微污染源水源水的凈化技術現狀及發展趨勢

彭雪　毛維*

（軍委后勤保障部工程兵第四設計研究院北京100036）

微污染源水源水的凈化技術現狀及發展趨勢

彭雪毛維*

（軍委后勤保障部工程兵第四設計研究院北京100036）

隨著經濟的發展，工業企業的數量以及工業企業對環境的污染影響也呈現上升趨勢。但是，許多工廠企業追求經濟利益，減少對廢氣、廢水排放的控制金額投入，從而提高了對設備的破壞。與此同時，對于水源而言，微污染是非常嚴重的一種污染類型，其主要是水源中含有一定含量的MX、THMS等致癌物質，將會嚴重的影響人體的生命健康。對此，本文主要分析了微污染源水源水的凈化技術現狀以及對應的發展趨勢。

微污染水；凈化技術；現狀及發展

隨著我國對污染的重視度以及環保事業的快速發展，水源凈化的應用以及普及程度越來越廣泛。隨著我國工業企業越來越多，各類污染情況也越來越嚴重,其中對水資源的污染最為重要。微污染源水源的污染主要是COD、TOC、UVzs4等有機物，并且這些有機物的含量越高表示該水源的污染指標越高，污染情況越惡劣。在我國，微污染源水源凈化技術主要有三大類，分別為物理技術、化學技術以及生化預處理技術。這三大類微污染源水源處理技術各有自身的優劣勢，本文主要詳細分析這三大類水源凈化技術。

1　物理凈化技術

1.1吹脫凈化技術

吹脫是物理凈化技術當中較為常見的一種，其主要是利用水源當中的溶解化合物的平衡濃度與實際濃度之間的差別對水源進行凈化，吹脫凈化技術的優勢主要是結構簡單，容易實現，技術較為成熟，使用普遍以及凈化氨氮含量的效果非常好，但是缺點在于能源的消耗較高，極容易發生二次污染，在吹脫過后，設備上容易出現積垢現象[1]。吹脫凈化技術用于凈化一些含有較多揮發性化合物的水源中，使用填料塔實行曝氣吹脫的凈化效果非常明顯。在早期，空氣吹脫主要是應用在H2S等具有一定揮發性化合物的水源中[2]。在當前，空氣吹脫技術已經能夠良好的應用在二氯甲烷、氯苯、苯、三氯甲烷、四氯乙烯、四氯甲烷、二氯苯、三氯乙烯等。

1.2吸附凈化技術

吸附凈化技術主要是使用吸附力較強的物質凈化水中的污染物，當前主要使用水源水處理的吸附劑主要有：離子交換樹脂、活性氧化鋁、硅藻土、活性炭（AC）以及二氧化硅等[3]。對于這些材料而言，使用最為普遍、效果最好的便是活性炭，除此之外，活性炭還具備非常強的除臭能力。

活性炭具備非常強的凈化能力，在水中，對于一些污染物有著非常強的親和力，是一種非常有效的凈化技術之一。有許多相關報道證明，活性炭在水中的吸附力相對于路面而言更強，是水中雜質凈化效果最佳的一種凈化方式[4]。活性炭的價格并不高，但是作用卻非常廣泛，能夠用于放射性污染物、農藥、除臭、除味、除色以及預氧化等等，能夠有效地控制水源當中的氯氣生成量。

1.3膜過濾凈化技術

膜過濾凈化技術是一種新型的凈化技術，主要是用于提純、濃縮以及高分離中[5]。膜過濾凈化技術主要是利用人工合成或者天然的高分子薄膜作為介質，在化學位差或者外界能量的推動力影響之下，對多組分或雙組份溶液進行分級提純、過濾分離以及富集處理等處理方式。膜過濾凈化法在國外的使用時間非常在，在我國主要是2000年之后才普及。當前較為常見的膜過濾法主要有：電滲析、微濾、反滲透、液膜、納濾、滲透蒸發、超濾以及近兩年才研發出的毫微濾技術。膜過濾凈化技術從跟能上分析，主要是應用在凈化色度、農藥、表面活性劑等等。納濾膜主要應用在500左右的有機物凈化中，但是微濾膜以及超濾膜則可以凈化一些腐殖酸分子量大于1000的有機物。對此，膜過濾凈化技術則是物理凈化技術中飲用水水質凈化最有效的一種。膜過濾凈化技術能夠將腐殖酸、為例等大分子有機物凈化掉，但是對于一些酸、酚類等含氧有機物卻無法達到凈化效果。

2　化學凈化技術

2.1預氧化技術

預氧化技術主要是指在水源中加入較強的氧化劑，借助強氧化劑的氧化能力，凈化掉水中的有機污染物，從而提升混凝沉淀的最終效果[6]。當前較為常見的氧化劑主要有高錳酸鉀、臭氧以及氯氣。

預氧化技術在以往并不受重視，受重視是在發現氯消毒技術會產生危害物質之后才開始[7]。預氧化技術中，臭氧是當前使用最普遍的新型氧化劑，臭氧能夠有效地提升水源本質的生化性，有助于提升絮凝效果，控制混凝劑的成本投入，針對臭氧在水源凈化中的效果主要有以下三點：（1）臭氧對水中的一些常見污染物的凈化效果并不是非常理想。例如，多氯聯苯、四氯化碳等物質的氧化效果并不好，除此之外，在凈化過程中還有一定可能產生乙酸、鐵氰化合物等，從而出現更多的不完全氧化產物；（2）如果臭氧的投入量不足，則無法有效的凈化水中的氨氮，如果水當中的有機氮含量過高，臭氧還有可能將有機氮氧化成為氨氮，從而使水中的氨氮含量更高；（3）在含有有機物的水中使用臭氧進行預氧化處理之后，有可能導致大分子有機物分解成為小分子，并且在分解過程中產生中間產物，在一定條件之下也有可能發生變異，產生突變物。

由此可見，預氧化技術雖然能夠凈化水中的色、嗅、味，并且對于一些酮類、醛類化合物的效果非常好，但是如果投入量不足則極有可能導致許多的負面產物出現。

2.2光化學氧化法

光化學氧化法主要是在光輻射以及化學氧化的同時作用之下，使氧化能力以及氧化反應速度在單獨的化學輻射、氧化相比有顯著的提升的一種水處理技術[8]。光氧化法主要是使用紫外線作為輻射源和輻射手段，并且在水中預先投入一定含量的氧化劑，例如高錳酸鉀、過氧化氫或者一些催化劑等，之后便能夠消除水中的腐殖質、色、味等。光化學氧化法對降解困難并且具備一定毒性的小分子有機物的凈化效果非常好，光氧化反應能夠讓水產生大量的高活性的自由基，通過自由基破壞有機物自身結構，最終達到凈化的目的。光化學氧化法在實際的應用中主要有：光催化氧化、光敏化氧化等。

3　生物預處理凈化技術

3.1塔式生物濾池

塔式生物濾池的應用主要是依靠輕質濾料的研發與使用[9]。生物塔濾能夠提升濾池的密度，達到分層目的，然后再分層防止填料。塔式生物濾池能夠克服常規生物濾池在非曝氣狀態溶解氧不足的情況。在國外，普遍是使用塑料材質大孔徑波紋孔板濾料建立塔式生物濾池，而在我國，則是將環氧樹脂固態玻璃鋼蜂窩填料作為主要凈化手段。塔式生物濾池的凈化原理主要是利用填料表面的生物膜新陳代謝所實現的。塔式生物濾池進行微污染源水源的處理優勢在于產水量較多、占地面積較少以及負荷高，并且對水質的突變適應性、沖擊負荷水量的承受能力也較高。但是仍然有相應的缺陷，缺點就在于對能源的依靠較高，動力的消耗量非常大，建設的初始成本投資較多，在運行過程中的也不便于管理。

3.2生物接觸氧化法

生物接觸氧化法是水源水的有效預處理工藝之一，生物接觸氧化法最初是70年代初日本研究者所提出的，并在最初的實驗中就有著顯著的效果。生物接觸氧化法用于微污染凈化的基本原理與一般生物膜法有較為類似的原理，簡單的說就是利用生物膜吸附微污染水中的有機物，在吸氧的情況下將有機物由微生物氧化分解，從而凈化微污染水。

生物接觸氧化法相對于其他凈化方式而言，其主要具備三大特點：（1）生物接觸氧化法凈化微污染水的時間非常短，普遍只需要0.5h左右即可達到活性污泥工藝的10h凈化效果。生物接觸氧化法主要依靠生物膜，將氧化池分為兩個層面，接觸層與沉淀層，接觸層主要是吸附沉淀層所沉淀下來的污染物。這樣的方式便于之后的清洗；（2）生物接觸氧化法的填料面積比較大，池內的充氧料件相對較好，池內容積的生物固體量比較高，所以，生物接觸氧化池有著非常高的容積負荷，能夠在一時間內完成大量的微污染水處理；（3）生物接觸氧化池處理微污染水之后，池內所剩余的沉淀雜質量比較少，幾乎不存在污泥膨脹的問題，對于管理而言有著絕對的優勢；（4）因為生物接觸池的生物固體量比較多，并且水流完全混合，所以生物接觸氧化法對于水量、水質的變化有著非常強的適應能力。

近些年，生物接觸氧化預處理的微污染源水源水凈化技術逐漸開始受到社會各界關注，其中對微型后生動物的控制與大量生長等問題尤為火熱。生物接觸氧化處理池出水水質的質量主要由生物降解、生物絮凝以及曝氣氧化等三方面組成，理想的預處理池必須要這三個方面相結合，相互促使、聯系，使三者均能達到最佳發揮。

4　微污染源水源水的凈化技術發展趨勢

有上述多種凈化手段可以看出，生物預處理聯合物理預處理是一種高效、經濟并且安全的凈化方式，主要是通過BOM降低甚至消除輸水管網中的菌群成長可能性，最終達到消毒的目的，最終降低THMS的形成。通過降低Zeta電位控制混凝劑的消耗。而對于NH3-N以及其他有機污染物有著顯著的處理效果，特別是在多個工藝聯合使用之后，對降低應用水突變活性的效果也非常好。同時，生物預處理聯合物理預處理是一種投資較低、見效較快的方式。因此，生物預處理聯合物理預處理的組合處理是當前微污染水源的首要處理方式選擇之一。除此之外，生物預處理聯合物理預處理應用在微污染水源的凈化中，特點在于微生物消除效果強、不容易發生二次污染、能源消耗低、凈化成本較低。

對于生物接觸氧化法這類凈化方法，筆者推薦兩個改進方法：（1）使用更加科學、先進的微生物載體；（2）改善或創新生物處理池以及填料的排泥方式。

5　結語

綜上所述，物理凈化技術以及化學凈化技術的凈化效率都較高，特別是聯合使用兩種凈化技術時，對于幾乎所有的難解物質都有著非常有效的凈化效果，利用高效率的氧化技術，能夠凈化掉水中的絕多數有機物，并且還能夠有效的控制水的活性，防止水質發生變異。但是不論是物理技術還是化學技術，其需要使用到的設備都非常復雜，其操作條件以及運行要求都非常高。對此就引出了新的成本問題，所以，想要實現凈化技術的凈化意義，就必然需要更深層次的研究。

[1]張晉.人工浮島技術對微污染水源水凈化作用的試驗研究[D].重慶大學,2010.

[2]林海,晏許超,熊國紅.粉末活性炭吸附與微濾工藝凈化微污染水源水研究[J].商品與質量:學術觀察,2011(9):1097-1097.

[3]李思敏,趙靜霄,唐珍芳.高錳酸鹽復合藥劑預氧化對微污染源水的凈化效果[J].中國給水排水,2012,28(5):250-252.

[4]曹蕾,魏家泰.生物活性炭纖維工藝在微污染水源處理中的應用[J].環境監測管理與技術,2008,20(5):144-147.

[5]陳煜權,左倬,郭蕭.立體式人工濕地處理微污染源水的應用與研究[J].安徽農業科學,2012(30):14918-14921.

[6]范曉利.活性炭在微污染源水質處理技術的應用[J].黑龍江科技信息,2015(4):164-165.

[7]李丹梅.O3/UV-BAC組合工藝處理農村微污染水源水的研究[D].華中科技大學,2011.

[8]左倬,胡偉,朱雪誕.不同季節表流濕地對微污染原水的凈化效果分析[J].人民長江,2013,44(19):391-395.

[9]李秋瑜,胡中華,劉亞菲.生物活性炭纖維處理微污染源水[J].環境保護科學,2005,31(6):434-436.

彭雪（1980—），女，北京人，本科，工程師，研究方向：污水處理。

毛維（1980—），男，江蘇人，碩士研究生，工程師，研究方向：水質分析。