相應排澇泵，「擰松」城內河道排水閥門，騰出庫容，避免內澇。

「我們借鑒管理電力系統的方式來管理城市污水，通過『一張網』推動城市實現供排一體、廠廠聯動、廠網聯動重構城市水系統，變碎片化治理為統籌精準治水。」長江環保集團安徽區域公司執行總經理黃榮敏說。

截至4月，六安建設雨污管網100餘公里，完成111個小區雨污分流改造，水體環境正發生轉折性變化——3年間，城區生活污水集中收集率從44.8%提冊銷升至67.72%；污水處理能力從18.5萬噸/日提升至41.5萬噸/日；14條黑臭水體全部完成整治並通過住建部復核銷號，22個積澇點完成整治。

針對長江沿岸城市存在的污水收集率低，管網等基礎設施落後，污水處理廠低效運行、廠網分離，產業鏈「片段化、碎片化」等問題，「我們已與23個長江沿岸市區縣簽訂『水管家』合作協議，在六安、岳陽、宜昌、仙桃、九江、蕪湖等地注冊了『水管家』公司，目標是『一個城市、一張藍圖、一個機制、一個管家』，從源頭修復生態和保護環境。」長江環保集團黨委書記、董事長王殿常說。

污染在水裡，根源在岸上，關鍵在管網。管網健康了，河湖才能健康。中國工程院院士曲久輝說，管網是城市的動脈，是城市運行的重要基礎設施和「生命線」，更是城州拍游鎮污水治理提質增效的關鍵環節和突出問題。系統化治污思維是共抓長江大保護的重點。

「我們瞄準管網這個城市污水治理的短板，實施以管網為重點的城市水環境綜合治理，將70%長江大保護相關投資用於廠網建設。」王殿常說。

一滴滴污水匯入污水處理廠，在這里實現化濁為清的蛻變。

在長江下游的宜興城郊，一片設計前衛的建築群，綠植鮮花掩映著小池塘、咖啡廳，空氣清新，鳥語花香，不時有市民來這里散步，這不是城市公園而是我國首座城市污水資源概念廠。

我們試圖重新詮釋污水廠和城市的關系，將傳統污水處理廠從污染物削減基本功能拓展至城市能源、水源、肥料工廠等多種應用場景，傳遞『污水是資源，污水廠是資源工廠』的理念，融合生態、生活、生產於一體，消除『鄰避效應』，打造開放共享的新型城市空間。」中持水務股份有限公司董事長張翼飛邊介紹邊打開一瓶水廠生產的「永續水」解渴。

「水質永續、能量自給、資源循環、環境友好」，宜興概念水廠用一組數據詮釋了這一運營目標——每天生產2萬立方米再生水、0.8萬立方米沼氣、23噸有機肥、1.8萬千瓦時電。同時，將干化後的沼渣用於園林綠化、制磚用土，演繹著污水變資源、污泥變花海的「水魔法」。

「污水處理廠也是實驗室，這里有2萬噸/日的水質凈化中心、100噸/日的有機質協同處理中心和生產型研發中心。這里還可以將實驗室的前沿技術直接應用於現實場景，推動科技成果轉化。」宜興概念水廠專家委賀盯員會成員之一的江南大學環境與土木工程學院教授李激說。

目前，三峽集團參與共抓長江大保護已累計完成投資約950億元，累計投運污水廠325座，污水處理規模426萬立方米/日，建設及投運管網長度1.8萬公里，全面消除試點城市合作范圍內黑臭水體，合作區域內生態環境突出問題基本消除。

2. 污染的水凈化原理是什麼

也許我的回答不能令你滿意，但是我用心回答了希望能幫到你，起到作用，讓你採納滿意……： 污水凈化的原理。人們從自然界的水體自凈過程中受到啟發，認識到經過微生物、特別是細菌的作用，使水體中的污染物得到降解，然後通過水生生態系統中的食物鏈，有時細菌受到限制，進而使水達到凈化。所以，廢水中的生物處理實際上是水體的生物自凈原理在水污染治理中的應用，也可以說是模擬天然水體自凈作用的一種生物工程。
利用這一原理來凈化污水，所要投加的人力、物力比其他方法要少得多。在廢水生物處理的人工生態系統中，物質的遷移轉化效率之高是任何天然的或農業生態系統所不能比擬的。例如，一個普通的活性污泥廠，每天每平米曝氣池能轉換1~2kg干有機物，他比一個高產的森林中所發生的礦化作用效率要高好幾百倍，該森林要達到同樣的數量，需要一年時間。所以廢水生物處理工廠是一個效率極高的集中進行礦化作用的場所。
與天然水體自凈過程類似，在廢水生物處理系統中，同樣主要是通過微生物代謝產生的酶，來降解、轉化有機物，將有機物最終轉化為無害的二氧化碳和水，從而使廢水得到凈化。目前最常用的生物處理方法是活性污泥法赫和生物膜法。因此，以這兩種處理方法中微生物的作用為例，來說明廢水生物處理的作用機理。
2.1.活性污泥的定義和特性
2.1.1.活性污泥的定義
生物處理中的活性污泥，就是由細菌、原生動物、等微生物與懸浮物質、膠體物質混雜在一起形成的具有吸附分解有機物能力的絮狀體。也可以說，活性污泥就是具有很強的吸附分解有機物能力的、充滿微生物的污泥。生物膜則是附著在填料上呈薄膜狀的活性污泥。
2.1.2.活性污泥的定義
活性污泥的絮體顆粒大小約為0.02~0.2mm，表面積為20~100cm2/ml，密度約為1.002~1.006。活性污泥與生物膜之所以能在凈化污水中起重要作用，是因為他們具有以下特性：
1）具有很強的吸附能力
當廢水與活性污泥一接觸，首先發生的就是活性污泥對廢水中污染物質的吸附作用。據研究，生活鉛、鎳、鋅等金屬離子，大約30%～90%能被活性污泥通過吸附去除。
2）具有很強的分解、氧化有機物的能力
被活性污泥吸附的大分子有機物質，在微生物細胞分泌的胞外酶作用下，變成小分子有機物，然後透過細胞膜進入微生物細胞，這些被吸收的營養物質，再由胞內酶的作用，經過一系列生化途徑而氧化為無機物並放出能量，這就是微生物的異化作用；與此同時，微生物又利用呼吸作用釋放的能量，把氧化過程的一些中間產物轉變為細胞物質，這就是微生物的同化作用。在此過程中，微生物不斷繁殖，有機物不斷地被氧化分解。
當活性污泥對有機物的吸附達到飽和後，通過微生物對有機物的氧化分解，除去了活性污泥所吸附和吸收的大量有機物，是污泥又重新呈現活性，恢復了它的吸附能力。
3）具有較長的食物鏈
在活性污泥和生物膜中，一般都能看到存在著「有機物→細菌→原生動物→微型後生動物」這樣的食物鏈。因為有機物雖然能通過細菌等腐生營養性的微生物的作用而去除，但僅有他們的作用還難以達到處理的目標。也就是說，要達到處理目標，原生動物等動物性營養的生物對細菌的捕食作用是必不可少的。

3. 污水是怎樣處理的

污水一級處理又稱污水物理處理。通過簡單的沉澱、過濾或適當的曝氣，以去除污水中的懸浮物內，調整容pH值及減輕污水的腐化程度的工藝過程。這是污水處理的大步驟。通過一級處理之後的污水暫時還達不到排放標准。
污水二級處理:污水經一級處理後，再經過具有活性污泥的曝氣池及沉澱池的處理，使污水進一步凈化的工藝過程。經過二級處理後的污水一般可以達到農灌水的要求和廢水排放標准。但在一定條件下仍可能造成天然水體的污染。
污水三級處理是進一步去除污水中的其他污染成分(如;氮、磷、微細懸浮物、微量有機物和無機鹽等)的工藝處理過程。使用的工藝方法有生物脫氮法、反滲透法、離子交換法等。三級處理後的污水可以達到排放標准。

4. 微生物處理污水的方法

微生物在有氧條件下，吸附環境中的有機物，並將其氧化分解成無機物，使污水得到凈化，同時合成細胞物質。微生物在污水凈化過程，以活性污泥和生物膜的主要成分等形式存在。
（1）活性污泥法
又稱曝氣法，是利用含有好氧微生物的活性污泥，在通氣條件下，使污水凈化的生物學方法。此法是現今處理有機廢水的最主要的方法。
所謂活性污泥是指由菌膠團形成菌、原生動物、有機和無機膠體及懸浮物組成的絮狀體。在污水處理過程中，它具有很強的吸附、氧化分解有機物或毒物的能力。在靜止狀態時，又具有良好沉降性能。活性污泥中的微生物主要是細菌，占微生物總數的90％～95％。,並多以菌膠團的形式存在，具有很強的去除有機物的能力，原生動物起間接凈化作用。
活性污泥法根據曝氣方式不同，分多種方法，目前最常用的是完全混合曝氣法。污水進入曝氣池後，活性污泥中的細菌等微生物大量繁殖，形成菌膠團絮狀體，構成活性污泥骨架，原生動物附著其上，絲狀細菌和真菌交織在一起，形成一個個顆粒狀的活躍的微生物群體。曝氣池內不斷充氣、攪拌，形成泥水混合液，當廢水與活性污泥接觸時，污水中的有機物在很短時間內被吸附到活性污泥上，可溶性物質直接進入細胞內。大分子有機物通過細胞產生的胞外酶將其降解成為小分子物質後再滲入細胞內。進入細胞內的營養物質在細胞內酶的作用下，經一系列生化反應，使有機物轉化為C02、H2O等簡單無機物，同時產生能量。微生物利用呼吸放出的能量和氧化過程中產生的中間產物合成細胞物質，使菌體大量繁殖。微生物不斷進行生物氧化，污水中有機物不斷減少，使污水得到凈化。當營養缺乏時，微生物氧化細胞內貯藏物質，並產生能量，這種現象叫自身氧化或內源呼吸。
曝氣池中混合物以低BOD值流入沉澱池。活性污泥通過靜止、凝集、沉澱和分離，上清液是處理好的水，排放到系統外。沉澱的活性污泥一部分迴流曝氣池與未處理的廢水混合，重復上述過程，迴流污泥可增加曝氣池內微生物含量，加速生化反應過程。剩餘污泥排放出去或進行其他處理後繼續應用。
（2）生物膜法
該法是以生物膜為凈化主體的生物處理法。生物膜是附著在載體表面，以菌膠團為主體所形成的粘膜狀物。生物膜的功能和活性污泥法中的活性污泥相同，其微生物的組成也類似。凈化污水的主要原理是附著在載體表面的生物膜對污水中有機物的吸附與氧化分解作用。生物膜法根據介質與水接觸方式不同，有生物轉盤法、塔式生物濾池法等。
2.厭氧處理系統
在缺氧條件下，利用厭氧菌(包括兼性厭氧菌)分解污水中有機污染物的方法，又稱厭氧消化或厭氧發酵法。因為發酵產物產生甲烷，又稱甲烷發酵。此法既能消除環境污染，又能開發生物能源，所以倍受人們重視。污水厭氧發酵是一個極為復雜的生態系統，它涉及多種交替作用的菌群，各要求不同的基質和條件，形成復雜的生態體系。甲烷發酵包括3個階段：液化階段、產氫產乙酸階段和產甲烷階段。
此法主要用於處理農業和生活廢棄物或污水廠的剩餘污泥，也可用於處理麵粉廠、食品廠、造紙廠、製革廠、酒精廠、糖廠、油脂廠、農葯廠或石油化工等工廠廢水。

5. 污水是怎樣一步一步凈化而來

污水，是由生產或生活過程中不可避免的產生的一些有毒有害或者有其他影響的物質，統稱為污染物，經過特定的渠道（如洗滌、地面沖洗、冷卻、濺撒、殘夜、露液、排泄物等）進入水中，形成的一種特定的利用性能喪失或降低或利用性能轉變（如糞便水對分後可做有機肥等）的水種。
污水凈化的方法有很多，不過具體要視污水的水質情況和水量情況來決定，一般情況下有兩種：
一是自然凈化，即所謂的水體自凈；
二是通過人工的方式進行凈化處理，不過這一過程中的產出水絕大部分還是進入自然水體通過「水體自凈」實現污水的最終凈化，只有極少部分具有特定使用性能或符合特定標準的產出水才會被再次利用（如，自來水、景觀水等）。
自然凈化只針對污染程度較小、對受體水體沖擊小且不具有明顯「自然積累」的那部分污水。這部分水對水量和排放點都有特定的要求，而且不能超出承受水體的消溶能力，一旦打破水體自凈和原有的生態平衡，使得某些污染物的富集（如、氨氮，磷、重金屬等）或者某些營養物質缺失（如，氧、陽光等），將會導致受體水體的水質惡化，從而導致更為嚴重的水體污染和生物污染（水體富營養化、赤潮等）。

水體自凈
水體自凈，主要是通過水體中自身的物理、生物和某些特定條件下的化學能力，使污水中污染物的濃度得以降低，並在微生物的作用下進行分解，實現對水體中污染物的分離沉降、分解利用，經過一段時間後，水體往往能恢復到受污染前的狀態，從而使水體得到凈化由不潔恢復為清潔的過程。具體的有：
1、物理能力——稀釋、吸附、囊裹（泥漿包裹等）、混合、沉降等，其中座中央的是稀釋能
力；
2、生物能力——藻類和微生物吸收分解（呼吸功能、物質轉變吸收利用、化物質為動植物可
吸收的營養物質—蛋白質、氨基酸等、生物吸附、光合作用等）；
3、化學和物理化學能力—— 利用污染物實現氧化、還原、酸鹼反應、分解、化合、吸附和
凝聚等作用，從而使污染物質的存在形態發生變化和濃度降低。
水體中的污染物的沉澱、稀釋、混合等物理過程，氧化還原、分解化合、吸附凝聚等化學和物理化學過程以及生物化學過程等，往往是同時發生，相互影響，並相互交織進行。一般說來，物理和生物化學過程在水體自凈中佔主要地位。
值得注意的是，水體的自凈能力是有限的，如果排入水體的污染物數量超過某一界限時，將造成水體的永久性污染，這一界限稱為水體的自凈容量或水環境容量。影響水體自凈的因素很多，其中主要因素有：受納水體的地理、水文條件、微生物的種類與數量、水溫、復氧能力以及水體和污染物的組成、污染物濃度等。一旦上述影響因素中有一項或幾項出現變故，都將導致更為嚴重的水體污染。

人工凈化，就是認為採取某些特定措施，在污水源頭或者收集、向自然排放過程中通過各種有效地手段，實現對污染物的降解或清除的方法。這種方法最直接、最有效，同也是也是最具時效性的一種措施，其一般都是經過對污水的特殊處理實現的。
污水處理，其實就是通過各種物理的、化學的、生物的方法。手段，努力實現特殊的污水形成的「逆過程」，即，分離（分解）廢水中的污染物，盡可能優化廢水的可利用性能，將污水還原成符合特定要求或具有特定實用性能的水體（即，」環保型水體「或」生態型水體「）的過程，同時也是實現污染物的「無害化處理」或「資源化利用」的過程。
此外，還可以通過「生態系統」工藝（如，氧化塘，生態濕地等）對特定水體進行生態恢復，不過這一過程周期長，佔地面積大，而且對水體也有特定的要求。
而污水處理工程中又牽涉到諸多方面，主要分為，物理方法、化學方法、物化結合、生物法（好氧生物法和厭氧生物法，其中每一類中又劃分出具有特定功效的處理工藝），你可以先找相關的資料先看一下，具體到每個設計又牽涉到各種方法的結合，希望從中你能了解到相關的其他知識。