水處理技術(shù)在微污染水源中的應(yīng)用進展及前景

【摘? 要】在工農(nóng)業(yè)迅猛發(fā)展與城市化建設(shè)深入推進的新環(huán)境下，水環(huán)境污染問題日益突出，給人體健康帶來了極大的威脅，同時也為凈水工藝技術(shù)提出了全新挑戰(zhàn)和要求。伴隨現(xiàn)代科技的迅猛發(fā)展，依托日益先進的技術(shù)手段，中國的污染水源處理得到了明顯改善。針對微污染水源，應(yīng)該加強對水處理技術(shù)的研究與應(yīng)用，基于此，論文根據(jù)微污染水源的特征、來源等相關(guān)情況提出對應(yīng)的技術(shù)處理方案，同時展望水處理技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用前景，為微污染水源的處理和水環(huán)境的整體優(yōu)化提供良好條件。

【關(guān)鍵詞】水處理技術(shù);微污染水源;應(yīng)用進展;前景

【中圖分類號】X52? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2022）03-0185-03

1 引言

從全球范圍上看，經(jīng)濟全球化和一體化的步伐在持續(xù)加快，經(jīng)濟社會獲得了長足發(fā)展，當然廣大人民群眾的生產(chǎn)生活活動也在發(fā)生變化。人們在享受先進生產(chǎn)方式帶來的好處，不斷提高生活質(zhì)量的同時，也在破壞著自然生態(tài)環(huán)境，加重環(huán)境問題，其中水污染問題表現(xiàn)得非常突出。微污染水源受到有機物污染，運用常規(guī)的技術(shù)方法進行凈化處理不能獲得理想效果，而且會對使用者的健康帶來很大的威脅?；谶@樣的情況，相關(guān)部門必須加強對微污染水源處理技術(shù)的研究，在改進傳統(tǒng)技術(shù)手段的同時，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、化學指標、物理指標等和生活飲用水水質(zhì)要求不相符的水源，具體來說就是水體污染的相關(guān)指標，如色度、渾濁度、氮氧化物、毒害物質(zhì)等存在明顯超標問題。微污染水源當中包含的有機物主要有天然型有機物與人工有機化合物。雖然微污染水源當中包含的有機物相對較少，但是水中能夠被同化的有機物質(zhì)會給管網(wǎng)穩(wěn)定性帶來極大的影響，造成細菌滋生與有關(guān)疾病的傳播。另外還有一些有機物表現(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)濟的不斷發(fā)展，生產(chǎn)生活排放的污染物也在增多，這無疑造成了非常嚴重的水源污染。從20世紀70年代開始，越來越多的地區(qū)出現(xiàn)水源惡化的情況，導致水質(zhì)明顯降低。伴隨著水質(zhì)分析檢測技術(shù)的長足發(fā)展，先進技術(shù)手段以及設(shè)備檢測到的污染物質(zhì)類別也在增多。對于水源微污染的相關(guān)問題，從20世紀90年代開始，越來越多的人員和單位深入微污染水源的水質(zhì)凈化研究當中，并將先進技術(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、江河湖泊等水源微污染問題重點表現(xiàn)在有機污染上，特別是存在明顯的人工有機物污染問題，此外還有重金屬、農(nóng)藥、鐵錳、化學污染等存在。由于水庫和湖泊都存在著流動性不足的情況，而這些水源很容易出現(xiàn)藻類異常繁殖的問題，也會出現(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，都會威脅到人體健康?，F(xiàn)如今，不少微污染水源當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，不過當前還沒有規(guī)范到環(huán)保法規(guī)體系當中，會危害生態(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、個人護理品等都屬于新型污染物。

2.3 微污染水源的主要來源

微污染水源當中的污染來源有很多，對其進行分類研究的話，可以歸納成3方面：

①在發(fā)展農(nóng)業(yè)的過程中，為了滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要，會使用很多的化肥農(nóng)藥，而且存在著過量使用的情況。在畜禽養(yǎng)殖環(huán)節(jié)，畜禽的尿液、糞便等也會引發(fā)微污染。②人類日常生活活動當中會產(chǎn)生很多的生活垃圾與廢水，這也是微污染水源當中污染物的一個來源。③工業(yè)生產(chǎn)當中涉及的工藝技術(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)不達標排放的情況就會造成污染。

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 水庫存貯技術(shù)

所謂預(yù)處理技術(shù)就是在運用傳統(tǒng)工藝進行處理之前，合理選用化學、物理、生物等多樣化的處理方案，去除掉水中污染物，為接下來的傳統(tǒng)處理工藝運轉(zhuǎn)打下基礎(chǔ)。預(yù)處理工作的重點是減輕深度與常規(guī)處理負擔，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中的懸浮物沉淀下來，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)有著對應(yīng)的適應(yīng)范圍，那就是水量相對較大的水源處理工程，而且在這一過程當中應(yīng)該連續(xù)運行，所以會花費相對較大的基礎(chǔ)建設(shè)費，同時在使用環(huán)節(jié)還會出現(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 化學氧化技術(shù)

化學氧化技術(shù)主要是選用恰當?shù)难趸瘎?，依托其氧化功能破壞污染物化學構(gòu)成，減少水中有機物的含量。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。在眾多的氧化劑當中，臭氧屬于大自然中的一種最強氧化劑，且具備良好的殺菌效果。臭氧憑借強大的氧化功能，不僅能夠初步氧化水中有機污染物和其他還原物質(zhì)，還可以把難以生物降解的有機物變成容易實現(xiàn)生物降解的物質(zhì)，讓水源的可生化性得到有效提升。運用氯氣進行氧化是當前應(yīng)用時間長且應(yīng)用范圍最廣的方法，但因為氯氣使用過多會生成三氯甲烷，在后續(xù)處理環(huán)節(jié)截留比較困難，會給飲水安全留下隱患，所以在使用當中應(yīng)該特別注意。把高錳酸鉀作為氧化劑進行預(yù)處理，能夠減少水中有機物的數(shù)量與濃度，但在使用時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)除去微污染水源當中的有機污染物，在投入大量粘土之后，還會導致沉淀池中的排泥量增加，為后續(xù)的生產(chǎn)運營帶來困難。利用粉末活性炭對微污染水源當中的物質(zhì)進行去除效果是比較好的，也在長時間的應(yīng)用當中累積了很多經(jīng)驗，不過投入數(shù)量需要結(jié)合水質(zhì)的特征確定，當前國內(nèi)的應(yīng)用實例相對較少且存在無法重復(fù)應(yīng)用的情況，也沒有相對優(yōu)質(zhì)的回收利用再生方法，所以會帶來較高的成本。目前只是把該方法作為應(yīng)急處理措施，解決水質(zhì)突然惡化的問題。從整體上說，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)用當中逐步擴展，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)勢就是產(chǎn)水量和負荷高，占用的面積相對較小，能夠適應(yīng)水質(zhì)突變的情況。但該技術(shù)的投資成本高，對動力消耗有著很高的要求，也在運行管理當中存在不少不便之處。第二，生物接觸氧化技術(shù)。該技術(shù)又叫浸沒式生物膜技術(shù)，介于生物濾池與活性污泥之間，處理耗時短，水量多，且有著很高的容積負荷，可以得到良好的水質(zhì)。但該方法在使用過程當中水流較慢，布水布氣不夠均勻穩(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，在污染相對嚴重的微污染水源處理當中也有應(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 膜過濾技術(shù)

在水源的凈化處理當中，膜過濾技術(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，涉及超過濾、微過濾、納米過濾、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。通常情況下會把這些過濾技術(shù)進行有機結(jié)合處理水中的色度以及細菌，前景比較廣闊。有關(guān)調(diào)查表明，經(jīng)過膜過濾處理技術(shù)后的微污染水源可以達到飲用標準，也就是說經(jīng)過技術(shù)處理之后可以減少細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)主要是憑借臭氧強大的氧化功能處理微污染水源當中的鹵代甲烷前體物與溶解性有機物，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，在對臭氧氧化技術(shù)進行實際使用的過程中，通常是聯(lián)合活性炭進行吸附，在二者的配合之下提升水源的綜合處理有效性?；钚蕴吭谝后w中的突出作用就是強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)主要是借助太陽光中和紫外非常接近的波段和N型半導體光催化劑，運用二者的結(jié)合方法，處理微污染水源當中包含的有害物質(zhì)，并將其轉(zhuǎn)化成水與二氧化碳。在對微污染水源進行處理的過程中，這門技術(shù)獲得了很高的社會關(guān)注度，而且也得到了不少專家的肯定。但針對該技術(shù)的研究工作并沒有停滯，仍舊在進行多角度的拓展，研究的內(nèi)容主要涉及以下幾點：一是加強對光催化劑類別的研究，通過選擇合適的光催化劑類型來減少對環(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;三是對太陽能光電系統(tǒng)進行研究，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)實現(xiàn)了生物處理單元和膜分離技術(shù)的有機整合，不僅如此，在技術(shù)應(yīng)用過程當中還不必用到固液分離裝置，因而可以在很大程度上簡化實操流程，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程中獲得理想成效，同時結(jié)合污泥絮凝和水力停留時間做好分離工作，確保污水干預(yù)處理有效性。這一技術(shù)還有一個明顯的優(yōu)越性，就是應(yīng)用過程中占地面積小，使用效率高，因而獲得了大范圍推廣，當然在未來的研究工作當中也是一大重點。

3.3.2 膜-生物膜-反應(yīng)器技術(shù)

這門技術(shù)的研發(fā)者是美國研究團隊，其主要優(yōu)勢在于無害化處置微污染水源當中的重金屬、硝酸鹽、高氯酸鹽等化學污染物。現(xiàn)如今這門技術(shù)已經(jīng)逐步從實驗室研究階段走向了實際應(yīng)用，并在應(yīng)用過程當中獲得了明顯效果。通常情況下，微污染水源當中都包含有一定量的硝酸鹽、高氯酸鹽等化學物質(zhì)。在處置污染水源的過程中，通過對這種新技術(shù)進行使用，可以還原化合污染物，進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)展進步，微污染水源處理技術(shù)的技術(shù)研究也在加強，推動了越來越多新技術(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)破壞問題越來越嚴峻，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，也提高了人們的生活追求。水源的安全是人類與社會高度關(guān)注的問題，如果不能及時處理污染水源，不僅會影響人體健康，還會危害社會的長足發(fā)展。微污染水源處理技術(shù)在未來發(fā)展過程當中，應(yīng)該打破過去傳統(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)展時間長，發(fā)展得也比較成熟，但是應(yīng)用過程當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中的有機物以及細菌，同時還存在著程序簡潔、操作簡便等明顯優(yōu)勢，可以保證水源處理的效率。未來應(yīng)該重點考慮的是把傳統(tǒng)常規(guī)處理技術(shù)和新型深度處理技術(shù)聯(lián)合起來使用。當然這樣的聯(lián)合處理方法也會是技術(shù)改造創(chuàng)新的總體方向與主要趨勢，在聯(lián)合研究的過程中提升效率，降低成本，減少運行維護的難度，擁有更加光明長遠的發(fā)展前景。

微污染水源給人們的飲水安全帶來了很大的威脅，自然也危害人體健康，所以處理好水污染問題變得非常重要。過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)不能夠滿足人們對飲水質(zhì)量的要求，于是需要研究應(yīng)用更為先進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。近年來，越來越多的科研工作者把關(guān)注點放在創(chuàng)新型深度微污染水源處理技術(shù)的研究與開發(fā)方面，當然也在實際應(yīng)用環(huán)節(jié)獲得了良好效果。相信未來會有更多新技術(shù)的研究推廣，改善當前的水污染局面，維護人們的用水安全。

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【作者簡介】張岱平（1965-），男，河北張家口人，從事環(huán)境保護研究。

Application Progress and Prospect of Water Treatment Technology in Micro-Polluted Water Source

ZHANG Dai-ping

【Keywords】water treatment technology; micro-polluted water source; application progress; prospects

【Abstract】Under the new environment of the rapid development of industry and agriculture and the deepening of urbanization， the problem of water pollution is becoming increasingly prominent， which poses a great threat to human health， and also poses a new challenge and requirement for water purification technology. With the rapid development of modern science and technology， relying on increasingly advanced technological means， China's polluted water treatment has been significantly improved. In view of the micro-polluted water source， we should strengthen the research and application of water treatment technology. Based on this， the paper puts forward the corresponding technical treatment scheme according to the characteristics and sources of micro-polluted water sources， and looks into the development and application prospects of water treatment technology， providing good conditions for the treatment of micro-polluted water sources and the overall optimization of water environment.