微污染源水源水的净化技术现状及发展趋势

彭雪　毛维*

（军委后勤保障部工程兵第四设计研究院北京100036）

微污染源水源水的净化技术现状及发展趋势

彭雪毛维*

（军委后勤保障部工程兵第四设计研究院北京100036）

随着经济的发展，工业企业的数量以及工业企业对环境的污染影响也呈现上升趋势。但是，许多工厂企业追求经济利益，减少对废气、废水排放的控制金额投入，从而提高了对设备的破坏。与此同时，对于水源而言，微污染是非常严重的一种污染类型，其主要是水源中含有一定含量的MX、THMS等致癌物质，将会严重的影响人体的生命健康。对此，本文主要分析了微污染源水源水的净化技术现状以及对应的发展趋势。

微污染水；净化技术；现状及发展

随着我国对污染的重视度以及环保事业的快速发展，水源净化的应用以及普及程度越来越广泛。随着我国工业企业越来越多，各类污染情况也越来越严重,其中对水资源的污染最为重要。微污染源水源的污染主要是COD、TOC、UVzs4等有机物，并且这些有机物的含量越高表示该水源的污染指标越高，污染情况越恶劣。在我国，微污染源水源净化技术主要有三大类，分别为物理技术、化学技术以及生化预处理技术。这三大类微污染源水源处理技术各有自身的优劣势，本文主要详细分析这三大类水源净化技术。

1　物理净化技术

1.1吹脱净化技术

吹脱是物理净化技术当中较为常见的一种，其主要是利用水源当中的溶解化合物的平衡浓度与实际浓度之间的差别对水源进行净化，吹脱净化技术的优势主要是结构简单，容易实现，技术较为成熟，使用普遍以及净化氨氮含量的效果非常好，但是缺点在于能源的消耗较高，极容易发生二次污染，在吹脱过后，设备上容易出现积垢现象[1]。吹脱净化技术用于净化一些含有较多挥发性化合物的水源中，使用填料塔实行曝气吹脱的净化效果非常明显。在早期，空气吹脱主要是应用在H2S等具有一定挥发性化合物的水源中[2]。在当前，空气吹脱技术已经能够良好的应用在二氯甲烷、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吸附净化技术

吸附净化技术主要是使用吸附力较强的物质净化水中的污染物，当前主要使用水源水处理的吸附剂主要有：离子交换树脂、活性氧化铝、硅藻土、活性炭（AC）以及二氧化硅等[3]。对于这些材料而言，使用最为普遍、效果最好的便是活性炭，除此之外，活性炭还具备非常强的除臭能力。

活性炭具备非常强的净化能力，在水中，对于一些污染物有着非常强的亲和力，是一种非常有效的净化技术之一。有许多相关报道证明，活性炭在水中的吸附力相对于路面而言更强，是水中杂质净化效果最佳的一种净化方式[4]。活性炭的价格并不高，但是作用却非常广泛，能够用于放射性污染物、农药、除臭、除味、除色以及预氧化等等，能够有效地控制水源当中的氯气生成量。

1.3膜过滤净化技术

膜过滤净化技术是一种新型的净化技术，主要是用于提纯、浓缩以及高分离中[5]。膜过滤净化技术主要是利用人工合成或者天然的高分子薄膜作为介质，在化学位差或者外界能量的推动力影响之下，对多组分或双组份溶液进行分级提纯、过滤分离以及富集处理等处理方式。膜过滤净化法在国外的使用时间非常在，在我国主要是2000年之后才普及。当前较为常见的膜过滤法主要有：电渗析、微滤、反渗透、液膜、纳滤、渗透蒸发、超滤以及近两年才研发出的毫微滤技术。膜过滤净化技术从跟能上分析，主要是应用在净化色度、农药、表面活性剂等等。纳滤膜主要应用在500左右的有机物净化中，但是微滤膜以及超滤膜则可以净化一些腐殖酸分子量大于1000的有机物。对此，膜过滤净化技术则是物理净化技术中饮用水水质净化最有效的一种。膜过滤净化技术能够将腐殖酸、为例等大分子有机物净化掉，但是对于一些酸、酚类等含氧有机物却无法达到净化效果。

2　化学净化技术

2.1预氧化技术

预氧化技术主要是指在水源中加入较强的氧化剂，借助强氧化剂的氧化能力，净化掉水中的有机污染物，从而提升混凝沉淀的最终效果[6]。当前较为常见的氧化剂主要有高锰酸钾、臭氧以及氯气。

预氧化技术在以往并不受重视，受重视是在发现氯消毒技术会产生危害物质之后才开始[7]。预氧化技术中，臭氧是当前使用最普遍的新型氧化剂，臭氧能够有效地提升水源本质的生化性，有助于提升絮凝效果，控制混凝剂的成本投入，针对臭氧在水源净化中的效果主要有以下三点：（1）臭氧对水中的一些常见污染物的净化效果并不是非常理想。例如，多氯联苯、四氯化碳等物质的氧化效果并不好，除此之外，在净化过程中还有一定可能产生乙酸、铁氰化合物等，从而出现更多的不完全氧化产物；（2）如果臭氧的投入量不足，则无法有效的净化水中的氨氮，如果水当中的有机氮含量过高，臭氧还有可能将有机氮氧化成为氨氮，从而使水中的氨氮含量更高；（3）在含有有机物的水中使用臭氧进行预氧化处理之后，有可能导致大分子有机物分解成为小分子，并且在分解过程中产生中间产物，在一定条件之下也有可能发生变异，产生突变物。

由此可见，预氧化技术虽然能够净化水中的色、嗅、味，并且对于一些酮类、醛类化合物的效果非常好，但是如果投入量不足则极有可能导致许多的负面产物出现。

2.2光化学氧化法

光化学氧化法主要是在光辐射以及化学氧化的同时作用之下，使氧化能力以及氧化反应速度在单独的化学辐射、氧化相比有显著的提升的一种水处理技术[8]。光氧化法主要是使用紫外线作为辐射源和辐射手段，并且在水中预先投入一定含量的氧化剂，例如高锰酸钾、过氧化氢或者一些催化剂等，之后便能够消除水中的腐殖质、色、味等。光化学氧化法对降解困难并且具备一定毒性的小分子有机物的净化效果非常好，光氧化反应能够让水产生大量的高活性的自由基，通过自由基破坏有机物自身结构，最终达到净化的目的。光化学氧化法在实际的应用中主要有：光催化氧化、光敏化氧化等。

3　生物预处理净化技术

3.1塔式生物滤池

塔式生物滤池的应用主要是依靠轻质滤料的研发与使用[9]。生物塔滤能够提升滤池的密度，达到分层目的，然后再分层防止填料。塔式生物滤池能够克服常规生物滤池在非曝气状态溶解氧不足的情况。在国外，普遍是使用塑料材质大孔径波纹孔板滤料建立塔式生物滤池，而在我国，则是将环氧树脂固态玻璃钢蜂窝填料作为主要净化手段。塔式生物滤池的净化原理主要是利用填料表面的生物膜新陈代谢所实现的。塔式生物滤池进行微污染源水源的处理优势在于产水量较多、占地面积较少以及负荷高，并且对水质的突变适应性、冲击负荷水量的承受能力也较高。但是仍然有相应的缺陷，缺点就在于对能源的依靠较高，动力的消耗量非常大，建设的初始成本投资较多，在运行过程中的也不便于管理。

3.2生物接触氧化法

生物接触氧化法是水源水的有效预处理工艺之一，生物接触氧化法最初是70年代初日本研究者所提出的，并在最初的实验中就有着显著的效果。生物接触氧化法用于微污染净化的基本原理与一般生物膜法有较为类似的原理，简单的说就是利用生物膜吸附微污染水中的有机物，在吸氧的情况下将有机物由微生物氧化分解，从而净化微污染水。

生物接触氧化法相对于其他净化方式而言，其主要具备三大特点：（1）生物接触氧化法净化微污染水的时间非常短，普遍只需要0.5h左右即可达到活性污泥工艺的10h净化效果。生物接触氧化法主要依靠生物膜，将氧化池分为两个层面，接触层与沉淀层，接触层主要是吸附沉淀层所沉淀下来的污染物。这样的方式便于之后的清洗；（2）生物接触氧化法的填料面积比较大，池内的充氧料件相对较好，池内容积的生物固体量比较高，所以，生物接触氧化池有着非常高的容积负荷，能够在一时间内完成大量的微污染水处理；（3）生物接触氧化池处理微污染水之后，池内所剩余的沉淀杂质量比较少，几乎不存在污泥膨胀的问题，对于管理而言有着绝对的优势；（4）因为生物接触池的生物固体量比较多，并且水流完全混合，所以生物接触氧化法对于水量、水质的变化有着非常强的适应能力。

近些年，生物接触氧化预处理的微污染源水源水净化技术逐渐开始受到社会各界关注，其中对微型后生动物的控制与大量生长等问题尤为火热。生物接触氧化处理池出水水质的质量主要由生物降解、生物絮凝以及曝气氧化等三方面组成，理想的预处理池必须要这三个方面相结合，相互促使、联系，使三者均能达到最佳发挥。

4　微污染源水源水的净化技术发展趋势

有上述多种净化手段可以看出，生物预处理联合物理预处理是一种高效、经济并且安全的净化方式，主要是通过BOM降低甚至消除输水管网中的菌群成长可能性，最终达到消毒的目的，最终降低THMS的形成。通过降低Zeta电位控制混凝剂的消耗。而对于NH3-N以及其他有机污染物有着显著的处理效果，特别是在多个工艺联合使用之后，对降低应用水突变活性的效果也非常好。同时，生物预处理联合物理预处理是一种投资较低、见效较快的方式。因此，生物预处理联合物理预处理的组合处理是当前微污染水源的首要处理方式选择之一。除此之外，生物预处理联合物理预处理应用在微污染水源的净化中，特点在于微生物消除效果强、不容易发生二次污染、能源消耗低、净化成本较低。

对于生物接触氧化法这类净化方法，笔者推荐两个改进方法：（1）使用更加科学、先进的微生物载体；（2）改善或创新生物处理池以及填料的排泥方式。

5　结语

综上所述，物理净化技术以及化学净化技术的净化效率都较高，特别是联合使用两种净化技术时，对于几乎所有的难解物质都有着非常有效的净化效果，利用高效率的氧化技术，能够净化掉水中的绝多数有机物，并且还能够有效的控制水的活性，防止水质发生变异。但是不论是物理技术还是化学技术，其需要使用到的设备都非常复杂，其操作条件以及运行要求都非常高。对此就引出了新的成本问题，所以，想要实现净化技术的净化意义，就必然需要更深层次的研究。

[1]张晋.人工浮岛技术对微污染水源水净化作用的试验研究[D].重庆大学,2010.

[2]林海,晏许超,熊国红.粉末活性炭吸附与微滤工艺净化微污染水源水研究[J].商品与质量:学术观察,2011(9):1097-1097.

[3]李思敏,赵静霄,唐珍芳.高锰酸盐复合药剂预氧化对微污染源水的净化效果[J].中国给水排水,2012,28(5):250-252.

[4]曹蕾,魏家泰.生物活性炭纤维工艺在微污染水源处理中的应用[J].环境监测管理与技术,2008,20(5):144-147.

[5]陈煜权,左倬,郭萧.立体式人工湿地处理微污染源水的应用与研究[J].安徽农业科学,2012(30):14918-14921.

[6]范晓利.活性炭在微污染源水质处理技术的应用[J].黑龙江科技信息,2015(4):164-165.

[7]李丹梅.O3/UV-BAC组合工艺处理农村微污染水源水的研究[D].华中科技大学,2011.

[8]左倬,胡伟,朱雪诞.不同季节表流湿地对微污染原水的净化效果分析[J].人民长江,2013,44(19):391-395.

[9]李秋瑜,胡中华,刘亚菲.生物活性炭纤维处理微污染源水[J].环境保护科学,2005,31(6):434-436.

彭雪（1980—），女，北京人，本科，工程师，研究方向：污水处理。

毛维（1980—），男，江苏人，硕士研究生，工程师，研究方向：水质分析。