微污染水源水處理技術(shù)研究進(jìn)展和對(duì)策分析

淡水資源瀕臨匱乏，且水源的污染逐漸嚴(yán)重，給水凈化工藝產(chǎn)生新的挑戰(zhàn)。本文主要對(duì)污水的處理技術(shù)做簡(jiǎn)要分析，如預(yù)處理、混凝處理、膜法深度處理、氧化耦合絮凝等技術(shù)，為推動(dòng)我國(guó)污水凈化處理發(fā)展做出巨大貢獻(xiàn)。

隨著科技的發(fā)展，工業(yè)快速發(fā)展，農(nóng)藥化肥使用量增多，導(dǎo)致可飲用水源得到了一定程度的污染，并逐漸嚴(yán)重。研究表明，一些工業(yè)區(qū)微污染水未進(jìn)行處理而直接排放，造成地下水資源受到一定程度的污染，甚至造成農(nóng)作物枝葉發(fā)黃而減產(chǎn)。此外，隨著工業(yè)的發(fā)展，水中含有較多的有機(jī)物質(zhì)，其可以提高對(duì)膠體的保護(hù)作用，增加水處理工藝復(fù)雜性。因此，對(duì)微污染水源水的處理技術(shù)尤為重要，現(xiàn)介紹幾種當(dāng)前對(duì)微污染水源水的處理工藝。

強(qiáng)化傳統(tǒng)水處理工藝

1.混凝處理技術(shù)

傳統(tǒng)污水處理工藝中，為提高水質(zhì)純度，需要添加混凝劑，且其雜質(zhì)去除率與水質(zhì)、混凝劑種類(lèi)、混凝劑加入量等有很大關(guān)系。而新型的強(qiáng)化混凝處理技術(shù)，不僅可以有效去除水中大分子，且可以去除水中有機(jī)質(zhì)、氨氮等，其對(duì)污水處理效果較為明顯。

一些科研單位開(kāi)始強(qiáng)化混凝處理微污染水的研究，采用高分子無(wú)機(jī)和有機(jī)混凝劑按一定配比組合，可以快速實(shí)現(xiàn)污水處理清水回流，改善了傳統(tǒng)混凝處理的工藝流程，可以有效去除水中有機(jī)物質(zhì)。例如，利用該處理技術(shù)對(duì)黃河高濁度水進(jìn)行強(qiáng)化混凝處理，其COD去除率可以達(dá)到95%以上，去除氨氮比例高達(dá)50%。

2.強(qiáng)化沉淀技術(shù)

污水的沉淀工藝是處理過(guò)程中關(guān)鍵工序之一，它對(duì)后續(xù)的污水處理和處理后的出水有一定程度的影響。由于微污染水中含有較多的有機(jī)污染物質(zhì)，其中不僅有大量的懸浮物質(zhì)、膠體等雜質(zhì)外，還有一定程度的有機(jī)物質(zhì)、硝酸鹽類(lèi)、金屬離子以及氨氮化合物等，這就增加了常規(guī)處理工藝的難度。

強(qiáng)化沉淀技術(shù)主要可以采取以下方法：第一，在污水中添加新型高絮凝大分子絮凝劑，從而增強(qiáng)絮凝劑的沉淀效果；第二，對(duì)沉淀池中水流受力特性進(jìn)行改善，增強(qiáng)沉淀池的沉淀效果；第三，改善絮凝顆粒的添加量，在污水進(jìn)入沉淀池以后，迅速在沉淀池中形成懸浮狀態(tài)的結(jié)構(gòu)物，從而實(shí)現(xiàn)了自下而上分離原水和自下而上絮凝沉渣，有效地去除污水中的雜質(zhì)。

預(yù)處理技術(shù)

1.活性炭深度處理技術(shù)

活性炭深度處理技術(shù)，主要是借助活性炭?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)間隙表面積具有較大的吸附特性，可以有效地吸收污水中的有機(jī)質(zhì)。但是活性炭處理污水也有一定的局限性，其對(duì)于鹵代烴之類(lèi)的具有較強(qiáng)的極性有機(jī)物吸附效果較差，

現(xiàn)階段，利用生物活性炭和臭氧活性炭配合處理污水，擴(kuò)展了由單一吸附性到多吸附性，不僅具有吸附功能，且可以氧化污水中有機(jī)物，從而擴(kuò)展了活性炭深度處理污水的空間。

對(duì)于生物活性炭技術(shù)，主要是借助于附著在活性炭表面的微生物對(duì)污水中有機(jī)質(zhì)進(jìn)行氧化反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)處理污水效果。同時(shí)，該技術(shù)可以延長(zhǎng)活性炭的使用時(shí)間，增加活性炭的使用經(jīng)濟(jì)效益，并對(duì)凈化水質(zhì)起到促進(jìn)作用。

對(duì)于臭氧活性炭法，主要是利用臭氧先對(duì)污水中有機(jī)物進(jìn)行氧化反應(yīng)，再利用活性炭進(jìn)行有效的吸附，且在活性炭吸附水中較大顆粒的同時(shí)，臭氧繼續(xù)氧化處理，從而使活性炭的吸附效果達(dá)到最大。

2.生物氧化預(yù)處理技術(shù)

生物氧化預(yù)處理，是在進(jìn)行常規(guī)污水處理前，而進(jìn)行的生物凈水工藝，利用微生物吸收水體中有機(jī)質(zhì)，降低污水中有機(jī)質(zhì)含量。我國(guó)進(jìn)行生物氧化預(yù)處理的科研單位主要一些高校，例如上海同濟(jì)大學(xué)進(jìn)行的接觸氧化、生物轉(zhuǎn)盤(pán)、生物濾池等預(yù)處理技術(shù)，并將這些預(yù)處理技術(shù)應(yīng)用到工程中，例如寧波梅林自來(lái)水廠、上海惠南自來(lái)水廠等，該預(yù)處理技術(shù)對(duì)污水的預(yù)處理效果明顯。研究表明，污水經(jīng)過(guò)預(yù)處理工藝后，其水質(zhì)中氨氮去除比例高達(dá)80%，污水渾濁度去除一半以上，有效提高了污水處理質(zhì)量，很大程度上降低投入混凝劑的量。

生物預(yù)處理工藝可以有效地降低無(wú)水中有機(jī)質(zhì)和氨氮含量。據(jù)對(duì)生物預(yù)處理水質(zhì)化驗(yàn)表明，在一定環(huán)境溫度下進(jìn)行污水預(yù)處理工藝，可以降低80%以上的氨氮有機(jī)質(zhì)，降低污水混凝特性，有效降低了污水處理費(fèi)用，并直接提高了凈化水的標(biāo)準(zhǔn)。

但是預(yù)處理工藝受溫度影響較大，尤其是污水中CODMn對(duì)溫度較為敏感，如表1所示。

表1 不同溫度下CODMn去除率

溫度范圍/℃16 ～ 207 ～ 12

CODMn 去除率20%～ 35%8%～20%

同時(shí)，為確保生物預(yù)處理技術(shù)順利進(jìn)行，需要增加反沖洗和供氧系統(tǒng)等，直接增加了自來(lái)水廠的成本。

3.化學(xué)氧化預(yù)處理技術(shù)

化學(xué)氧化預(yù)處理主要是利用化學(xué)氧化劑對(duì)水中有機(jī)質(zhì)進(jìn)行氧化反應(yīng)，降低污水中有機(jī)質(zhì)含量，再通過(guò)混凝劑去除污水中懸浮雜質(zhì)，確保污水處理符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。污水處理的化學(xué)氧化劑主要有CL2、KMnO4、O3等。在傳統(tǒng)化學(xué)氧化處理中多使用CL2作為氧化劑處理污水，降低污水中有機(jī)質(zhì)含量，但是經(jīng)化學(xué)反應(yīng)生成新的物質(zhì)三氯甲烷，其對(duì)人體有致癌的可能性。

現(xiàn)階段，科學(xué)家開(kāi)始關(guān)注其他氧化劑處理污水。在污水中加入KMnO4可以對(duì)污水中低分子有機(jī)物進(jìn)行分解，再加入混凝劑，出現(xiàn)粗大顆粒，使水質(zhì)比其它混凝劑處理效果明顯。據(jù)徐景翼、章琪分別對(duì)KMnO4處理污水進(jìn)行研究，其得出KMnO4可以有效地去除污水中的藻類(lèi)、有機(jī)質(zhì)、濁度等，并可以降低加入混凝劑的投入量，增加污水處理經(jīng)濟(jì)效益。但是化學(xué)預(yù)氧化處理工藝需要投入藥劑，增加處理成本，且在一定程度上降低水質(zhì)。

深度處理技術(shù)

污水深度處理技術(shù)主要是在進(jìn)行常規(guī)的處理之后，對(duì)出水繼續(xù)進(jìn)行處理，清理出水中常規(guī)工藝未能有效去除的雜質(zhì)或其他有機(jī)物質(zhì)，從而提高出水的品質(zhì)，增強(qiáng)出水的應(yīng)用范圍。

1.膜過(guò)濾深度處理技術(shù)

微過(guò)濾深度處理工藝主要通過(guò)微濾、超濾、納濾、反滲透等多項(xiàng)工藝，實(shí)現(xiàn)污水的高度凈化，很大程度上去除污水中的異味、細(xì)菌、有機(jī)物等，它在市政污水處理工藝中有很大的市場(chǎng)應(yīng)用空間。

表1 為微濾、超濾污水處理工藝實(shí)例

工藝微濾超濾

污水狀況污水濁度等級(jí)為15～70 NTU，污水中含有CODMn 的范圍為5.17～6.18 mg·L-1，有機(jī)物總質(zhì)量濃度為3.6～5.4 mg·L-1，UV254 0.108～0.121 cm-1污水氨氮質(zhì)量濃度為1.22 mg·L-1濁度8.6～60 NTU，UV254 0.123～ 0.167 cm-1；

工藝條件高錳酸鉀投加量0.3 mg·L-1，硫酸鋁投加量20 mg·L-1，絮凝反應(yīng)時(shí)間20 min硫酸鋁投加量為1 mg·L-1、PAC 投加量為27.8 mg·L-1

出水狀況出水濁度<0.1NTU，CODMn <3 mg·L-1，TOC去除率為22% ，UV254去除率為35%污水濁度去除率在95%以上，對(duì)UV254和TOC 的去除率穩(wěn)定在60%和40%

2.光催化氧化深度處理法

其主要是利用太陽(yáng)光譜中近似紫外光部分將污水中有毒有機(jī)物分解為二氧化碳和水，從而去除污水的有毒危害，目前，我國(guó)針對(duì)光催化氧化技術(shù)主要應(yīng)用在實(shí)驗(yàn)室中。在未來(lái)，需要注重研究高強(qiáng)度的光催化劑，避免光催化劑出現(xiàn)中毒現(xiàn)象，以增強(qiáng)光催化水質(zhì)的質(zhì)量和效率。從而推進(jìn)市政污水處理工藝的快速發(fā)展，實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)性利用。

結(jié)論

綜上所述，隨著水質(zhì)污染程度逐漸嚴(yán)重，對(duì)微污染水源水處理技術(shù)的研究成為現(xiàn)階段急需重視的新科研方向，而生物氧化處理、化學(xué)氧化處理、強(qiáng)化混凝處理、活性炭深度處理等技術(shù)，促進(jìn)了微污水處理技術(shù)的發(fā)展，為我國(guó)改善水質(zhì)提供了可靠的技術(shù)保障。

（作者單位：新疆建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院）

作者簡(jiǎn)介：胡世琴（1967-），女，重慶人，副教授，碩士學(xué)位，（全國(guó)注冊(cè)公用設(shè)備工程師（給排水）），研究方向：給排水工程技術(shù)、職業(yè)教育。