微污染水源水處理技術(shù)研究進展和對策分析

淡水資源瀕臨匱乏，且水源的污染逐漸嚴重，給水凈化工藝產(chǎn)生新的挑戰(zhàn)。本文主要對污水的處理技術(shù)做簡要分析，如預處理、混凝處理、膜法深度處理、氧化耦合絮凝等技術(shù)，為推動我國污水凈化處理發(fā)展做出巨大貢獻。

隨著科技的發(fā)展，工業(yè)快速發(fā)展，農(nóng)藥化肥使用量增多，導致可飲用水源得到了一定程度的污染，并逐漸嚴重。研究表明，一些工業(yè)區(qū)微污染水未進行處理而直接排放，造成地下水資源受到一定程度的污染，甚至造成農(nóng)作物枝葉發(fā)黃而減產(chǎn)。此外，隨著工業(yè)的發(fā)展，水中含有較多的有機物質(zhì)，其可以提高對膠體的保護作用，增加水處理工藝復雜性。因此，對微污染水源水的處理技術(shù)尤為重要，現(xiàn)介紹幾種當前對微污染水源水的處理工藝。

強化傳統(tǒng)水處理工藝

1.混凝處理技術(shù)

傳統(tǒng)污水處理工藝中，為提高水質(zhì)純度，需要添加混凝劑，且其雜質(zhì)去除率與水質(zhì)、混凝劑種類、混凝劑加入量等有很大關(guān)系。而新型的強化混凝處理技術(shù)，不僅可以有效去除水中大分子，且可以去除水中有機質(zhì)、氨氮等，其對污水處理效果較為明顯。

一些科研單位開始強化混凝處理微污染水的研究，采用高分子無機和有機混凝劑按一定配比組合，可以快速實現(xiàn)污水處理清水回流，改善了傳統(tǒng)混凝處理的工藝流程，可以有效去除水中有機物質(zhì)。例如，利用該處理技術(shù)對黃河高濁度水進行強化混凝處理，其COD去除率可以達到95%以上，去除氨氮比例高達50%。

2.強化沉淀技術(shù)

污水的沉淀工藝是處理過程中關(guān)鍵工序之一，它對后續(xù)的污水處理和處理后的出水有一定程度的影響。由于微污染水中含有較多的有機污染物質(zhì)，其中不僅有大量的懸浮物質(zhì)、膠體等雜質(zhì)外，還有一定程度的有機物質(zhì)、硝酸鹽類、金屬離子以及氨氮化合物等，這就增加了常規(guī)處理工藝的難度。

強化沉淀技術(shù)主要可以采取以下方法：第一，在污水中添加新型高絮凝大分子絮凝劑，從而增強絮凝劑的沉淀效果；第二，對沉淀池中水流受力特性進行改善，增強沉淀池的沉淀效果；第三，改善絮凝顆粒的添加量，在污水進入沉淀池以后，迅速在沉淀池中形成懸浮狀態(tài)的結(jié)構(gòu)物，從而實現(xiàn)了自下而上分離原水和自下而上絮凝沉渣，有效地去除污水中的雜質(zhì)。

預處理技術(shù)

1.活性炭深度處理技術(shù)

活性炭深度處理技術(shù)，主要是借助活性炭內(nèi)部結(jié)構(gòu)間隙表面積具有較大的吸附特性，可以有效地吸收污水中的有機質(zhì)。但是活性炭處理污水也有一定的局限性，其對于鹵代烴之類的具有較強的極性有機物吸附效果較差，

現(xiàn)階段，利用生物活性炭和臭氧活性炭配合處理污水，擴展了由單一吸附性到多吸附性，不僅具有吸附功能，且可以氧化污水中有機物，從而擴展了活性炭深度處理污水的空間。

對于生物活性炭技術(shù)，主要是借助于附著在活性炭表面的微生物對污水中有機質(zhì)進行氧化反應，從而實現(xiàn)處理污水效果。同時，該技術(shù)可以延長活性炭的使用時間，增加活性炭的使用經(jīng)濟效益，并對凈化水質(zhì)起到促進作用。

對于臭氧活性炭法，主要是利用臭氧先對污水中有機物進行氧化反應，再利用活性炭進行有效的吸附，且在活性炭吸附水中較大顆粒的同時，臭氧繼續(xù)氧化處理，從而使活性炭的吸附效果達到最大。

2.生物氧化預處理技術(shù)

生物氧化預處理，是在進行常規(guī)污水處理前，而進行的生物凈水工藝，利用微生物吸收水體中有機質(zhì)，降低污水中有機質(zhì)含量。我國進行生物氧化預處理的科研單位主要一些高校，例如上海同濟大學進行的接觸氧化、生物轉(zhuǎn)盤、生物濾池等預處理技術(shù)，并將這些預處理技術(shù)應用到工程中，例如寧波梅林自來水廠、上海惠南自來水廠等，該預處理技術(shù)對污水的預處理效果明顯。研究表明，污水經(jīng)過預處理工藝后，其水質(zhì)中氨氮去除比例高達80%，污水渾濁度去除一半以上，有效提高了污水處理質(zhì)量，很大程度上降低投入混凝劑的量。

生物預處理工藝可以有效地降低無水中有機質(zhì)和氨氮含量。據(jù)對生物預處理水質(zhì)化驗表明，在一定環(huán)境溫度下進行污水預處理工藝，可以降低80%以上的氨氮有機質(zhì)，降低污水混凝特性，有效降低了污水處理費用，并直接提高了凈化水的標準。

但是預處理工藝受溫度影響較大，尤其是污水中CODMn對溫度較為敏感，如表1所示。

表1 不同溫度下CODMn去除率

溫度范圍/℃ 16 ～ 20 7 ～ 12

CODMn 去除率 20%～ 35% 8%～20%

同時，為確保生物預處理技術(shù)順利進行，需要增加反沖洗和供氧系統(tǒng)等，直接增加了自來水廠的成本。

3.化學氧化預處理技術(shù)

化學氧化預處理主要是利用化學氧化劑對水中有機質(zhì)進行氧化反應，降低污水中有機質(zhì)含量，再通過混凝劑去除污水中懸浮雜質(zhì)，確保污水處理符合國家標準。污水處理的化學氧化劑主要有CL2、KMnO4、O3等。在傳統(tǒng)化學氧化處理中多使用CL2作為氧化劑處理污水，降低污水中有機質(zhì)含量，但是經(jīng)化學反應生成新的物質(zhì)三氯甲烷，其對人體有致癌的可能性。

現(xiàn)階段，科學家開始關(guān)注其他氧化劑處理污水。在污水中加入KMnO4可以對污水中低分子有機物進行分解，再加入混凝劑，出現(xiàn)粗大顆粒，使水質(zhì)比其它混凝劑處理效果明顯。據(jù)徐景翼、章琪分別對KMnO4處理污水進行研究，其得出KMnO4可以有效地去除污水中的藻類、有機質(zhì)、濁度等，并可以降低加入混凝劑的投入量，增加污水處理經(jīng)濟效益。但是化學預氧化處理工藝需要投入藥劑，增加處理成本，且在一定程度上降低水質(zhì)。

深度處理技術(shù)

污水深度處理技術(shù)主要是在進行常規(guī)的處理之后，對出水繼續(xù)進行處理，清理出水中常規(guī)工藝未能有效去除的雜質(zhì)或其他有機物質(zhì)，從而提高出水的品質(zhì)，增強出水的應用范圍。

1.膜過濾深度處理技術(shù)

微過濾深度處理工藝主要通過微濾、超濾、納濾、反滲透等多項工藝，實現(xiàn)污水的高度凈化，很大程度上去除污水中的異味、細菌、有機物等，它在市政污水處理工藝中有很大的市場應用空間。

表1 為微濾、超濾污水處理工藝實例

工藝 微濾 超濾

污水狀況 污水濁度等級為15～70 NTU，污水中含有CODMn 的范圍為5.17～6.18 mg·L-1，有機物總質(zhì)量濃度為3.6～5.4 mg·L-1，UV254 0.108～0.121 cm-1 污水氨氮質(zhì)量濃度為1.22 mg·L-1濁度8.6～60 NTU，UV254 0.123～ 0.167 cm-1；

工藝條件 高錳酸鉀投加量0.3 mg·L-1，硫酸鋁投加量20 mg·L-1，絮凝反應時間20 min 硫酸鋁投加量為1 mg·L-1、PAC 投加量為27.8 mg·L-1

出水狀況 出水濁度<0.1NTU，CODMn <3 mg·L-1，TOC去除率為22% ，UV254去除率為35% 污水濁度去除率在95%以上，對UV254和TOC 的去除率穩(wěn)定在60%和40%

2.光催化氧化深度處理法

其主要是利用太陽光譜中近似紫外光部分將污水中有毒有機物分解為二氧化碳和水，從而去除污水的有毒危害，目前，我國針對光催化氧化技術(shù)主要應用在實驗室中。在未來，需要注重研究高強度的光催化劑，避免光催化劑出現(xiàn)中毒現(xiàn)象，以增強光催化水質(zhì)的質(zhì)量和效率。從而推進市政污水處理工藝的快速發(fā)展，實現(xiàn)水資源的可持續(xù)性利用。

結(jié)論

綜上所述，隨著水質(zhì)污染程度逐漸嚴重，對微污染水源水處理技術(shù)的研究成為現(xiàn)階段急需重視的新科研方向，而生物氧化處理、化學氧化處理、強化混凝處理、活性炭深度處理等技術(shù)，促進了微污水處理技術(shù)的發(fā)展，為我國改善水質(zhì)提供了可靠的技術(shù)保障。

（作者單位：新疆建設(shè)職業(yè)技術(shù)學院）

作者簡介：胡世琴（1967-），女，重慶人，副教授，碩士學位，（全國注冊公用設(shè)備工程師（給排水）），研究方向：給排水工程技術(shù)、職業(yè)教育。