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摘要：随着城市化进程的不断加快，城市污水的处理已经成为了迫切需要解决的问题。本文介绍了污水处理的几种常用方法与技术特点，并重点提了光化学与光电协同催化技术，对两者的有机结合应用提出了展望。
关键词：污水处理；污泥；氧化技术；处理方法；光化学；光电协同催化技术
中图分类号：U664.9+2 文献标识码：A文章编号：
Abstract: with the accelerating urbanization, the urban sewage treatment has become the urgent need to address the problem. This paper introduces several common of sewage treatment method and the technical characteristics, and point the photochemical catalytic technology and photoelectric synergy, organic combination of both application prospects were also discussed.
Keywords: sewage treatment; ludge; oxidation technology; processing methods; photochemical; photoelectric collaborative catalytic technology
隨着我国城市化进程的加快，城市污水处理也越来越受到环保部门的重视。目前，城市的水环境污染已经干扰城市化进程，并且已成为制约社会经济可持续发展的主要因素。因此，城市污水处理方法的探讨与应用就显得尤为重要。据我国环保及水利部门联合统计：水资源浪费较严重，水资源重复利用率低。
1我国城市污水处理的现状
我国城市基础设施的发展落后于城市工业建设，导致城市环境保护基础设施长期超负荷承载。城市的污水处理能力远远落后于城市的发展，城市污水处理厂建设滞后污水处理率仅为13．4％，远远落后西方发达国家。“十一五”期间，淮河、海河、松花江、三峡库区及其上游、黄河中上游等流域，共安排污染治理项目2712个，投资1600亿元。截至2008年9月，已经完成投资5l0亿元，2008年工业废水治理投资194．6亿元，远低于美国、英国、日本等国的投资水平。
2污水处理的几种方法
2.1 活性污泥法
活性污泥法具有处理能力高的优点，是目前应用最广的一种生物处理流程。活性污泥法根据泥龄不同大小，可分成高、中、低3类系统。活性污泥法的工艺主要由曝气池、沉淀池、污泥回流和剩余污泥排放系统组成。废水和回流的活性污泥一起进入曝气池形成混合液。曝气池的流态可分为3种基本类型，推流式、完全混合式和循环流，循环流实际上是推流和完全混合的特混合方式。曝气混合设备起供氧及混合作用，通过曝气设备让空气中的氧溶入混合液，使废水中的有机物、氧气同微生物能充分接触产生氧代谢反应，随后混合液中的悬浮固体在沉淀池中沉下来和水分离，让净化水流出沉淀池，让污泥回流。污泥的稳定化程度随着泥龄增长而增高，回流污泥可以保持曝气池内具有一定的悬浮固体浓度。剩余污泥排放系统主要是将曝气池中的生化反应增殖的微生物量从沉淀池中排除，以维持活性污泥系统的稳定运行。活性污泥不仅有氧化和分解有机物的能力，而且有良好的凝聚和沉降性能，能使活性污泥从混合液中分离出来，分离出澄清的水。采用传统的活性污泥法，因为设备低效高耗，易出现污泥膨胀现象；随着城市提高污水排放标准，降低污水中氮、磷等营养物质，传统的活性污泥法需要形成多级反应池，通过增加内循环来达到脱氮除磷的目的，这势必增加基建投资的费用和能耗，与目前的缺少资金和高效低能相矛盾。并且使运行管理较为复杂。
2.2 生物膜法
在污水生物处理的发展和应用中，活性污泥和生物膜法一直占据主导地位。生物膜法主要用于从废水中去除溶解性有机污染物，主要特点是微生物附着在介质“滤料”表面，形成生物膜，污水同生物膜接触后，溶解的有机污染物被微生物吸附转化为H20、C02、NH3和微生物细胞物质，污水得到净化，所需氧化一般直接来自大气。生物膜法处理系统适用于处理中小规模的城市废水，采用的处理构筑物有高负荷生物滤池和生物转盘，生物滤池在我国南方更为适用。
2.3 氧化法
氧化法是目前广泛采用并极具发展潜力的城市生活污水预处理方法之一。根据氧化剂的种类及反应器的类型，氧化法可分为化学氧化法、催化氧化法、(催化)湿式氧化法，光催化氧化法、超临界氧化法等。目前已成为国内外非常活跃的研究课题，有专家预测，氧化法将成为2l世纪废水处理中重要的方法之一。
2.3.1 深度氧化法
目前废水深度氧化法以O2为氧化剂对有机物进行氧化，主要有湿式空气氧化法、超临界水氧化法等。湿式空气氧化法(WAO)是在高温、高压下，以空气为氧化剂，使废水中的有机化合物及无机还原物质被氧化成二氧化碳和水的一种处理方法。超临界水氧化法是指在水的临界状态下对其它的有机物进行氧化的工艺过程。有机物在超临界水富氧均相中进行氧化，在400～600℃下，反应速率极高，几乎能在几秒之内相当有效地破坏有机物的结构。该方法具有反应彻底，使有机碳、氢完全转化为CO2和H2O的特点。，WAO法对于高浓度、高色度染料废水的处理具有良好的处理效果，极大提高难降解废水的生物可生化性。
2.3.2 光化学氧化
光化学氧化法是近年来污水处理领域中新兴起的新技术。根据反应原理的不同，光化学氧化可分为光分解、光敏化氧化、光激发氧化和光催化氧化。光分解的基本原理为反应物分子吸收光子后进入激发态，激发态分子通过化学反应消耗能量返回基态。光分解只作用于对给定波长紫外光有较强吸收的物质，同时光分解过程不能使有机物达到彻底的氧化。
2.3.3 电化学氧化法
传统的电化学氧化主要是利用电解过程中产生的HO，和有机物在电极表面上直接氧化废水中的污染物。由于H2o，氧化能力和电极寿命有限等问题限制了其进一步发展。电化学氧化是利用阳极的高电位及催化活性米直接降解水中的污染物，或足利用产生羟基自由基等强氧化剂降解水中有毒污染物。但反应受到电极材料及副反应一析氧反应的限制，降低反廊效率。电化学降解有机物可以分为电化学直接氧化和电化学问接氧化两类。电化学直接氧化法是利用阳极的高电势氧化降解废水中的有机或无机污染物，在反 过程中污染物直接与电檄进行电子传递； 电化学问接氧化法是一种通过阳极反产生具有强氧化作用的中间产物或发生阳极反应以外的反应，使污染物被氧化，最终达到氧化降解污染物的日的。
2.3.4 光化学催化氧化
光化学氧化义称有光催化降解，一般可分为均相、非均相两种类型。只有污染物治理技术耗能低、操作简便、反应条件温和、无二次污染等突出优点，能有效地将有机污染物转化为无机小分子，达到完全无机化的目的。光化学催化氧化是水处理高级氧化技术里一类处理效率很高的污水处理氧化技术。
关键词：污水处理；污泥；氧化技术；处理方法；光化学；光电协同催化技术
中图分类号：U664.9+2 文献标识码：A文章编号：
Abstract: with the accelerating urbanization, the urban sewage treatment has become the urgent need to address the problem. This paper introduces several common of sewage treatment method and the technical characteristics, and point the photochemical catalytic technology and photoelectric synergy, organic combination of both application prospects were also discussed.
Keywords: sewage treatment; ludge; oxidation technology; processing methods; photochemical; photoelectric collaborative catalytic technology
隨着我国城市化进程的加快，城市污水处理也越来越受到环保部门的重视。目前，城市的水环境污染已经干扰城市化进程，并且已成为制约社会经济可持续发展的主要因素。因此，城市污水处理方法的探讨与应用就显得尤为重要。据我国环保及水利部门联合统计：水资源浪费较严重，水资源重复利用率低。
1我国城市污水处理的现状
我国城市基础设施的发展落后于城市工业建设，导致城市环境保护基础设施长期超负荷承载。城市的污水处理能力远远落后于城市的发展，城市污水处理厂建设滞后污水处理率仅为13．4％，远远落后西方发达国家。“十一五”期间，淮河、海河、松花江、三峡库区及其上游、黄河中上游等流域，共安排污染治理项目2712个，投资1600亿元。截至2008年9月，已经完成投资5l0亿元，2008年工业废水治理投资194．6亿元，远低于美国、英国、日本等国的投资水平。
2污水处理的几种方法
2.1 活性污泥法
活性污泥法具有处理能力高的优点，是目前应用最广的一种生物处理流程。活性污泥法根据泥龄不同大小，可分成高、中、低3类系统。活性污泥法的工艺主要由曝气池、沉淀池、污泥回流和剩余污泥排放系统组成。废水和回流的活性污泥一起进入曝气池形成混合液。曝气池的流态可分为3种基本类型，推流式、完全混合式和循环流，循环流实际上是推流和完全混合的特混合方式。曝气混合设备起供氧及混合作用，通过曝气设备让空气中的氧溶入混合液，使废水中的有机物、氧气同微生物能充分接触产生氧代谢反应，随后混合液中的悬浮固体在沉淀池中沉下来和水分离，让净化水流出沉淀池，让污泥回流。污泥的稳定化程度随着泥龄增长而增高，回流污泥可以保持曝气池内具有一定的悬浮固体浓度。剩余污泥排放系统主要是将曝气池中的生化反应增殖的微生物量从沉淀池中排除，以维持活性污泥系统的稳定运行。活性污泥不仅有氧化和分解有机物的能力，而且有良好的凝聚和沉降性能，能使活性污泥从混合液中分离出来，分离出澄清的水。采用传统的活性污泥法，因为设备低效高耗，易出现污泥膨胀现象；随着城市提高污水排放标准，降低污水中氮、磷等营养物质，传统的活性污泥法需要形成多级反应池，通过增加内循环来达到脱氮除磷的目的，这势必增加基建投资的费用和能耗，与目前的缺少资金和高效低能相矛盾。并且使运行管理较为复杂。
2.2 生物膜法
在污水生物处理的发展和应用中，活性污泥和生物膜法一直占据主导地位。生物膜法主要用于从废水中去除溶解性有机污染物，主要特点是微生物附着在介质“滤料”表面，形成生物膜，污水同生物膜接触后，溶解的有机污染物被微生物吸附转化为H20、C02、NH3和微生物细胞物质，污水得到净化，所需氧化一般直接来自大气。生物膜法处理系统适用于处理中小规模的城市废水，采用的处理构筑物有高负荷生物滤池和生物转盘，生物滤池在我国南方更为适用。
2.3 氧化法
氧化法是目前广泛采用并极具发展潜力的城市生活污水预处理方法之一。根据氧化剂的种类及反应器的类型，氧化法可分为化学氧化法、催化氧化法、(催化)湿式氧化法，光催化氧化法、超临界氧化法等。目前已成为国内外非常活跃的研究课题，有专家预测，氧化法将成为2l世纪废水处理中重要的方法之一。
2.3.1 深度氧化法
目前废水深度氧化法以O2为氧化剂对有机物进行氧化，主要有湿式空气氧化法、超临界水氧化法等。湿式空气氧化法(WAO)是在高温、高压下，以空气为氧化剂，使废水中的有机化合物及无机还原物质被氧化成二氧化碳和水的一种处理方法。超临界水氧化法是指在水的临界状态下对其它的有机物进行氧化的工艺过程。有机物在超临界水富氧均相中进行氧化，在400～600℃下，反应速率极高，几乎能在几秒之内相当有效地破坏有机物的结构。该方法具有反应彻底，使有机碳、氢完全转化为CO2和H2O的特点。，WAO法对于高浓度、高色度染料废水的处理具有良好的处理效果，极大提高难降解废水的生物可生化性。
2.3.2 光化学氧化
光化学氧化法是近年来污水处理领域中新兴起的新技术。根据反应原理的不同，光化学氧化可分为光分解、光敏化氧化、光激发氧化和光催化氧化。光分解的基本原理为反应物分子吸收光子后进入激发态，激发态分子通过化学反应消耗能量返回基态。光分解只作用于对给定波长紫外光有较强吸收的物质，同时光分解过程不能使有机物达到彻底的氧化。
2.3.3 电化学氧化法
传统的电化学氧化主要是利用电解过程中产生的HO，和有机物在电极表面上直接氧化废水中的污染物。由于H2o，氧化能力和电极寿命有限等问题限制了其进一步发展。电化学氧化是利用阳极的高电位及催化活性米直接降解水中的污染物，或足利用产生羟基自由基等强氧化剂降解水中有毒污染物。但反应受到电极材料及副反应一析氧反应的限制，降低反廊效率。电化学降解有机物可以分为电化学直接氧化和电化学问接氧化两类。电化学直接氧化法是利用阳极的高电势氧化降解废水中的有机或无机污染物，在反 过程中污染物直接与电檄进行电子传递； 电化学问接氧化法是一种通过阳极反产生具有强氧化作用的中间产物或发生阳极反应以外的反应，使污染物被氧化，最终达到氧化降解污染物的日的。
2.3.4 光化学催化氧化
光化学氧化义称有光催化降解，一般可分为均相、非均相两种类型。只有污染物治理技术耗能低、操作简便、反应条件温和、无二次污染等突出优点，能有效地将有机污染物转化为无机小分子，达到完全无机化的目的。光化学催化氧化是水处理高级氧化技术里一类处理效率很高的污水处理氧化技术。