微污染水處理技術及研究進展

朱 進

(山西潞安焦化有限責任公司，山西 長治 047599)

引 言

隨著人們生活水平的提高，人們對飲用水源水的品質要求不斷提升，微污染水處理技術成為當前研究的熱點。調查顯示，我國50%以上的水源受到污染，水源中微污染物質由各種難降解的化學物質組成，這些低濃度、高毒性的污染物直接威脅到人們飲用水安全，給我國居民帶來嚴重的健康隱患[1]。

常規水處理工藝包括混凝、沉淀、過濾和消毒，它主要去除的是水體中的細菌和濁度，對于其中的溶解性微污染物的去除效果不明顯[2]，因此，非常有必要在常規處理工藝的基礎上增加一些預處理技術，強化常規工藝技術或深度處理技術。

1 預處理技術

當前，微污染水預處理技術主要包括生物預處理和化學預處理技術。

生物預處理技術是通過在常規水處理工藝前另外增加某種生物處理技術，利用微生物的代謝作用，初步去除受污染水體中的可溶性有機物、氨氮、亞硝酸鹽、鐵、錳等污染物。生物預處理在實際運行中較難實現，首先，生物預處理技術需要較高的有機物濃度，而微污染水體中有機物濃度很低，無法滿足微生物的生存需求，造成較低的預處理效率。其次，微生物及其代謝產物進入水體后，會對人體健康帶來一定的影響。故生物氧化預處理在實際工程中并未能得到廣泛的應用。

化學氧化預處理技術是通過投加氯氣、高錳酸鉀、高鐵酸鉀、臭氧等氧化性較強的物質，使水中有機污染物結構分解或破壞，再進行混凝沉淀及后續的過濾和消毒等常規處理。

向水體中投加大量氯，水體中會產生三氯甲烷等有毒有害物質，這些物質有致癌作用，對人體健康帶來潛在的危險。而水體經高錳酸鉀氧化處理后，會生成一些堿基置換突變物前驅物等中間產物，這些物質在后續氯化消毒過程中將會轉化為致突變物，從而增加出水的致突變活性[3]。臭氧具有極強的氧化能力，它可以在水中迅速分解，生成具有很強氧化特性的羥基自由基，羥基自由基可使水中的大部分有機物氧化降解，且水體中不會殘留其他副產物。目前，臭氧預處理技術已得到廣泛的研究運用。

2 強化常規處理技術

微污染水強化技術主要是通過調整混凝條件和絮凝條件，以提高水中有機污染物的去除。根據污水水質，改變投加的混凝劑種類和投加濃度，且采用合適的絮凝劑，增加有機顆粒的吸附、架橋作用，提高絮體的去除率。

微污染水中常用的混凝劑有聚合硫酸鐵、硫酸鋁、聚合硫酸鋁、聚合氯化鋁、粉末活性炭、高錳酸鉀、高鐵酸鉀等，這些物質對水中溶解性低分子有機物、NH3-N、亞硝酸鹽等污染物有較強的去除效果。強化混凝技術中通常要加入聚丙烯酰胺等新型高分子絮凝劑，通過網捕、掃裹、吸附、共沉等一系列過程，增加絮凝體的凝聚作用，從而提高污染物的去除。

3 深度處理技術

3.1 光催化氧化技術

光催化氧化技術是以H2O2和O3為氧化劑，在紫外光輻射下，通過系統中產生的自由基使有機物得以氧化降解。UV/H2O2體系屬于均相高級氧化體系，該體系作用機理是H2O2在紫外光照射下，產生羥基自由基，羥基自由基可以無選擇性地去除大部分難降解有機污染物，且H2O2的分解產物是水和氧氣，該過程不會產生二次污染，具有很大的應用價值。

杜振齊等[4]綜合論述了UV/H2O2工藝降解飲用水中有機微污染物的研究進展，通過概述UV、天然有機物濃度、溶液pH值、H2O2初始濃度、目標物初始濃度和水溶液中無機陰離子等因素對UV/H2O2工藝降解有機微污染物的影響，對UV/H2O2工藝轉化產物問題、運行成本問題等現狀進行了分析，論證了UV/H2O2工藝處理微污染水的可行性。

3.2 膜過濾技術

在微污染水處理技術中，膜過濾技術起著重要作用，膜可以有效去除污染水體中的消毒副產物、色度、細菌和異味等，對污水進行深度處理。大量研究表明，微污染水經膜過濾技術處理后，水體濁度能夠達到國家相關用水標準，且細菌含量少，經過后續的消毒處理后，出水可完全達到飲用水標準。 常用的膜過濾技術有超濾，微濾，納濾技術等。

膜在操作過程中易于堵塞和污染，且膜過濾技術的投資成本高。 但是，隨著技術的發展和膜清洗方法的改進，膜堵塞和膜污染等問題得到了有效解決，膜的市場價格逐漸下降，因此，膜過濾技術目前得到了越來越廣泛的應用。

3.3 活性炭深度處理技術

活性炭深度處理技術包括活性炭吸附、生物活性炭技術等，其中應用較為普遍的是生物活性炭技術，該技術是利用活性炭吸附作用和附著在其上的微生物的氧化降解作用，達到降解水中有機污染物的作用。生物活性炭技術可以增加水體中溶解性有機污染物的去除，從而提高污水的質量，目前該技術在工程運用中較為成熟。

4 微污染水處理技術研究進展

由于膜分離技術在操作過程中易于堵塞和污染，因此通常與其他水處理技術結合使用。大量研究表明，膜技術與其他水處理技術的結合可以減少膜污染，增加膜的使用周期。另一方面，可以加強對有機污染物的處理，提高污染物的去除。

李博文等[5]通過臭氧-陶瓷膜組合工藝對微污染原水進行了研究，結果表明，臭氧投加量為2 mg/L時，陶瓷膜對COD的去除率分別達到29.2%、24.7%、19.5%，UV254去除率分別為40.0%、36.7%、41.3%。且與單獨膜過濾相比，陶瓷膜(截留分子量分別為15 000、50 000、150 000)經過1 mg/L～4 mg/L臭氧的預處理后，膜通量分別提升1.2%～2.6%、6.0%～10.5%、4.2%～8.4%，有效減輕膜污染的同時提高微污染物的去除。

李偉英等[6]通過采用微絮凝-金屬微濾膜組合工藝對微污染水進行處理，實驗結果顯示，微絮凝-金屬微濾膜組合工藝對微污染水的濁度、UV254以及CODMn去除效率分別為97.6%、80.0%和63.1%。當選用0.3 μm金屬膜濾芯時，膜比通量逐漸從44.44 L/m2·h·kPa增至58.33 L/m2·h·kPa。

歐思穎[7]則通過粉末活性炭和負載催化劑的陶瓷膜組合工藝對微污染原水中多種污染物的處理效果進行研究，結果表明，與單一陶瓷膜工藝相比，陶瓷膜上負載催化劑后，氨氮、濁度、CODMn、TOC去除率分別提高了21.3%，3.2%，27.5%和37.0%。這說明活性炭與膜組合工藝能夠提高微污染水的去除，且經活性炭處理后對膜污染問題有很大的減輕作用。

5 結語

隨著微污染水中污染物成分越來越復雜，微污染水處理技術已成為水處理行業專家學者普遍關注的研究熱點。常規的凈水技術已不能達到相關用水標準，膜過濾技術可以有效去除污染水體中的消毒副產物前質、細菌和異味、色度等，這是化學預處理方法所不能企及的。試驗證明，膜技術與其他水處理技術的結合可以在提高有機污染物去除的同時減少膜污染，增加膜的使用周期。后續的研究中，應試圖將其他預處理技術與膜過濾相結合，繼續加大微污染水處理技術的研究力度，保障飲用水源水的質量和安全。