初级工程师论文：环境工程中污水处理技术的创新与应用

摘要：本文旨在探讨初级工程师在环境工程领域中污水处理技术方面的研究成果与实践应用，为初级工程师评定提供参考。文中阐述了污水处理技术的现状和重要性，重点介绍了新型污水处理技术的原理、实验数据及应用案例，并对其发展趋势进行展望，展现初级工程师在该领域的技术能力和创新思维。

一、引言

随着城市化和工业化进程的加快，水资源短缺和水污染问题日益严重。据统计，全球约有 80% 的污水未经有效处理直接排放，对生态环境和人类健康构成了巨大威胁。在环境工程领域，污水处理技术成为解决这一问题的关键。对于初级工程师而言，掌握和创新污水处理技术是重要的工作内容，也是职称评定的重要依据。

二、污水处理技术现状

目前，污水处理技术主要包括物理处理、化学处理和生物处理三大类。

（一）物理处理技术

物理处理技术是通过物理作用分离和去除污水中污染物的方法。例如，格栅可去除污水中较大的悬浮物和漂浮物，去除率可达 60% - 80%。沉淀法则是利用重力作用使污水中的悬浮颗粒沉淀到水底，普通沉淀法对粒径大于 0.1mm 的颗粒去除效果较好，去除率约为 70%。但物理处理技术对于溶解性污染物的去除效果有限。

（二）化学处理技术

化学处理技术是通过化学反应来去除污水中的污染物。如混凝沉淀法，通过向污水中加入混凝剂，使污水中的细小颗粒凝聚成较大的絮体，便于沉淀去除。在实验室实验中，使用聚合氯化铝作为混凝剂处理印染废水，当投加量为 50mg/L 时，对色度的去除率可达 70%，对化学需氧量（COD）的去除率约为 40%。化学氧化法可利用氧化剂将

污水中的有机物氧化分解，例如，使用 Fenton 试剂（过氧化氢和亚铁离子的组合）处理含有难降解有机物的污水，在过氧化氢投加量为 200mg/L、亚铁离子投加量为 100mg/L 的条件下，对某些难降解有机物的去除率可达到 60% 以上。然而，化学处理技术可能会产生二次污染，并且成本相对较高。

（三）生物处理技术

生物处理技术是利用微生物的代谢作用分解污水中的有机物。活性污泥法是最常见的生物处理方法之一，在处理生活污水时，在合适的运行条件下（如曝气池中溶解氧浓度保持在 2 - 4mg/L），对 COD 的去除率可达到 80% - 90%。生物膜法也是一种有效的生物处理技术，通过微生物在载体表面形成生物膜来降解污染物。在处理工业废水

时，根据不同的工业类型和水质情况，生物膜法对污染物的去除率有所差异，但总体上对可生物降解有机物的去除效果较好。

三、新型污水处理技术

（一）膜生物反应器（MBR）技术

MBR 技术是将膜分离技术与生物处理技术有机结合的新型污水处理技术。其原理是利用膜组件对生物反应池中的泥水混合液进行过滤，实现泥水分离。在实验研究中，采用 MBR 技术处理城市污水，膜通量为 20L/(m2?h)，对 COD 的去除率高达 95%，对氨氮的去除率也能达到 90% 以上，远高于传统活性污泥法。这主要是因为膜组件能够

有效截留微生物，提高了生物反应池中微生物的浓度，从而增强了对污染物的降解能力。同时，MBR 技术的出水水质好，可直接回用，如用于城市绿化灌溉等，回用率可达 70% - 80%。

（二）高级氧化 - 生物耦合技术

这种技术将高级氧化技术和生物处理技术相结合。在处理含有高浓度难降解有机物的工业废水时，先利用高级氧化技术（如光催化氧化）将大分子有机物分解为小分子有机物，提高废水的可生化性。在光催化氧化实验中，使用二氧化钛作为光催化剂，在紫外光照射下，对某化工废水中的多环芳烃类有机物的降解率可达到 60% - 70%。然

后，再利用生物处理技术进一步降解这些小分子有机物。通过这种耦合技术，对该类工业废水的 COD 总去除率可从单独生物处理的 50% - 60% 提高到 80% - 90%，大大提高了污水处理效果，同时降低了处理成本。

四、新型污水处理技术的应用案例

（一）某城市污水处理厂升级改造项目

某城市污水处理厂原采用传统活性污泥法处理污水，但随着城市发展和污水排放标准的提高，原处理工艺难以满足要求。采用 MBR 技术对其进行升级改造后，污水处理能力从原来的 5 万立方米 / 天提高到 6 万立方米 / 天，出水水质稳定达到一级 A 标准，其中 COD 浓度低于 50mg/L，氨氮浓度低于 5mg/L。经过成本核算，虽然 MBR 

技术的设备投资比传统工艺增加了约 30%，但由于出水可回用，节约了水资源成本，从长期运行来看，经济效益显著。

（二）某化工园区污水处理项目

某化工园区的污水含有多种高浓度难降解有机物，对周边环境造成严重污染。采用高级氧化 - 生物耦合技术处理该园区污水，在处理过程中，根据污水水质特点，优化了光催化氧化的反应条件和生物处理的工艺参数。经过处理后，污水中的 COD 从初始的 1000mg/L 以上降低到 100mg/L 以下，主要污染物去除率达到 90% 以上，有效改

善了园区周边的水环境质量，同时减少了对园区周边土壤和地下水的污染风险。

五、污水处理技术发展趋势

（一）智能化发展

随着信息技术的发展，污水处理技术将朝着智能化方向发展。通过在污水处理系统中安装传感器，实时监测污水流量、水质参数（如 pH、溶解氧、COD 等），利用大数据分析和人工智能算法，实现污水处理过程的自动控制和优化。例如，通过智能控制系统，可以根据污水流量和水质变化自动调整曝气设备的运行功率和药剂投加量，提高

污水处理效率，降低能耗，预计可使能耗降低 20% - 30%。

（二）绿色可持续发展

未来的污水处理技术将更加注重绿色可持续发展。一方面，寻求更加环保的处理材料和药剂，减少二次污染。例如，研发可生物降解的混凝剂替代传统的化学混凝剂，降低对环境的影响。另一方面，提高污水中资源的回收利用效率，如从污水中回收磷、氮等营养物质用于农业生产，实现污水的资源化，预计资源回收率可提高 30% - 50%

。

六、结论

污水处理技术在环境工程中具有重要地位，初级工程师在污水处理技术的创新和应用中发挥着积极作用。新型污水处理技术如 MBR 技术和高级氧化 - 生物耦合技术在提高污水处理效果、节约资源和降低污染方面展现出显著优势。随着智能化和绿色可持续发展趋势的推进，初级工程师需要不断学习和创新，为污水处理技术的发展贡献更

多力量，以更好地应对日益严峻的水污染问题，为环境保护和可持续发展提供有力支持。同时，这些技术创新和应用实践也为初级工程师评定提供了有力的技术成果展示。