饮用水重金属污染应急处理技术的思路

赵宸宇

中北大学化工与环境学院

饮用水重金属污染应急处理技术的思路

赵宸宇

中北大学化工与环境学院

工业行业的高速发展在为人们带来便利的同时，也对生态环境产生了破坏性的影响。尤其是重金属的排放严重污染了人们生活用水，导致水污染环境突发事件频繁发生，对人类健康造成威胁与伤害，不利于社会稳定发展。对此，明确水体重金属污染现状，并采用有效措施，包括物理应急处理技术、生物应急处理技术、化学应急处理技术、新工艺技术等进行治理具有重要现实意义。基于此，本文对饮用水重金属污染应急处理技术进行了分析与讨论。

饮用水；重金属污染；应急处理技术

引言

重金属对水体水源具有严重污染性，并在一定程度上威胁着人类的生命健康。目前，我国正处于水污染突发事件高发期，饮用水重金属污染已经严重影响了人们的日常生活与社会的稳定发展，成为新时期环境保护的重点工作之一。由此可见，对饮用水重金属污染应急处理技术的研究至关重要。

1 水体重金属污染现状

目前对于重金属并无明确定义，一般是将密度大于5g/cm3等金属称之为重金属。而饮用水重金属污染则是指水体水源中重金属或重金属化合物的含量超过正常指标而形成的污染。通常情况下饮用水较常见的重金属污染主要由砷（As）、汞（Hg）、镉（Cd）、铬（Cr）、铅（Pd）等等，这些重金属多来源于工业、化工业、冶金行业等废弃物或污水的排放[1]。由于重金属稳定性较强，在水体中不易降解，因此通过直接或间接作用对人体生命健康具有严重的威胁性。近年来据有关调查与统计显示，我国水污染突发事件每年可达上百起，尤其是广东、广西、四川、贵州、湖南等金属矿产资源丰富地区，水体重金属污染事件频繁发生。如，“广东北江镉污染事件（2005）”，“贵州都柳江砷污染事件（2008）”、“陕西宝鸡血铅污染事件（2009）”、“云南曲靖铬污染事件（2011）”、“广东武江锑污染事件（2011）”、“广西龙江河镉污染事件（2012）”等等。由此可见，对饮用水重金属污染应急处理技术的研究具有重要现实意义。

2 饮用水重金属污染应急处理技术

2.1 饮用水重金属安全指标

重金属污染通过饮用水对人类生命健康产生了严重的威胁与损害。对此，为保障饮用水安全性，避免饮用水污染突发事件影响性的扩大，我国以及其他国家针对饮用水卫生标准以及饮用水安全重金属指标制定了明确的规定，详细情况可见表1。

由表1可知，我国所规定的饮用水重金属指标标准已经与国际实现了接轨，正在一定程度上对我国饮用水检测与管理工作提出了更高的要求[2]。净水厂传统的饮用水重金属处理工艺技术已经无法满足标准需求，在现有技术的基础上进行强化，提升饮用水重金属应急处理技术水平已成为水厂现代化建设与发展的必然趋势，也是相关工作人员研究的重点课题，意义深远。

2.2 饮用水重金属污染应急处理技术原则

在饮用水重金属污染治理中，尤其是突发事件的应急处理，其技术的应用与选择应遵循一定的原则，应以提升质量效果，保证治理工作的长效发展。其一，保证饮用水重金属污染应急处理技术应用后，产生的物质具备稳定性，不易被在此分解或被植物或生物吸收；其二，注重应急处理技术的经济效益，尽量保证用最小的投资取得最大的效率；其三，在饮用水重金属污染治理过程中不免对环境或水源形成二次污染与破坏；其四，保证应急处理方案或技术应用操作的易于实践与操作[3]。

2.3 饮用水重金属污染应急处理技术

在饮用水中重金属常以多元化化学形态与物理机理存在，对此在进行饮用水重金属污染应急处理时，需根据实际情况合理选用合理的处理方法进行饮用水中重金属去除，用以达到国家规定指标。现阶段，常见的饮用水重金属污染应急处理技术主要有物理处理技术、生物处理技术、化学处理技术以及新工艺技术。基于此，笔者在实例研究的基础上，对饮用水重金属污染应急处理技术的思路分析如下。

表1 不同地区饮用水卫生标准典型重金属限值对比

2.3.1 物理应急处理技术

怪味胡豆中不具有其他怪味食品的酸味，说明用“集酸、甜、麻、辣、咸、鲜、香七味于一体”的复合味并不能准确地描述怪味食品的风味特征。因此，有必要参考豆味、烟熏味和青草味的研究方法[28-30]，通过对不同品种的怪味食品进行全面的定量描述分析，建立出怪味的感官描述词，对于理解怪味和开发怪味食品具有一定的参考意义。

在依据国家相关规定，如《重金属污染综合防治规划》、《生活饮用水卫生标准》等基础上，进行原应急处理技术改造，通过引进先进的检验设备，构建监测与预警系统对饮用水进行动态监管与控制。并根据饮用水中重金属检测结果，在遵循饮用水重金属污染应急处理原则的基础上，采用相应技术进行防治。

例如，关于物理应急处理技术的应用，其原理在于不改变重金属化学形态的基础上进行吸附、分离、浓缩等处理。因此，常见的物理应急处理技术有吸附法、膜分离法以及离子交换树脂法等等。

其中吸附法主要是指通过借助表面积较大或表面能较高的材料，如硅藻土、活性炭等对饮用水中重金属进行吸附、分离，在水污染治理的预处理或深度处理工艺中具有普遍应用。物理吸附法在一定程度上具有反应迅速、适应性强等优势，但由于多数吸附材料价格较高且使用寿命较短，因此在具体应用时，需结合具体情况进行合理选用。

膜分离法则是通过利用特殊的膜材料，在外力的推动下将水体中含有的某种重金属或饮用水进行渗透分离。相对于传统重金属处理技术而言，膜分离法适用性较广且不会产生二次污染。但是在使用该方法的过程中，应注重膜电极运行后的腐蚀问题，以及不同膜对不同重金属去除的可行性问题。

离子交换树脂法重金属去除原理是通过树脂中“氨基”、“羟基”等活性基团与水体中重金属离子进行交换，通过处理将技术离子从已经交换的树脂上进行转移，达到水体重金属去除目的[4]。因此，离子交换树脂法具有重复利用性，其成本低且交换容量大，在饮用水重金属污染应急处理中具有重要应用价值。

2.3.2 生物应急处理技术

生物法是饮用水重金属污染应急处理中常见的一类方法。主要是借助植物或微生物具备的重金属絮凝、重金属富集以及重金属吸收等功能进行重金属水体分离与去除。其中微生物絮凝法主要是指在微生物或微生物代谢物絮凝作用下，对水体重金属进行去除的方法，该方法具有安全、无毒、无二次污染等优势。例如，利用BM菌去除Zn、Cu等重金属。而生物吸附法则主要是指借助微生物菌体本身的组织成分与化学结构对水体中的重金属离子进行吸附，辅助物理分离技术对重金属进行分离去除的方法。在应用该方法时需注重微生物菌体本身是否具有危害性，通过综合考虑后进行具体应用。

化学应急处理技术则是通过改变重金属化学形态，基于化学反应进行重金属离子去除的方法。常见的化学应急处理方法主要有化学沉淀法、电解法、氧化还原法以及混凝法等等。其中化学沉淀法则是依据重金属化学特性，借助一定的化学药剂使重金属发生化学反应后形成不溶于水的重金属化合物，经过沉淀，达到重金属去除目的的方法。因此针对不同的重金属需选用不同的药剂进行实践操作，现阶段常见的化学沉淀技术有“中和沉淀技术”、“铁氧体共沉淀技术”、“中和凝聚沉淀技术”、“硫化物沉淀技术”等等。例如，在去除水体中的铊时，则可利用“预氧化混凝沉淀技术”进行去除，即通过添加氧化剂使一价铊发生氧化反应形成不溶于水的氢氧化铊沉淀物，并通过过滤进行沉淀物去除。目前，应急除铊技术已在我国众多地区水污染事件中广泛应用，并取得了良好效果。

此外，在饮用水重金属污染应急处理中，电解法的应用性较广也是现今较为成熟的一种水体重金属处理技术。电解法的应用原理主要在于，使水体水源中的重金属离子阴阳两极发生氧化还原反应，从而将重金属离子从水体中分离出来，进行处理去除的方法。

由于多数电解液存在二次污染性，且重金属离子去除效率不高，因此在实践应用时，需搭配其他方法进行结合应用，提升整体处理效果。例如，在饮用水应急除锑时，可通过电解法进行重金属去除操作。即在弱酸性环境中，利用氢氧化铁胶体（带高密度正电荷）进行中金属离子电解吸附，在通过混凝沉淀去除饮用水中的锑。

2.3.4 新工艺、新材料应急处理技术

随着科学技术的创新与发展，在饮用水重金属污染应急处理过程中应注重新技术、新工艺的引进、研发与应用，用以提升治疗效果，保证饮用水的安全性。例如，在明确掌握重金属在水体环境中所具备的化学行为、物理机理等原理与形态后，进行金属治理技术的研发，在基于基因工程、分子生物工程等成果上，改建饮用水重金属污染应急处理技术，如利用新型吸附材料（玉米棒子芯、天然吸附材料、生物吸附材料）强化吸附法等，保证各技术之间的协调与统一，实现技术结合应用，提升治理效果。

结论

总而言之，水污染突发事件具有严重的危害性，对饮用水重金属污染应急处理技术的研究已成为水体水源治理工作的重要课题。由于饮用水重金属污染治理是一项复杂、长期的过程。因此，各级政府以及相关部门应加大对其的重视程度，在明确水体重金属污染现状的基础上，结合安全标准，采取有效措施进行综合处理，用以提升水源污染地区饮水安全性，强化饮用水重金属污染应急处理水平。

[1]孙海滨,毕卫军,文亚春,宋宁宁.饮用水源突发性氨氮污染应急处理技术[J].中国环保产业,2016,04：57-59.

[2]丁文婧,刘学卿,郭蕾.饮用水源突发甲苯污染的吸附法应急处理技术研究[J].江苏水利,2016,04：25-28.

[3]匡武,刘群,郑西强,潘成荣.中小型河流突发氨氮污染应急处理技术研究[J/OL].安徽农业科学,2015（22）.http：//www.cnki.net/ kcms/detail/10.13989/j.cnki.0517-6611.2015.22.080.html

[4]吴仲斯,靳小虎,周勤,蔡展航.饮用水源突发性铜+镉+铊复合型污染应急处理试验研究[J].科技创新导报,2014,26：24-28+30.