连云港城市废水处理设备勇于创新 天环

铜冶炼烟气制酸过程中的烟气净化环节产生的高酸性废水称为“污酸”，该污酸成分复杂，主要含有高浓度的砷、硫酸根离子、氟离子、氯离子等，以及少量的金属离子如铜、锌、铅、镉等，是一种危害大且难处理的冶炼工业废水。污酸处理工艺会产生大量以砷为主含有铅、镉等重金属的危险废物，按铜冶炼企业每t铜排放0.046~0.057t危险废物计，2022年上半年铜冶炼企业危险废物排放量24.53~30.40万。

目前国内大型的铜冶炼企业污酸处理工艺主要有石灰中和法、硫化沉淀法、石灰-铁盐法等。

石灰中和法是向污酸中投加中和剂，除去硫酸、氟和重金属，石灰中和法具有适用性强、处理成本低、操作方法简单、对设备的要求低等优点，也存在危险废物产生量大、容易造成二次污染等缺点。硫化沉淀法是利用部分金属硫化物难溶于酸性水溶液的特性去除砷和部分重金属，该法具有处理效率高、渣量小、易脱水且不易返溶等优点，但也带入钠离子等杂质，不利于污酸终回用。石灰-铁盐法是国内处理铜冶炼污酸常用的方法之一，该方法具有去除效果好、废水排放稳定达标、操作简单、投资少、运行费用低等优点。但铁盐法产生的渣量大，有价元素不能得到有效利用，在pH值较高的情况下，部分两性金属的氢氧化物会复溶，使去除率降低。

上述常用的污酸处理工艺虽各有优点，但与固体废物“减量化、无害化、资源化”的要求仍有差距，处理后的污酸盐含量高、硬度高等缺点也较为明显，给污酸后续处理增加难度，也影响了污酸的综合利用。王坚等凹开展了负压蒸发和吹脱处理铅锌冶炼污酸废水的试验研究，认为采用负压蒸发可以实现污酸中水资源的回收利用。笔者以云南某铜冶炼企业污酸为原料，在一定真空度及温度条件下，考察不同浓缩比例下蒸馏液和残留液中硫酸、砷、氟、氯的分布，探索污酸中硫酸、砷等物质的分离条件。论证低压蒸馏工艺用于铜冶炼污酸处理的可行性，并根据蒸馏液和残留液中氟、氯和砷的含量分别采用石灰和硫化物进行再处理，探索药剂的合理添加量。分析不同条件下废渣的产生量和成分的规律，得到合理的工艺参数，为后续的处理工艺和设备选型提供技术参数。

各类化工产品的生产使用给环境带来了较大的影响，环境问题逐渐得到全球广泛关注。水资源是全球重要的资源之一，我国作为全球13个人均水资源贫乏的国家之一，保护水资源、改善水环境刻不容缓。根据住建部《2020城乡建设统计年鉴》数据，截至2020年我国城市污水处理率为97.53%、县城处理率为95.05%，而截至2021年我国农村地区生活污水处理率仅为28%，农村和城镇地区污水处理率之相差悬殊，主要是由于城乡发展不均衡、农村地区污水处理起步较晚、农村居民居住分散，建设收集管网成本较高，且后续运维管理体系不完善等原因造成。为了改善这一情况，推动社会主义新农村和美丽乡村建设，打好农业农村污染治理攻坚战，党和国家制定了一系列政策及方案，推动农村生态文明建设。《农村人居环境整治提升五年行动方案(2021~2025年)》确定了“十四五”期间农村环境整治的目标，农村人居环境整治提升工作将迈入新的征程。为了改善目前农村生活污水处理难题，本文以广东某农村地区产生的生活污水为研究对象，探究利用太阳能供能的不同一体化设备在农村生活污水中的实际处理效果及运营成本，分析适用于农村生活污水处理的技术。

1、农村生活污水特点及处理工艺

1.1 农村生活污水来源及特点

农村生活污水主要来源可以分为黑水(包括粪尿及厕所冲洗水)和灰水(洗衣、沐浴和厨房产生的水)两类，黑水主要含有NH3-N、TN、TP、SS、COD、BOD5，灰水中还含有LAS、动植物油等，基本都不含重金属元素及有毒有害物质。

我国幅员辽阔，不同农村地区的水资源量与农户生活条件、生活方式、用水习惯不同，污水排放量与排放规律等特点上也有很大差异，且污水日变化系数较高。由于农村居民居住分散，导致管网收集困难，统一收集处理管网成本高，并且农村居民运行管理能力相对较低，无法承担高的运行费用，但污水可生化性较好，宜采用小型一体化设备处理。

1.2 农村生活污水处理工艺

农村生活污水的分散处理技术，主要包括生态处理及生物处理两类。其中土地渗滤系统、稳定塘、人工湿地等都属于生态处理系统。通常来说，生态技术在处理生活污水时，需要较低的水力负荷和有机负荷、较长的水力停留时间和较大的场地，且存在对N、P污染物去除效果不高的问题。生物处理法包括A/O、A2/O等活性污泥法，还有例如膜生物反应器(MBR)和生物膜污水处理工艺，包括生物滤池、生物转盘、接触氧化等。与生态处理法相比，生物处理法占地面积小、对污染物处理效率高、处理后出水水质稳定、耐候性强，但基础设施投资和运行成本均高于生态处理系统。

污水处理一体化设备是将污水处理过程中的各工艺集成为一体，与常规污水处理设施相比，一体化设备前期投资成本和运营成本低、后续运行和操作都更简便；设备高度集成所需用地面积更小，且可以进行地埋；处理效果稳定且便于检修拆卸，十分适用于农村分散式污水处理。

1.3 太阳能在农村生活污水中的应用

在能源日益紧缺的当代，污水处理的高能耗已引起人们的关注，低能耗污水处理工艺的开发一直是研究热点之一。在生物法处理污水时，有机物好氧生物降解量与需氧量之间存在一定的比例关系，生物反应器内活性污泥悬浮也是通过鼓风或设备扰动。改进曝气装置和污水处理设备可以提高对氧气的利用率，但对设备能耗的减少作用有限，并不能从根本上减少电能的消耗。近年来，国内外均在开发新能源，太阳能是公认具有前途的新能源之一，利用其作为污水处理系统的驱动能源，可以有效减少对常规电能的需求。

2、材料与方法

2.1 污水水质与水量

本研究以广东某地区不同村作为研究对象，村内暂未建设污水收集管网和污水处理设施。村内污水乱排、加上雨水的未及时排出，导致路面坑洼积水严重，道路堆积淤泥严重。村民未经处理的生活污水排放至附近的河流、灌溉渠等，造成严重的污染。目前，该地区村民的环境保护意识也逐渐形成，对生活环境质量提高意愿强烈，作为农村环境治理有一定的基础。设计治理范围内村庄的污水来源主要以生活污水为主，无工业废水，属于典型的生活污水，主要污染物为COD、BOD5、氨氮及TP等。乡镇农村技术经济发展水平相对落后，污水处理设施应采用成熟可靠、经济适用的工艺技术，不仅可以降低工程投资，还有利于污水处理设施的运行管理以及减少污水处理设施的常年运行费用，保证处理设施出水水质。本研究采用MBR与人工湿地(CWS)一体化设备对该区域农村生活污水进行处理