水處理技術(shù)在微污染水源中的應(yīng)用進(jìn)展及前景

張岱平

（河北石家莊循環(huán)化工園區(qū)管委會(huì)，石家莊 050000）

1 引言

從全球范圍上看，經(jīng)濟(jì)全球化和一體化的步伐在持續(xù)加快，經(jīng)濟(jì)社會(huì)獲得了長(zhǎng)足發(fā)展，當(dāng)然廣大人民群眾的生產(chǎn)生活活動(dòng)也在發(fā)生變化。人們?cè)谙硎芟冗M(jìn)生產(chǎn)方式帶來(lái)的好處，不斷提高生活質(zhì)量的同時(shí)，也在破壞著自然生態(tài)環(huán)境，加重環(huán)境問(wèn)題，其中水污染問(wèn)題表現(xiàn)得非常突出。微污染水源受到有機(jī)物污染，運(yùn)用常規(guī)的技術(shù)方法進(jìn)行凈化處理不能獲得理想效果，而且會(huì)對(duì)使用者的健康帶來(lái)很大的威脅?；谶@樣的情況，相關(guān)部門必須加強(qiáng)對(duì)微污染水源處理技術(shù)的研究，在改進(jìn)傳統(tǒng)技術(shù)手段的同時(shí)，還要積極引入新技術(shù)，提供優(yōu)質(zhì)水源解決微污染水源的處理難題，維護(hù)人們的用水安全。

2 微污染水源概述

2.1 微污染水源的概念與現(xiàn)狀

微污染水源的含義是水的微生物指標(biāo)、化學(xué)指標(biāo)、物理指標(biāo)等和生活飲用水水質(zhì)要求不相符的水源，具體來(lái)說(shuō)就是水體污染的相關(guān)指標(biāo)，如色度、渾濁度、氮氧化物、毒害物質(zhì)等存在明顯超標(biāo)問(wèn)題。微污染水源當(dāng)中包含的有機(jī)物主要有天然型有機(jī)物與人工有機(jī)化合物。雖然微污染水源當(dāng)中包含的有機(jī)物相對(duì)較少，但是水中能夠被同化的有機(jī)物質(zhì)會(huì)給管網(wǎng)穩(wěn)定性帶來(lái)極大的影響，造成細(xì)菌滋生與有關(guān)疾病的傳播。另外還有一些有機(jī)物表現(xiàn)出生物富集的特征，特別容易在人體中堆積，損害人體健康。

我國(guó)的工業(yè)化水平不斷提高，城市化建設(shè)也獲得了豐碩成果，但是隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，生產(chǎn)生活排放的污染物也在增多，這無(wú)疑造成了非常嚴(yán)重的水源污染。從20世紀(jì)70年代開(kāi)始，越來(lái)越多的地區(qū)出現(xiàn)水源惡化的情況，導(dǎo)致水質(zhì)明顯降低。伴隨著水質(zhì)分析檢測(cè)技術(shù)的長(zhǎng)足發(fā)展，先進(jìn)技術(shù)手段以及設(shè)備檢測(cè)到的污染物質(zhì)類別也在增多。對(duì)于水源微污染的相關(guān)問(wèn)題，從20世紀(jì)90年代開(kāi)始，越來(lái)越多的人員和單位深入微污染水源的水質(zhì)凈化研究當(dāng)中，并將先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)生活，為微污染水源的處理創(chuàng)造了良好條件。

2.2 微污染水源的主要特征

地表水、水庫(kù)、江河湖泊等水源微污染問(wèn)題重點(diǎn)表現(xiàn)在有機(jī)污染上，特別是存在明顯的人工有機(jī)物污染問(wèn)題，此外還有重金屬、農(nóng)藥、鐵錳、化學(xué)污染等存在。由于水庫(kù)和湖泊都存在著流動(dòng)性不足的情況，而這些水源很容易出現(xiàn)藻類異常繁殖的問(wèn)題，也會(huì)出現(xiàn)不少的代謝污染物，使得整體水質(zhì)表現(xiàn)出穩(wěn)定性不足、弱堿性、腐蝕性。微污染水源出現(xiàn)污染還表現(xiàn)出持續(xù)性、短期性與突發(fā)性的特征，不管是哪一種污染物，都會(huì)威脅到人體健康?，F(xiàn)如今，不少微污染水源當(dāng)中還包含著很多新型污染物。所謂新型污染物就是確定存在，不過(guò)當(dāng)前還沒(méi)有規(guī)范到環(huán)保法規(guī)體系當(dāng)中，會(huì)危害生態(tài)環(huán)境與影響人們生產(chǎn)生活的污染物。消毒的副產(chǎn)品、藥品、新型致病微生物、個(gè)人護(hù)理品等都屬于新型污染物。

2.3 微污染水源的主要來(lái)源

微污染水源當(dāng)中的污染來(lái)源有很多，對(duì)其進(jìn)行分類研究的話，可以歸納成3 方面：

①在發(fā)展農(nóng)業(yè)的過(guò)程中，為了滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要，會(huì)使用很多的化肥農(nóng)藥，而且存在著過(guò)量使用的情況。在畜禽養(yǎng)殖環(huán)節(jié)，畜禽的尿液、糞便等也會(huì)引發(fā)微污染。②人類日常生活活動(dòng)當(dāng)中會(huì)產(chǎn)生很多的生活垃圾與廢水，這也是微污染水源當(dāng)中污染物的一個(gè)來(lái)源。③工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中涉及的工藝技術(shù)非常復(fù)雜，選用的材料也多種多樣，其中包含著諸多毒害物質(zhì)，一旦出現(xiàn)不達(dá)標(biāo)排放的情況就會(huì)造成污染。

3 微污染水源中的水處理技術(shù)

3.1 預(yù)處理技術(shù)

3.1.1 水庫(kù)存貯技術(shù)

所謂預(yù)處理技術(shù)就是在運(yùn)用傳統(tǒng)工藝進(jìn)行處理之前，合理選用化學(xué)、物理、生物等多樣化的處理方案，去除掉水中污染物，為接下來(lái)的傳統(tǒng)處理工藝運(yùn)轉(zhuǎn)打下基礎(chǔ)。預(yù)處理工作的重點(diǎn)是減輕深度與常規(guī)處理負(fù)擔(dān)，充分發(fā)揮水處理技術(shù)的綜合作用，確保水中污染物的去除有效性，為飲水安全創(chuàng)造良好條件。水庫(kù)存貯技術(shù)就是一種預(yù)處理技術(shù)，不僅能夠讓微污染水源當(dāng)中的懸浮物沉淀下來(lái)，減少渾濁度，還可以依托部分微生物的降解功能得到去除。需要注意的是，這種預(yù)處理技術(shù)有著對(duì)應(yīng)的適應(yīng)范圍，那就是水量相對(duì)較大的水源處理工程，而且在這一過(guò)程當(dāng)中應(yīng)該連續(xù)運(yùn)行，所以會(huì)花費(fèi)相對(duì)較大的基礎(chǔ)建設(shè)費(fèi)，同時(shí)在使用環(huán)節(jié)還會(huì)出現(xiàn)藻類滋生的情況，所以雖然有所應(yīng)用，也在逐步被淘汰。

3.1.2 化學(xué)氧化技術(shù)

化學(xué)氧化技術(shù)主要是選用恰當(dāng)?shù)难趸瘎?，依托其氧化功能破壞污染物化學(xué)構(gòu)成，減少水中有機(jī)物的含量。就目前而言，應(yīng)用較多的氧化劑主要包括高錳酸鉀、臭氧、氯氣等。在眾多的氧化劑當(dāng)中，臭氧屬于大自然中的一種最強(qiáng)氧化劑，且具備良好的殺菌效果。臭氧憑借強(qiáng)大的氧化功能，不僅能夠初步氧化水中有機(jī)污染物和其他還原物質(zhì)，還可以把難以生物降解的有機(jī)物變成容易實(shí)現(xiàn)生物降解的物質(zhì)，讓水源的可生化性得到有效提升。運(yùn)用氯氣進(jìn)行氧化是當(dāng)前應(yīng)用時(shí)間長(zhǎng)且應(yīng)用范圍最廣的方法，但因?yàn)槁葰馐褂眠^(guò)多會(huì)生成三氯甲烷，在后續(xù)處理環(huán)節(jié)截留比較困難，會(huì)給飲水安全留下隱患，所以在使用當(dāng)中應(yīng)該特別注意。把高錳酸鉀作為氧化劑進(jìn)行預(yù)處理，能夠減少水中有機(jī)物的數(shù)量與濃度，但在使用時(shí)很有可能和水中的其他物質(zhì)混合形成高錳酸鹽復(fù)合劑。

3.1.3 吸附預(yù)處理技術(shù)

該技術(shù)主要涉及的是粘土與粉末活性炭吸附。要使用粘土進(jìn)行吸附的話，需要加入很大的數(shù)量才能夠預(yù)除去微污染水源當(dāng)中的有機(jī)污染物，在投入大量粘土之后，還會(huì)導(dǎo)致沉淀池中的排泥量增加，為后續(xù)的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)帶來(lái)困難。利用粉末活性炭對(duì)微污染水源當(dāng)中的物質(zhì)進(jìn)行去除效果是比較好的，也在長(zhǎng)時(shí)間的應(yīng)用當(dāng)中累積了很多經(jīng)驗(yàn)，不過(guò)投入數(shù)量需要結(jié)合水質(zhì)的特征確定，當(dāng)前國(guó)內(nèi)的應(yīng)用實(shí)例相對(duì)較少且存在無(wú)法重復(fù)應(yīng)用的情況，也沒(méi)有相對(duì)優(yōu)質(zhì)的回收利用再生方法，所以會(huì)帶來(lái)較高的成本。目前只是把該方法作為應(yīng)急處理措施，解決水質(zhì)突然惡化的問(wèn)題。從整體上說(shuō)，吸附預(yù)處理技術(shù)存在的局限性多，穩(wěn)定性不理想。

3.1.4 生物預(yù)處理技術(shù)

生物預(yù)處理技術(shù)在如今的應(yīng)用當(dāng)中逐步擴(kuò)展，一般可總結(jié)為以下幾類：第一，塔式生物濾池。這種技術(shù)的鮮明優(yōu)勢(shì)就是產(chǎn)水量和負(fù)荷高，占用的面積相對(duì)較小，能夠適應(yīng)水質(zhì)突變的情況。但該技術(shù)的投資成本高，對(duì)動(dòng)力消耗有著很高的要求，也在運(yùn)行管理當(dāng)中存在不少不便之處。第二，生物接觸氧化技術(shù)。該技術(shù)又叫浸沒(méi)式生物膜技術(shù)，介于生物濾池與活性污泥之間，處理耗時(shí)短，水量多，且有著很高的容積負(fù)荷，可以得到良好的水質(zhì)。但該方法在使用過(guò)程當(dāng)中水流較慢，布水布?xì)獠粔蚓鶆蚍€(wěn)定。第三，生物轉(zhuǎn)盤反應(yīng)器。這是一種廣泛應(yīng)用于污水處理環(huán)節(jié)的技術(shù)方法，在污染相對(duì)嚴(yán)重的微污染水源處理當(dāng)中也有應(yīng)用，但在使用環(huán)節(jié)存在操作管理困難的缺陷，還需要加大研究力度。

3.2 深度處理技術(shù)

3.2.1 膜過(guò)濾技術(shù)

在水源的凈化處理當(dāng)中，膜過(guò)濾技術(shù)是一種應(yīng)用效果良好的技術(shù)方法，能夠顯著提升凈化效果，再加上該技術(shù)包含的內(nèi)容多，涉及超過(guò)濾、微過(guò)濾、納米過(guò)濾、反滲透等技術(shù)方法，所以在使用環(huán)節(jié)發(fā)揮了良好效果。通常情況下會(huì)把這些過(guò)濾技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合處理水中的色度以及細(xì)菌，前景比較廣闊。有關(guān)調(diào)查表明，經(jīng)過(guò)膜過(guò)濾處理技術(shù)后的微污染水源可以達(dá)到飲用標(biāo)準(zhǔn)，也就是說(shuō)經(jīng)過(guò)技術(shù)處理之后可以減少細(xì)菌去除水中溶解物和顆粒物，所以這種技術(shù)是非常必要和有效的。

3.2.2 臭氧氧化技術(shù)

該技術(shù)主要是憑借臭氧強(qiáng)大的氧化功能處理微污染水源當(dāng)中的鹵代甲烷前體物與溶解性有機(jī)物，利用這樣的方法改善水質(zhì)，處理水中的有害物，特別是去掉其中的有害溶解物。一般情況下，在對(duì)臭氧氧化技術(shù)進(jìn)行實(shí)際使用的過(guò)程中，通常是聯(lián)合活性炭進(jìn)行吸附，在二者的配合之下提升水源的綜合處理有效性。活性炭在液體中的突出作用就是強(qiáng)化臭氧氧化功能的發(fā)揮，處理大分子物質(zhì)，提升吸附有效性。

3.2.3 光催化氧化技術(shù)

光催化氧化技術(shù)主要是借助太陽(yáng)光中和紫外非常接近的波段和N 型半導(dǎo)體光催化劑，運(yùn)用二者的結(jié)合方法，處理微污染水源當(dāng)中包含的有害物質(zhì)，并將其轉(zhuǎn)化成水與二氧化碳。在對(duì)微污染水源進(jìn)行處理的過(guò)程中，這門技術(shù)獲得了很高的社會(huì)關(guān)注度，而且也得到了不少專家的肯定。但針對(duì)該技術(shù)的研究工作并沒(méi)有停滯，仍舊在進(jìn)行多角度的拓展，研究的內(nèi)容主要涉及以下幾點(diǎn)：一是加強(qiáng)對(duì)光催化劑類別的研究，通過(guò)選擇合適的光催化劑類型來(lái)減少對(duì)環(huán)境的污染，提升水質(zhì)調(diào)整活性；二是結(jié)合水污染現(xiàn)狀選取相應(yīng)載體，保證污水凈化有效性；三是對(duì)太陽(yáng)能光電系統(tǒng)進(jìn)行研究，使企業(yè)效用發(fā)揮更為理想。

3.3 新型處理技術(shù)

3.3.1 膜-生物反應(yīng)器技術(shù)

該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了生物處理單元和膜分離技術(shù)的有機(jī)整合，不僅如此，在技術(shù)應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中還不必用到固液分離裝置，因而可以在很大程度上簡(jiǎn)化實(shí)操流程，而是用膜分離方法有效替代。這種技術(shù)方法可以在截留微生物過(guò)程中獲得理想成效，同時(shí)結(jié)合污泥絮凝和水力停留時(shí)間做好分離工作，確保污水干預(yù)處理有效性。這一技術(shù)還有一個(gè)明顯的優(yōu)越性，就是應(yīng)用過(guò)程中占地面積小，使用效率高，因而獲得了大范圍推廣，當(dāng)然在未來(lái)的研究工作當(dāng)中也是一大重點(diǎn)。

3.3.2 膜-生物膜-反應(yīng)器技術(shù)

這門技術(shù)的研發(fā)者是美國(guó)研究團(tuán)隊(duì)，其主要優(yōu)勢(shì)在于無(wú)害化處置微污染水源當(dāng)中的重金屬、硝酸鹽、高氯酸鹽等化學(xué)污染物?，F(xiàn)如今這門技術(shù)已經(jīng)逐步從實(shí)驗(yàn)室研究階段走向了實(shí)際應(yīng)用，并在應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中獲得了明顯效果。通常情況下，微污染水源當(dāng)中都包含有一定量的硝酸鹽、高氯酸鹽等化學(xué)物質(zhì)。在處置污染水源的過(guò)程中，通過(guò)對(duì)這種新技術(shù)進(jìn)行使用，可以還原化合污染物，進(jìn)而能夠給研究者還原其他的氧化污染物打下基礎(chǔ)。

3.3.3 其他新型技術(shù)

科技在發(fā)展進(jìn)步，微污染水源處理技術(shù)的技術(shù)研究也在加強(qiáng)，推動(dòng)了越來(lái)越多新技術(shù)的產(chǎn)生。除了上面所提到的兩類新技術(shù)之外，還有其他的新型技術(shù)有待研究與使用，如固定化微生物技術(shù)、大梯度磁濾技術(shù)、生物活性濾池、原位修復(fù)技術(shù)。目前國(guó)家推行的是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，面臨的生態(tài)系統(tǒng)破壞問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)峻，因而在微污染水源處理技術(shù)方面的分析逐步深入，這為后來(lái)的污水處理技術(shù)創(chuàng)新打下了基礎(chǔ)。

4 水處理技術(shù)在微污染水源中的應(yīng)用前景

經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展改變著人們的生產(chǎn)生活，在讓人們擁有高質(zhì)量生活品質(zhì)的同時(shí)，也提高了人們的生活追求。水源的安全是人類與社會(huì)高度關(guān)注的問(wèn)題，如果不能及時(shí)處理污染水源，不僅會(huì)影響人體健康，還會(huì)危害社會(huì)的長(zhǎng)足發(fā)展。微污染水源處理技術(shù)在未來(lái)發(fā)展過(guò)程當(dāng)中，應(yīng)該打破過(guò)去傳統(tǒng)水處理技術(shù)的諸多局限性，迎合人們用水安全的需求。傳統(tǒng)水處理技術(shù)由于發(fā)展時(shí)間長(zhǎng)，發(fā)展得也比較成熟，但是應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中獲得的效果是不理想的。新型微污染水源處理技術(shù)可以去除掉受污染水源當(dāng)中的有機(jī)物以及細(xì)菌，同時(shí)還存在著程序簡(jiǎn)潔、操作簡(jiǎn)便等明顯優(yōu)勢(shì)，可以保證水源處理的效率。未來(lái)應(yīng)該重點(diǎn)考慮的是把傳統(tǒng)常規(guī)處理技術(shù)和新型深度處理技術(shù)聯(lián)合起來(lái)使用。當(dāng)然這樣的聯(lián)合處理方法也會(huì)是技術(shù)改造創(chuàng)新的總體方向與主要趨勢(shì)，在聯(lián)合研究的過(guò)程中提升效率，降低成本，減少運(yùn)行維護(hù)的難度，擁有更加光明長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展前景。

微污染水源給人們的飲水安全帶來(lái)了很大的威脅，自然也危害人體健康，所以處理好水污染問(wèn)題變得非常重要。過(guò)去的水污染處理技術(shù)和相關(guān)的工藝手段具備明顯的落后性，已經(jīng)不能夠滿足人們對(duì)飲水質(zhì)量的要求，于是需要研究應(yīng)用更為先進(jìn)和有效的微污染水源處理技術(shù)，確立更高層次的科研工作目標(biāo)。近年來(lái)，越來(lái)越多的科研工作者把關(guān)注點(diǎn)放在創(chuàng)新型深度微污染水源處理技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)方面，當(dāng)然也在實(shí)際應(yīng)用環(huán)節(jié)獲得了良好效果。相信未來(lái)會(huì)有更多新技術(shù)的研究推廣，改善當(dāng)前的水污染局面，維護(hù)人們的用水安全。