市政給水處理工程中有機物去除方法

張菁華

天津水務(wù)集團華淼規(guī)劃勘測設(shè)計研究院有限公司 天津 300000

水中的污染物種類繁多，而對人類危害最大的就是幽類有機化合物。從自然腐殖質(zhì)到酸性有機物，再到人類生活污水，再到工業(yè)廢水和農(nóng)業(yè)廢水。這些有害物質(zhì)在水中經(jīng)歷一段時間的化學(xué)反應(yīng)后，生成了一種叫做腐殖酸的有機化合物，其中大部分與氯消毒設(shè)備產(chǎn)生了化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生了一種可能致癌的物質(zhì)，使用后若得不到有效的處理，將會對人體產(chǎn)生危害。此外，在工業(yè)用水中，水中的有機物在水處理過程中不但會使水質(zhì)變差，還會對設(shè)備的正常工作造成一定的影響，所以要對有機物進行有效的控制，才能確保設(shè)備的經(jīng)濟效益以及安全工作。

1 水中有機物的概念

在水中有很多的污染物，而對人體造成的傷害最大的就是有機質(zhì)，通常情況下，水質(zhì)中的有機質(zhì)都是天然水體中的所含有的腐殖酸類的有機質(zhì)，還有在生產(chǎn)和生活過程中所形成的各類有機質(zhì)，這些有機質(zhì)在一段時間后，由于多種因素的共同作用，最終會成為一種致癌物質(zhì)，對人體的身體造成一定的影響[1]。在工業(yè)給水中，由于水中的有機物質(zhì)會對水處理材料產(chǎn)生某種程度的污染，從而影響到生產(chǎn)中的設(shè)備的使用，對水的品質(zhì)也會產(chǎn)生影響。如果工業(yè)用水中的有機物質(zhì)進入到鍋爐中的熱能裝置，則會加快其侵蝕速度，最后會對其工作造成不利的影響。因此，從某種意義上來說，水體中的有機物質(zhì)對水質(zhì)的影響是很大的。在過去的數(shù)十年里，國內(nèi)的研究人員對水體中的有機污染物進行了許多研究，并在此基礎(chǔ)上提出了相應(yīng)的處理方案。

2 給水處理工程中去除有機物的意義

目前，引起水體污染的因素很多，而引起水體污染的主要因素中，有機質(zhì)是引起水體污染程度最嚴(yán)重的一種。在水中，有的污染物可以被水體中一開始就攜帶的，而有的是含有工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、日常生活所釋放出來的有機物，經(jīng)過各種化學(xué)反應(yīng)，使有機物質(zhì)向有毒物質(zhì)轉(zhuǎn)化。如果不能對水中有機物進行及時、高效的處理，就會對飲用者的身體健康構(gòu)成嚴(yán)重的危害，并會影響到給水處理設(shè)備的正常使用。在這一點上，不管是國內(nèi)還是國外，都對與給水處理中除去有機物的相關(guān)工作展開了深刻的剖析和探討，而且，在豐富的實際工作中，也得到了幾種特定的解決方案和辦法，這些方案在實際中有著很好的適用范圍。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，通過不斷地改進給水處理中有機物去除方式，可以使得水質(zhì)質(zhì)量得到理想的提高，保證工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及日常飲用者均可以得到高質(zhì)量的用水，從而保障人們的身心健康[2]。

3 市政給水處理工程中有機物去除方法

3.1 混凝處理

按其存在形式，可將水中有機質(zhì)劃分為懸浮態(tài)有機質(zhì)、膠態(tài)有機質(zhì)和溶解態(tài)有機質(zhì)。三種不同種類的有機化合物常?；祀s在一起。所以，在給水處理過程中，必須先對水體進行預(yù)處理。

經(jīng)有關(guān)試驗證明，利用濾料濾除水體中的有機物質(zhì)，效果并不理想。比如，在水體預(yù)處理過程中，主要依賴于絮凝-沉淀法來除去水中的有機污染物，其除污量通常在20%-60%之間。在混凝-澄清工藝中，COD脫除波動性大的主要原因在于混凝-澄清工藝對懸浮物和膠體物質(zhì)的脫除率高，而對溶解性物質(zhì)的脫除率普遍偏低。在不同的水源中，有機物的存在形式存在著較大的差異，用絮凝劑和助凝劑制備出的新型水處理藥物，雖然可以對水體中的有機物進行一定程度的去除，但效果并不明顯[3]。

經(jīng)過最近幾年的一些先進技術(shù)的研究發(fā)現(xiàn)，利用增強混凝技術(shù)對水體中的有機物進行處理，可以確保對其進行一定的濁度的脫除率。當(dāng)絮凝劑加入量較大時，水體中NOM的脫除率基本保持在65%以上。在混凝過程中，鐵鹽類絮凝劑比鋁類絮凝劑用量大。本技術(shù)的不足之處是對水質(zhì)的pH要求比較高，所以在除去水質(zhì)中的有機物質(zhì)時，應(yīng)先對裝置進行腐蝕處理；此外，增大絮凝劑的缺陷是會增加污泥的排放量和化學(xué)藥劑成本，但是它可以在常規(guī)的預(yù)處理過程中，對有機物的除去率進行提升，從而確保在較低的pH條件下，可以降低離子態(tài)的有機物含量，提高分子態(tài)的有機物含量，降低有機物的溶解度，并且可以沉淀出大量的Fe(OH)3等微粒，提高對有機物質(zhì)的脫除率。所以，采用絮凝劑進行絮凝劑的強化，能夠大大地改善水體中的有機污染物的去除效果。需要注意的是，這個過程中最重要的一個步驟就是對絮凝劑pH的控制和用量的控制。

3.2 吸附處理

吸附法利用了活性物質(zhì)對水體中的有機物質(zhì)進行吸附的理論。在水源充足的情況下，可以充分地利用活性碳的優(yōu)越性?；钚蕴烤哂衅渌牧喜痪邆涞娜鯓O性的吸收特征，在對水中的有機物進行吸收時，使用的方法就可以避開危害很大的鹵代吸收?；钚蕴繉τ袡C物的脫除率通常為20%到79%，這取決于有機物的種類、形態(tài)和分子大小[4]。該方法對有機物的分子量不大、溶解性不高，并且在分子氧的情況下，能夠高效地除去有機物，特別是對芳香族的化合物，而對脂肪化合物的除去效果不大。在降低活性炭過濾器進水pH值的試驗中，我們可以了解到，在降低進水H值后，對有機物的去除率也得到了提升，并且可以使活性炭過濾器的運轉(zhuǎn)周期得到了延長，在低pH條件下，可以改變水中有機物的形態(tài)，從而使有機物更易于被吸附。然而，對于活性炭吸附的處理存在著一個再生問題，現(xiàn)在還沒有發(fā)現(xiàn)一種很好的再生方式。此外，活性碳纖維屬于一種新型的高效吸附材料，它包括了天然和人造纖維兩種類型，它們都有著巨大的吸附容量和大的表面積，具備很強的吸附能力，并且在吸附后可以保持原來的性質(zhì)。

活性炭是一種極性吸附物質(zhì)，它對水體中的有機物具有很好的吸附可逆性，假如利用NaOH溶液進行再生，它的復(fù)速率也會得到提升，從而可以極大地提高對水體中有機物的清除率。但它的缺陷就是，因為它的極性吸附值會影響到對有機物的除去率的提高，而且在低濃度情況下，它的吸附能力比較小，所以，在給水處理中，它不能在工業(yè)上得到推廣應(yīng)用。它必須在具有一定的強化性能后才能被考慮。通過一些廠家利用活性炭床對水中有機物分子量的分布進行測試，我們可以發(fā)現(xiàn)，盡管各廠家的原水的水質(zhì)不盡相同，但活性炭對于不同的分子量的有機物的除去呈現(xiàn)出類似的特點。對于500-3.000之間的有機物質(zhì)，活性炭可以有效地除去，但是對于500以下和3.000以上的有機物質(zhì)，其去除作用不大。

3.3 氧化處理

近幾年，光氧化技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，具有良好的降解性能。光氧化方法有兩種，一種是光化學(xué)氧化方法，另一種是光催化氧化方法。其中，氧化反應(yīng)主要是通過氧化劑和紫外線的化學(xué)照射，生成具有較高氧化活性的游離基。在紫外光照射下，將一種具有較高氧化性的金屬離子添加到水溶液中，生成具有較高氧化性的活性自由基。其作用機制是：在UV照射下，有機分子的化學(xué)鍵會被切斷，從而導(dǎo)致其在UV照射下產(chǎn)生具有更強的氧化性和更強的自由基，進一步增強其對有機分子的氧化性能[5]。利用紫外輻照產(chǎn)生的大分子自由能，使有機污染物更容易被氧化，從而實現(xiàn)有機污染物的完全降解。該技術(shù)流程相對簡單，在小型污水處理設(shè)備中得到了普遍采用，但在大型污水處理設(shè)備中卻因為費用高昂而沒有得到普及。

3.4 膜處理技術(shù)

目前，使用比較多的是膜技術(shù)的處理方法，它包含了反滲透納濾、超濾、微濾等多種方式，這些方式可以降解水中的味、色、消毒副產(chǎn)物等。因為，在自然水體中，有一些有機物屬于低相對分子質(zhì)量、可溶性強的有機物，所以，在工業(yè)上，比較多使用到的處理設(shè)備，都是作為獨立的提升水中有機物的設(shè)備使用，從理論上來說，它們可以有效地除去水中的有機物。然而，在對水進行前處理的過程中，膜很容易被污染和破壞，所以，在水處理中的應(yīng)用很容易被破壞，而且膜的投資和運營成本都比較高[6]。

3.5 離子交換處理

離子交換是通過對水體中的有機物質(zhì)的化學(xué)與生物作用，對其中的腐殖酸類有機物質(zhì)進行除去。該方法是以上述物質(zhì)中的有機酸性的特性為基礎(chǔ)，利用離子交換的方法來進行除去，其工作原理是將離子交換的吸附作用利用交換樹脂的方法來除去水中的有機物。這一結(jié)論通過對大孔隙吸附過程的模擬，以及對水體中有機污染物的去除情況進行了驗證[7]。在海水淡化體系中，陰離子交換樹脂具有對水體中有機物質(zhì)的攔截和對強堿性物質(zhì)的防護作用，可以有效地利用有機物質(zhì)對水體中有機物質(zhì)的污染。已開發(fā)出耐有機污垢性能好的聚合物，如：丙烯酸酯類聚合物，其主鏈為具有良好親水性的丙烯酸酯聚合物。這類陰樹脂對有機污染物具有較好的吸附性能，且對有機污染物的去除性能較好。它的主要作用是協(xié)助和攔截有機污染物，適合在低濃度的水體中使用。

4 市政給水處理工程中有機物去除方法發(fā)展展望

由于各種水體中的有機物質(zhì)的組成和存在形式各不相同，因此目前還沒有一種能夠?qū)λw中的有機物質(zhì)進行有效處理的技術(shù)。目前，在處理水體中，膜技術(shù)已經(jīng)被公認(rèn)為最好的方法，然而，它還有待于改進。如果在制取油墨的時候，即使在制取油墨的時候，其成本會有所下降，但是在制取油墨的時候，其效果會有所提升。其次，在進行研發(fā)的同時，還應(yīng)當(dāng)進行新型的吸附技術(shù)的研發(fā)，例如對活性炭纖維（ACF）進行深入的研發(fā)，使之能夠被更多地用于水的凈化，而強力混凝技術(shù)作為一種新型的膜技術(shù)，具有較大的優(yōu)越性，同時也是最切合實際的一種去除水體中的有機污染物的方式。就當(dāng)前國內(nèi)的實際情況而言，應(yīng)根據(jù)水質(zhì)特性、水質(zhì)中有機含量的高低，進行工藝的選用。例如，在離子交換脫鹽過程中，對于有機物質(zhì)比較低的水源，可以采用有丙烯酸系陰樹脂進行處理，而對于有機物質(zhì)含量比較高的水源，則要采用剔除法選擇最適合的活性炭進行吸附，從而達到改善水質(zhì)的目的。

4.1 大力宣傳，加強人員環(huán)保意識

針對市政給水處理工程中有機物去除方法技術(shù)，應(yīng)加強人員環(huán)保意識，利用相關(guān)政策和制度，將環(huán)境保護觀念落實到給水處理中，促使工作人員充分了解到給水處理過程中的各項操作規(guī)范，提高給水處理效率。同時，也要加強對廣大人民群眾的環(huán)保意識宣傳，使其認(rèn)識、了解到水利水質(zhì)的安全性于重要性，積極保護水資源，對于一些錯誤的用水行為，相關(guān)單位一定要對有關(guān)人員進行及時的教育，糾正其行為。對于一些不良單位類似于亂排等污染水質(zhì)的違法行為，一定要展開嚴(yán)厲打擊，相關(guān)單位針對其行為給予相關(guān)政策法規(guī)應(yīng)有的懲罰，嚴(yán)格監(jiān)督、教育，并對其進行定期回訪，避免類似事件再次出現(xiàn)，對于屢教不改的單位，一定要叫停其生產(chǎn)作業(yè)，嚴(yán)格執(zhí)法。此外，相關(guān)人員還應(yīng)做好宣傳教育工作，定期開展培訓(xùn)活動，將環(huán)保知識灌輸給給水處理人員，提高他們對有機物的認(rèn)知能力以及處理能力。同時還應(yīng)對工作人員進行專業(yè)技能培訓(xùn)，提高其綜合素質(zhì)水平，使其掌握不同類型的有機物去除方法與技術(shù)。

4.2 加強科研力度，增加技術(shù)開發(fā)資金投入

在我國市政給水處理工程中，對有機物進行去除的方法技術(shù)比較多，其中，傳統(tǒng)的處理技術(shù)是比較成熟的，但是，隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展，人們對市政給水處理工程中水質(zhì)要求越來越高，在傳統(tǒng)技術(shù)上的弊端也逐漸凸顯出來，例如：對有機物去除效率不高、處理成本較高等。所以說，我國市政給水處理工程中對有機物進行去除時，需要不斷加強對新技術(shù)的研發(fā)力度，尤其是加強對新型工藝和設(shè)備的研發(fā)力度；另外，我國政府也應(yīng)該加大對于技術(shù)開發(fā)資金投入力度，為市政給水處理工程中有機物去除方法技術(shù)的推廣提供有力保障。

4.3 把控水質(zhì)，強化消毒工藝的控制

對于市政給水處理工程而言，針對水源中有機物的去除，首先就需要針對消毒工藝進行強化，從而有效控制其對水中有機物的去除。而在此過程中，我們需要針對消毒劑的類型進行嚴(yán)格控制。首先，就需要在實際給水處理工程中，對氯化消毒工藝進行強化，通過對不同類型的消毒劑進行有效控制，從而有效提升其對于水中有機物的去除效率。其次，就需要針對消毒工藝中的工藝參數(shù)進行嚴(yán)格控制。從實際角度來看，我們應(yīng)該對投加量以及反應(yīng)時間等進行合理控制，從而有效提升其對于水中有機物去除的效果。此外，我們還需要針對投加方式以及反應(yīng)時間等進行科學(xué)合理控制。

5 結(jié)束語

總結(jié)而言，因為在不同的水體中，有機物的差異很大，所以與其它的方式相比，膜技術(shù)是一種比較完美的對水體中有機物進行治理的技術(shù)。此外，還可以通過降低膜的成本，提升膜的性能，在水體中的有機物治理中起到很大的效果，未來將會研究和開發(fā)出一種新型的、有效的吸附材料，并將它推廣到水體凈化過程中。此外，與其它技術(shù)相比，增強混凝技術(shù)具有較大的成本優(yōu)勢，因此，未來研究的發(fā)展趨勢就是要為其提供更為有利的技術(shù)條件和經(jīng)濟條件，從而開發(fā)出適用于不同的水體有機物類型和形態(tài)的技術(shù)。同時，在水質(zhì)中含有高濃度的有機物質(zhì)時，利用活性碳產(chǎn)物來除去，其作用也很好。在大規(guī)模的水處理系統(tǒng)中，可以將以上的方法綜合應(yīng)用到每一個環(huán)節(jié)，從而實現(xiàn)更好地除去有機物，改善給水水質(zhì)。