微污染水处理技术及研究进展

朱 进

(山西潞安焦化有限责任公司，山西 长治 047599)

引 言

随着人们生活水平的提高，人们对饮用水源水的品质要求不断提升，微污染水处理技术成为当前研究的热点。调查显示，我国50%以上的水源受到污染，水源中微污染物质由各种难降解的化学物质组成，这些低浓度、高毒性的污染物直接威胁到人们饮用水安全，给我国居民带来严重的健康隐患[1]。

常规水处理工艺包括混凝、沉淀、过滤和消毒，它主要去除的是水体中的细菌和浊度，对于其中的溶解性微污染物的去除效果不明显[2]，因此，非常有必要在常规处理工艺的基础上增加一些预处理技术，强化常规工艺技术或深度处理技术。

1 预处理技术

当前，微污染水预处理技术主要包括生物预处理和化学预处理技术。

生物预处理技术是通过在常规水处理工艺前另外增加某种生物处理技术，利用微生物的代谢作用，初步去除受污染水体中的可溶性有机物、氨氮、亚硝酸盐、铁、锰等污染物。生物预处理在实际运行中较难实现，首先，生物预处理技术需要较高的有机物浓度，而微污染水体中有机物浓度很低，无法满足微生物的生存需求，造成较低的预处理效率。其次，微生物及其代谢产物进入水体后，会对人体健康带来一定的影响。故生物氧化预处理在实际工程中并未能得到广泛的应用。

化学氧化预处理技术是通过投加氯气、高锰酸钾、高铁酸钾、臭氧等氧化性较强的物质，使水中有机污染物结构分解或破坏，再进行混凝沉淀及后续的过滤和消毒等常规处理。

向水体中投加大量氯，水体中会产生三氯甲烷等有毒有害物质，这些物质有致癌作用，对人体健康带来潜在的危险。而水体经高锰酸钾氧化处理后，会生成一些碱基置换突变物前驱物等中间产物，这些物质在后续氯化消毒过程中将会转化为致突变物，从而增加出水的致突变活性[3]。臭氧具有极强的氧化能力，它可以在水中迅速分解，生成具有很强氧化特性的羟基自由基，羟基自由基可使水中的大部分有机物氧化降解，且水体中不会残留其他副产物。目前，臭氧预处理技术已得到广泛的研究运用。

2 强化常规处理技术

微污染水强化技术主要是通过调整混凝条件和絮凝条件，以提高水中有机污染物的去除。根据污水水质，改变投加的混凝剂种类和投加浓度，且采用合适的絮凝剂，增加有机颗粒的吸附、架桥作用，提高絮体的去除率。

微污染水中常用的混凝剂有聚合硫酸铁、硫酸铝、聚合硫酸铝、聚合氯化铝、粉末活性炭、高锰酸钾、高铁酸钾等，这些物质对水中溶解性低分子有机物、NH3-N、亚硝酸盐等污染物有较强的去除效果。强化混凝技术中通常要加入聚丙烯酰胺等新型高分子絮凝剂，通过网捕、扫裹、吸附、共沉等一系列过程，增加絮凝体的凝聚作用，从而提高污染物的去除。

3 深度处理技术

3.1 光催化氧化技术

光催化氧化技术是以H2O2和O3为氧化剂，在紫外光辐射下，通过系统中产生的自由基使有机物得以氧化降解。UV/H2O2体系属于均相高级氧化体系，该体系作用机理是H2O2在紫外光照射下，产生羟基自由基，羟基自由基可以无选择性地去除大部分难降解有机污染物，且H2O2的分解产物是水和氧气，该过程不会产生二次污染，具有很大的应用价值。

杜振齐等[4]综合论述了UV/H2O2工艺降解饮用水中有机微污染物的研究进展，通过概述UV、天然有机物浓度、溶液pH值、H2O2初始浓度、目标物初始浓度和水溶液中无机阴离子等因素对UV/H2O2工艺降解有机微污染物的影响，对UV/H2O2工艺转化产物问题、运行成本问题等现状进行了分析，论证了UV/H2O2工艺处理微污染水的可行性。

3.2 膜过滤技术

在微污染水处理技术中，膜过滤技术起着重要作用，膜可以有效去除污染水体中的消毒副产物、色度、细菌和异味等，对污水进行深度处理。大量研究表明，微污染水经膜过滤技术处理后，水体浊度能够达到国家相关用水标准，且细菌含量少，经过后续的消毒处理后，出水可完全达到饮用水标准。 常用的膜过滤技术有超滤，微滤，纳滤技术等。

膜在操作过程中易于堵塞和污染，且膜过滤技术的投资成本高。 但是，随着技术的发展和膜清洗方法的改进，膜堵塞和膜污染等问题得到了有效解决，膜的市场价格逐渐下降，因此，膜过滤技术目前得到了越来越广泛的应用。

3.3 活性炭深度处理技术

活性炭深度处理技术包括活性炭吸附、生物活性炭技术等，其中应用较为普遍的是生物活性炭技术，该技术是利用活性炭吸附作用和附着在其上的微生物的氧化降解作用，达到降解水中有机污染物的作用。生物活性炭技术可以增加水体中溶解性有机污染物的去除，从而提高污水的质量，目前该技术在工程运用中较为成熟。

4 微污染水处理技术研究进展

由于膜分离技术在操作过程中易于堵塞和污染，因此通常与其他水处理技术结合使用。大量研究表明，膜技术与其他水处理技术的结合可以减少膜污染，增加膜的使用周期。另一方面，可以加强对有机污染物的处理，提高污染物的去除。

李博文等[5]通过臭氧-陶瓷膜组合工艺对微污染原水进行了研究，结果表明，臭氧投加量为2 mg/L时，陶瓷膜对COD的去除率分别达到29.2%、24.7%、19.5%，UV254去除率分别为40.0%、36.7%、41.3%。且与单独膜过滤相比，陶瓷膜(截留分子量分别为15 000、50 000、150 000)经过1 mg/L～4 mg/L臭氧的预处理后，膜通量分别提升1.2%～2.6%、6.0%～10.5%、4.2%～8.4%，有效减轻膜污染的同时提高微污染物的去除。

李伟英等[6]通过采用微絮凝-金属微滤膜组合工艺对微污染水进行处理，实验结果显示，微絮凝-金属微滤膜组合工艺对微污染水的浊度、UV254以及CODMn去除效率分别为97.6%、80.0%和63.1%。当选用0.3 μm金属膜滤芯时，膜比通量逐渐从44.44 L/m2·h·kPa增至58.33 L/m2·h·kPa。

欧思颖[7]则通过粉末活性炭和负载催化剂的陶瓷膜组合工艺对微污染原水中多种污染物的处理效果进行研究，结果表明，与单一陶瓷膜工艺相比，陶瓷膜上负载催化剂后，氨氮、浊度、CODMn、TOC去除率分别提高了21.3%，3.2%，27.5%和37.0%。这说明活性炭与膜组合工艺能够提高微污染水的去除，且经活性炭处理后对膜污染问题有很大的减轻作用。

5 结语

随着微污染水中污染物成分越来越复杂，微污染水处理技术已成为水处理行业专家学者普遍关注的研究热点。常规的净水技术已不能达到相关用水标准，膜过滤技术可以有效去除污染水体中的消毒副产物前质、细菌和异味、色度等，这是化学预处理方法所不能企及的。试验证明，膜技术与其他水处理技术的结合可以在提高有机污染物去除的同时减少膜污染，增加膜的使用周期。后续的研究中，应试图将其他预处理技术与膜过滤相结合，继续加大微污染水处理技术的研究力度，保障饮用水源水的质量和安全。