簡(jiǎn)述企業(yè)水環(huán)境監(jiān)測(cè)及污水氧化法處理策略

劉志建

（石家莊市環(huán)境監(jiān)控中心，河北 石家莊 0 500220）

引言

企業(yè)水環(huán)境監(jiān)測(cè)對(duì)保障水資源清潔具有重要意義，是保障區(qū)域水環(huán)境質(zhì)量、提升企業(yè)社會(huì)責(zé)任的有效手段，監(jiān)測(cè)水源污染物是水源管理的重要內(nèi)容。提升企業(yè)水環(huán)境管理水平，一方面有助于企業(yè)責(zé)任意識(shí)的提升，另一方面也有助于強(qiáng)化企業(yè)監(jiān)測(cè)水環(huán)境質(zhì)量。在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，企業(yè)在環(huán)境管理方面走了許多彎路，尤其是先污染后治理的模式，造成嚴(yán)重的水污染問(wèn)題，使區(qū)域環(huán)境日益惡化。雖然水污染源經(jīng)過(guò)治理后，滿足了相關(guān)排放及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，但已經(jīng)污染的水體有可能難以恢復(fù)，可能很難達(dá)到污染之前的水平。因此，相關(guān)企業(yè)需要不斷加強(qiáng)對(duì)水環(huán)境的監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)項(xiàng)目建設(shè)和運(yùn)行過(guò)程中的水環(huán)境污染，并將污染預(yù)防和處理相結(jié)合，發(fā)展新型清潔化加工技術(shù)，能從源頭上減少或消除有害物質(zhì)的添加和產(chǎn)生[1]，從而有效保護(hù)區(qū)域環(huán)境質(zhì)量。

1 企業(yè)水環(huán)境監(jiān)測(cè)

1.1 水環(huán)境監(jiān)測(cè)方案和點(diǎn)位布設(shè)

水環(huán)境監(jiān)測(cè)需要評(píng)價(jià)環(huán)境質(zhì)量，并根據(jù)其現(xiàn)狀科學(xué)制定水污染治理策略。企業(yè)生產(chǎn)車間的污水排放口以及污水處理設(shè)備的進(jìn)、排水口，都必須要設(shè)置采樣點(diǎn)及測(cè)流段，以方便測(cè)定污水的流量和流速。相關(guān)工作人員需要編制規(guī)范化的污水排放口整治技術(shù)方案，當(dāng)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，要能夠順利供應(yīng)水和電。另外，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與水、電配套設(shè)施可以同時(shí)安裝[2]，如果因特殊原因不能安裝污水流量計(jì)，也不能修建規(guī)范化的測(cè)流段時(shí)，需要向環(huán)保部門說(shuō)明原因。環(huán)保部門會(huì)根據(jù)污水流量的計(jì)量方法，采取合適的方式。企業(yè)水環(huán)境監(jiān)測(cè)的時(shí)效性強(qiáng)，樣品數(shù)量大，采樣點(diǎn)多，特別是對(duì)于部分應(yīng)急性監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，應(yīng)采用多種點(diǎn)位布設(shè)的方式，以實(shí)現(xiàn)企業(yè)水環(huán)境的應(yīng)急和高效監(jiān)測(cè)。

1.2 現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室分析技術(shù)概述

目前，環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)室的分析技術(shù)主要分為理化分析及儀器分析。理化分析是以容量法、重量法、分光光度法、電化學(xué)法等為主要分析手段。儀器分析主要包括原子吸收、原子熒光、離子色譜、液相色譜、氣相色譜、電感耦合等離子、氣質(zhì)聯(lián)機(jī)等主要分析手段。同時(shí)根據(jù)不同的環(huán)境指標(biāo)要求，水環(huán)境監(jiān)測(cè)的實(shí)驗(yàn)室前處理方式也不同。以有機(jī)污染物為例，可采取索氏提取、快速溶劑萃取等前處理方式。

1.2.1 索氏提取法

索氏提取法是依據(jù)虹吸、溶劑回流的基本原理，在燒瓶?jī)?nèi)收集固體中的可溶物、萃取純固體物質(zhì)的溶劑，萃取效率相對(duì)比較高。在吸收微波能之后，細(xì)胞中的溫度會(huì)在短時(shí)間內(nèi)持續(xù)升高，由于細(xì)胞壁膨脹的承受能力弱，會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞壓力不斷增大，最終會(huì)使細(xì)胞破裂。在溫度較低的情況下，細(xì)胞中的有效成分會(huì)逐漸流失，且捕獲萃取介質(zhì)，并溶解[3]。

1.2.2 快速溶劑萃取技術(shù)

快速溶劑萃取技術(shù)是依據(jù)在不同溶劑中溶質(zhì)不同的溶解度，使用適合的溶劑，以及快速溶劑萃取儀，對(duì)固體或半固體樣品中的有機(jī)物進(jìn)行快速高效地萃取。液體的溶解能力比氣體更高，隨著萃取池中壓力的不斷提升，溶劑的溫度比常壓下的沸點(diǎn)更高[4]。快速溶劑萃取技術(shù)的重現(xiàn)性好、回收率高、基質(zhì)影響小、快速，并且有機(jī)溶劑的用量少。但快速溶劑萃取法的提取效率低、耗時(shí)長(zhǎng)、耗材多、耗能大，且產(chǎn)生的工業(yè)污染量大（見(jiàn)表1）。而超臨界流體提取溶劑的選擇范圍窄，要求的裝備復(fù)雜，雖然提取效率得到提高，但要用到高壓泵與高壓力容器，因而具有相對(duì)比較高的投資成本，難以創(chuàng)建大規(guī)模的提取生產(chǎn)線。

表1 不同萃取技術(shù)的相關(guān)統(tǒng)計(jì)描述

作為快速準(zhǔn)確的萃取技術(shù)，快速溶劑萃取監(jiān)測(cè)技術(shù)越來(lái)越得到廣泛應(yīng)用。

1.3 較為前沿的監(jiān)測(cè)手段

近年來(lái)，前沿的監(jiān)測(cè)手段層出不窮，這些新的監(jiān)測(cè)技術(shù)適用范圍廣，越來(lái)越受到相關(guān)人士的重視，其中遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)及生物監(jiān)測(cè)技術(shù)以方式簡(jiǎn)便、指標(biāo)齊全、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，在企業(yè)的水環(huán)境監(jiān)測(cè)中發(fā)揮著重要作用。

1.3.1 遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)

遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)是一種綜合性技術(shù)系統(tǒng)的總稱，該技術(shù)借助反射電磁波和水環(huán)境輻射的差異性，對(duì)水環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，能夠達(dá)到遠(yuǎn)距離觀測(cè)和識(shí)別的目的。對(duì)于清潔水與污染水，其光譜特征差異可以通過(guò)衛(wèi)星遙感影像顯示，對(duì)遙感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的色彩灰度值進(jìn)行解析，從而了解水質(zhì)污染狀況，比如化學(xué)物質(zhì)、溶解性有機(jī)物、藻類、懸浮物等[5]。由于污染水與清潔水的紅外圖譜色感有明顯的差異，因而可以監(jiān)測(cè)石油污染、廢水污染、水體富營(yíng)養(yǎng)化、浮游生物含量等。

在水質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)中使用遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)監(jiān)測(cè)的范圍大。遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)環(huán)境動(dòng)態(tài)、全面的監(jiān)測(cè)，對(duì)營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)、溶解性有機(jī)物、葉綠素a濃度、懸浮顆粒物、水環(huán)境透明度等，都可以進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)，而且監(jiān)測(cè)的信息量大，能夠?qū)λh(huán)境的整體變化進(jìn)行準(zhǔn)確分析。遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)可以跟蹤和評(píng)價(jià)水環(huán)境的變化情況，反復(fù)拍攝、掃描被監(jiān)測(cè)區(qū)域的水質(zhì)情況，從而獲得最新的動(dòng)態(tài)資料。相關(guān)工作人員再根據(jù)這些資料建立變化模型，獲得基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，從而使水污染防治工作得以有效進(jìn)行。

遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)在監(jiān)測(cè)水環(huán)境污染情況時(shí)的應(yīng)用潛力非常大，但還需要相關(guān)技術(shù)人員深入研究不同水質(zhì)參數(shù)所具有的光學(xué)特性，從而進(jìn)一步增加水質(zhì)參數(shù)監(jiān)測(cè)類別[6]，并創(chuàng)建多元化的水質(zhì)參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)范圍的持續(xù)擴(kuò)大。監(jiān)測(cè)人員可以通過(guò)高光譜技術(shù)監(jiān)測(cè)水質(zhì)，優(yōu)化遙感監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)技術(shù)，并結(jié)合多元遙感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)監(jiān)測(cè)效率與精度的提升（如表2）。

表2 遙感監(jiān)測(cè)水環(huán)境常見(jiàn)方法

1.3.2 生物監(jiān)測(cè)技術(shù)

在水環(huán)境監(jiān)測(cè)過(guò)程中，應(yīng)用生物監(jiān)測(cè)技術(shù)的關(guān)鍵在于對(duì)水環(huán)境中的群落、生物種群及個(gè)體等進(jìn)行分析，詳細(xì)了解各種生物體對(duì)水環(huán)境產(chǎn)生的影響，據(jù)此確定水環(huán)境的污染范圍、污染性質(zhì)和程度，從而科學(xué)評(píng)估水環(huán)境的質(zhì)量狀況。

與理化監(jiān)測(cè)技術(shù)相比，生物監(jiān)測(cè)技術(shù)具有監(jiān)測(cè)功能多樣、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、靈敏度高等優(yōu)勢(shì)。在慢性毒性效應(yīng)監(jiān)測(cè)中，可以應(yīng)用生物監(jiān)測(cè)技術(shù)，該技術(shù)適合累積形成時(shí)間短、劑量小的監(jiān)測(cè)。在水環(huán)境中，如果超痕量污染物或者濃度低的痕量出現(xiàn)細(xì)微的變化，生物就會(huì)迅速發(fā)生反應(yīng)，從而預(yù)警出水質(zhì)的變化[7]。應(yīng)用生物監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行水質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)，能夠進(jìn)行大面積連續(xù)布點(diǎn)，而且儀器的保養(yǎng)和維修過(guò)程簡(jiǎn)單，因而具有經(jīng)濟(jì)實(shí)用的特點(diǎn)。

在復(fù)雜的水環(huán)境監(jiān)測(cè)中，可以應(yīng)用生物監(jiān)測(cè)技術(shù)，如生物毒性實(shí)驗(yàn)、指示生物法、生物群落法等監(jiān)測(cè)水環(huán)境。為了完善生物監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)化體系，拓展生物監(jiān)測(cè)技術(shù)的監(jiān)測(cè)范圍，工作人員應(yīng)該有效結(jié)合生物監(jiān)測(cè)與理化監(jiān)測(cè)，綜合監(jiān)測(cè)和評(píng)估水環(huán)境。此外還要共享監(jiān)測(cè)指標(biāo)參數(shù)，建立生物監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)，尋找更加可靠和更多的指示物種，從而進(jìn)一步提高水環(huán)境監(jiān)測(cè)水平。

2 企業(yè)污水氧化法處理策略

2.1 污水氧化法處理原理

通常來(lái)說(shuō)，企業(yè)污水需要經(jīng)過(guò)處理且達(dá)標(biāo)后才能進(jìn)行排放。如果企業(yè)發(fā)現(xiàn)水源污染嚴(yán)重，需要及時(shí)處理，而污水氧化處理技術(shù)可以有效處理企業(yè)排放的污水?，F(xiàn)階段，雖然污水氧化處理技術(shù)仍然存在一些問(wèn)題，比如懸浮固體對(duì)反應(yīng)有干擾，處理成本較高等。但該技術(shù)能夠有效、快速降解有機(jī)物，因而應(yīng)用比較廣泛。上世紀(jì)九十年代，在對(duì)受有機(jī)氯化物污染的地下水進(jìn)行處理的過(guò)程中，美國(guó)曾采用氧化法處理污水，獲得了良好的效果。隨后，法國(guó)水處理廠應(yīng)用節(jié)能環(huán)保活性炭過(guò)濾方法處理污水及處理垃圾填埋后所產(chǎn)生的滲濾液，澳大利亞、德國(guó)、荷蘭也采用該方法[8]。

為了凈化廢水，使用強(qiáng)氧化劑氧化分解廢水中的污染物，是借助強(qiáng)氧化劑的功能，將廢水中的有機(jī)物降解為無(wú)機(jī)物。污水中的污染物，在強(qiáng)氧化劑作用下會(huì)轉(zhuǎn)化為不溶于水的新物質(zhì)，并從水中分離出來(lái)。幾乎所有工業(yè)廢水，都可以采取氧化法進(jìn)行處理，尤其是含有難以被降解的有機(jī)物[9]。最廉價(jià)的氧化劑就是空氣中的氧，但其只能用于易氧化的污染物處理。常見(jiàn)的氧化法多使用高錳酸鉀、臭氧、過(guò)氧化氫等。但臭氧的化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，而且使用高錳酸鉀、臭氧處理廢水的成本較高，所以目前主要采用氧化法與其他方法相結(jié)合的方式對(duì)污水進(jìn)行處理，如氧化加氯化法、加壓氧化法等。

2.2 企業(yè)污水氧化處理技術(shù)分類

2.2.1 催化濕式氧化法

催化濕式氧化法是在一定壓力(2～8 MPa)和溫度(200～280 ℃)下，將污水通過(guò)裝有高效氧化性能催化劑的反應(yīng)器，將其中的有機(jī)物及含N、S等物質(zhì)催化氧化成CO2、H2O及N2、SO4等無(wú)害物質(zhì)并進(jìn)行排放。因?yàn)樵诟邷馗邏旱沫h(huán)境下，可以分解水中的有機(jī)物并形成無(wú)害物質(zhì)如水、二氧化碳、氮?dú)獾?。?duì)于垃圾滲透污水、高濃度有機(jī)污水，可以采用催化濕式氧化法進(jìn)行處理，具有良好的效果。

2.2.2 光催化氧化法

光催化氧化是將一定量的催化劑加入到溶劑里，進(jìn)行紫外線照射，此時(shí)就會(huì)產(chǎn)生大量有效的催化分子。這種方法可以縮短氧化反應(yīng)時(shí)間，增大氧化范圍，而且反應(yīng)比較徹底，所產(chǎn)生的反應(yīng)物安全無(wú)污染。但該方法存在處理污水量小、反應(yīng)效率低、催化劑不成熟等問(wèn)題。此外，使用光催化氧化法時(shí)，需要較高成本，所使用的設(shè)備也比較多。

2.2.3 電化學(xué)氧化法

電化學(xué)氧化法的原理是利用有機(jī)物某些官能團(tuán)具有的電化學(xué)活性，通過(guò)電場(chǎng)的強(qiáng)制作用，使官能團(tuán)的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而改變有機(jī)物的化學(xué)性質(zhì)，使其毒性減弱以至消失，從而增強(qiáng)了生物的可降解性。但由于電化學(xué)氧化法會(huì)受到很多條件的制約，導(dǎo)致分解時(shí)耗電量高，轉(zhuǎn)化效率低。

2.2.4 臭氧氧化法

臭氧是一種強(qiáng)氧化劑，使用臭氧可以實(shí)現(xiàn)對(duì)廢水的氧化處理。臭氧氧化法具有反應(yīng)強(qiáng)度高、反應(yīng)時(shí)間短、見(jiàn)效快、反應(yīng)后無(wú)污染的特點(diǎn)。但是由于臭氧化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，容易與空氣中的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，會(huì)導(dǎo)致運(yùn)輸難度的增加，因而為了進(jìn)一步完善其工藝流程，后期還要開(kāi)展更多的試驗(yàn)研究。

2.2.5 Fenton氧化法

在處理有毒污水時(shí)，可以采用Fenton氧化法，這種方法能夠?qū)ξ鬯泻械挠卸境煞诌M(jìn)行快速地分解，而且該技術(shù)的適用范圍廣，反應(yīng)條件比較穩(wěn)定。但在Fenton氧化法的反應(yīng)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)大量鐵離子，并產(chǎn)生大量污泥，因而影響了周圍環(huán)境。

3 結(jié)論與建議

在企業(yè)水環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中，相關(guān)部門應(yīng)制定科學(xué)的監(jiān)測(cè)計(jì)劃，解決項(xiàng)目建設(shè)中存在的水污染問(wèn)題，以緩解企業(yè)發(fā)展對(duì)水環(huán)境所造成的影響。同時(shí)，企業(yè)還應(yīng)科學(xué)制定水環(huán)境監(jiān)管方案，增加水環(huán)境的監(jiān)測(cè)頻次，重點(diǎn)監(jiān)測(cè)易受污染河段與地下水水質(zhì)的情況，并及時(shí)作出監(jiān)測(cè)報(bào)告。另外，相關(guān)部門還應(yīng)該分析企業(yè)水污染特性，實(shí)時(shí)了解企業(yè)水環(huán)境監(jiān)測(cè)條件、水污染的分布情況等，尋找水環(huán)境污染源，預(yù)測(cè)水污染的變化趨勢(shì)，以便于及時(shí)制定科學(xué)的解決和改善方案。同時(shí)也要針對(duì)可能發(fā)生水污染事故做到隱患早排查、苗頭早預(yù)防、信息早報(bào)告、事件早處理、矛盾早化解，并堅(jiān)決依法嚴(yán)厲打擊偷排污染物、不正常使用水污染防治設(shè)施等違法行為，從而進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境的有效改善。