水处理技术在微污染水源中的应用进展及前景

【摘  要】在工农业迅猛发展与城市化建设深入推进的新环境下，水环境污染问题日益突出，给人体健康带来了极大的威胁，同时也为净水工艺技术提出了全新挑战和要求。伴随现代科技的迅猛发展，依托日益先进的技术手段，中国的污染水源处理得到了明显改善。针对微污染水源，应该加强对水处理技术的研究与应用，基于此，论文根据微污染水源的特征、来源等相关情况提出对应的技术处理方案，同时展望水处理技术的发展应用前景，为微污染水源的处理和水环境的整体优化提供良好条件。

【关键词】水处理技术;微污染水源;应用进展;前景

【中图分类号】X52                                             【文献标志码】A                                                 【文章编号】1673-1069（2022）03-0185-03

1 引言

从全球范围上看，经济全球化和一体化的步伐在持续加快，经济社会获得了长足发展，当然广大人民群众的生产生活活动也在发生变化。人们在享受先进生产方式带来的好处，不断提高生活质量的同时，也在破坏着自然生态环境，加重环境问题，其中水污染问题表现得非常突出。微污染水源受到有机物污染，运用常规的技术方法进行净化处理不能获得理想效果，而且会对使用者的健康带来很大的威胁。基于这样的情况，相关部门必须加强对微污染水源处理技术的研究，在改进传统技术手段的同时，还要积极引入新技术，提供优质水源解决微污染水源的处理难题，维护人们的用水安全。

2 微污染水源概述

2.1 微污染水源的概念与现状

微污染水源的含义是水的微生物指标、化学指标、物理指标等和生活饮用水水质要求不相符的水源，具体来说就是水体污染的相关指标，如色度、浑浊度、氮氧化物、毒害物质等存在明显超标问题。微污染水源当中包含的有机物主要有天然型有机物与人工有机化合物。虽然微污染水源当中包含的有机物相对较少，但是水中能够被同化的有机物质会给管网稳定性带来极大的影响，造成细菌滋生与有关疾病的传播。另外还有一些有机物表现出生物富集的特征，特别容易在人体中堆积，损害人体健康。

我国的工业化水平不断提高，城市化建设也获得了丰硕成果，但是随着经济的不断发展，生产生活排放的污染物也在增多，这无疑造成了非常严重的水源污染。从20世纪70年代开始，越来越多的地区出现水源恶化的情况，导致水质明显降低。伴随着水质分析检测技术的长足发展，先进技术手段以及设备检测到的污染物质类别也在增多。对于水源微污染的相关问题，从20世纪90年代开始，越来越多的人员和单位深入微污染水源的水质净化研究当中，并将先进技术应用于生产生活，为微污染水源的处理创造了良好条件。

2.2 微污染水源的主要特征

地表水、水库、江河湖泊等水源微污染问题重点表现在有机污染上，特别是存在明显的人工有机物污染问题，此外还有重金属、农药、铁锰、化学污染等存在。由于水库和湖泊都存在着流动性不足的情况，而这些水源很容易出现藻类异常繁殖的问题，也会出现不少的代谢污染物，使得整体水质表现出稳定性不足、弱碱性、腐蚀性。微污染水源出现污染还表现出持续性、短期性与突发性的特征，不管是哪一种污染物，都会威胁到人体健康。现如今，不少微污染水源当中还包含着很多新型污染物。所谓新型污染物就是确定存在，不过当前还没有规范到环保法规体系当中，会危害生态环境与影响人们生产生活的污染物。消毒的副产品、药品、新型致病微生物、个人护理品等都属于新型污染物。

2.3 微污染水源的主要来源

微污染水源当中的污染来源有很多，对其进行分类研究的话，可以归纳成3方面：

①在发展农业的过程中，为了满足农业生产需要，会使用很多的化肥农药，而且存在着过量使用的情况。在畜禽养殖环节，畜禽的尿液、粪便等也会引发微污染。②人类日常生活活动当中会产生很多的生活垃圾与废水，这也是微污染水源当中污染物的一个来源。③工业生产当中涉及的工艺技术非常复杂，选用的材料也多种多样，其中包含着诸多毒害物质，一旦出现不达标排放的情况就会造成污染。

3 微污染水源中的水处理技术

3.1 预处理技术

3.1.1 水库存贮技术

所谓预处理技术就是在运用传统工艺进行处理之前，合理选用化学、物理、生物等多样化的处理方案，去除掉水中污染物，为接下来的传统处理工艺运转打下基础。预处理工作的重点是减轻深度与常规处理负担，充分发挥水处理技术的综合作用，确保水中污染物的去除有效性，为饮水安全创造良好条件。水库存贮技术就是一种预处理技术，不仅能够让微污染水源当中的悬浮物沉淀下来，减少浑浊度，还可以依托部分微生物的降解功能得到去除。需要注意的是，这种预处理技术有着对应的适应范围，那就是水量相对较大的水源处理工程，而且在这一过程当中应该连续运行，所以会花费相对较大的基础建设费，同时在使用环节还会出现藻类滋生的情况，所以虽然有所应用，也在逐步被淘汰。

3.1.2 化学氧化技术

化学氧化技术主要是选用恰当的氧化剂，依托其氧化功能破坏污染物化学构成，减少水中有机物的含量。就目前而言，应用较多的氧化剂主要包括高锰酸钾、臭氧、氯气等。在众多的氧化剂当中，臭氧属于大自然中的一种最强氧化剂，且具备良好的杀菌效果。臭氧凭借强大的氧化功能，不仅能够初步氧化水中有機污染物和其他还原物质，还可以把难以生物降解的有机物变成容易实现生物降解的物质，让水源的可生化性得到有效提升。运用氯气进行氧化是当前应用时间长且应用范围最广的方法，但因为氯气使用过多会生成三氯甲烷，在后续处理环节截留比较困难，会给饮水安全留下隐患，所以在使用当中应该特别注意。把高锰酸钾作为氧化剂进行预处理，能够减少水中有机物的数量与浓度，但在使用时很有可能和水中的其他物质混合形成高锰酸盐复合剂。

3.1.3 吸附预处理技术

该技术主要涉及的是粘土与粉末活性炭吸附。要使用粘土进行吸附的话，需要加入很大的数量才能够预除去微污染水源当中的有机污染物，在投入大量粘土之后，还会导致沉淀池中的排泥量增加，为后续的生产运营带来困难。利用粉末活性炭对微污染水源当中的物质进行去除效果是比较好的，也在长时间的应用当中累积了很多经验，不过投入数量需要结合水质的特征确定，当前国内的应用实例相对较少且存在无法重复应用的情况，也没有相对优质的回收利用再生方法，所以会带来较高的成本。目前只是把该方法作为应急处理措施，解决水质突然恶化的问题。从整体上说，吸附预处理技术存在的局限性多，稳定性不理想。

3.1.4 生物预处理技术

生物预处理技术在如今的应用当中逐步扩展，一般可总结为以下几类：第一，塔式生物滤池。这种技术的鲜明优势就是产水量和负荷高，占用的面积相对较小，能够适应水质突变的情况。但该技术的投资成本高，对动力消耗有着很高的要求，也在运行管理当中存在不少不便之处。第二，生物接触氧化技术。该技术又叫浸没式生物膜技术，介于生物滤池与活性污泥之间，处理耗时短，水量多，且有着很高的容积负荷，可以得到良好的水质。但该方法在使用过程当中水流较慢，布水布气不够均匀稳定。第三，生物转盘反应器。这是一种广泛应用于污水处理环节的技术方法，在污染相对严重的微污染水源处理当中也有应用，但在使用环节存在操作管理困难的缺陷，还需要加大研究力度。

3.2 深度处理技术

3.2.1 膜过滤技术

在水源的净化处理当中，膜过滤技术是一种应用效果良好的技术方法，能够显著提升净化效果，再加上该技术包含的内容多，涉及超过滤、微过滤、纳米过滤、反渗透等技术方法，所以在使用环节发挥了良好效果。通常情况下会把这些过滤技术进行有机结合处理水中的色度以及细菌，前景比较广阔。有关调查表明，经过膜过滤处理技术后的微污染水源可以达到饮用标准，也就是说经过技术处理之后可以减少细菌去除水中溶解物和颗粒物，所以这种技术是非常必要和有效的。

3.2.2 臭氧氧化技术

该技术主要是凭借臭氧强大的氧化功能处理微污染水源当中的卤代甲烷前体物与溶解性有机物，利用这样的方法改善水质，处理水中的有害物，特别是去掉其中的有害溶解物。一般情况下，在对臭氧氧化技术进行实际使用的过程中，通常是联合活性炭进行吸附，在二者的配合之下提升水源的综合处理有效性。活性炭在液体中的突出作用就是强化臭氧氧化功能的发挥，处理大分子物质，提升吸附有效性。

3.2.3 光催化氧化技术

光催化氧化技术主要是借助太阳光中和紫外非常接近的波段和N型半导体光催化剂，运用二者的结合方法，处理微污染水源当中包含的有害物质，并将其转化成水与二氧化碳。在对微污染水源进行处理的过程中，这门技术获得了很高的社会关注度，而且也得到了不少专家的肯定。但针对该技术的研究工作并没有停滞，仍旧在进行多角度的拓展，研究的内容主要涉及以下几点：一是加强对光催化剂类别的研究，通过选择合适的光催化剂类型来减少对环境的污染，提升水质调整活性;二是结合水污染现状选取相应载体，保证污水净化有效性;三是对太阳能光电系统进行研究，使企业效用发挥更为理想。

3.3 新型处理技术

3.3.1 膜-生物反应器技术

该技术实现了生物处理单元和膜分离技术的有机整合，不仅如此，在技术应用过程当中还不必用到固液分离装置，因而可以在很大程度上简化实操流程，而是用膜分离方法有效替代。这种技术方法可以在截留微生物过程中获得理想成效，同时结合污泥絮凝和水力停留时间做好分离工作，确保污水干预处理有效性。这一技术还有一个明显的优越性，就是应用过程中占地面积小，使用效率高，因而获得了大范围推广，当然在未来的研究工作当中也是一大重点。

3.3.2 膜-生物膜-反应器技术

这门技术的研发者是美国研究团队，其主要优势在于无害化处置微污染水源当中的重金属、硝酸盐、高氯酸盐等化学污染物。现如今这门技术已经逐步从实验室研究阶段走向了实际应用，并在应用过程当中获得了明显效果。通常情况下，微污染水源当中都包含有一定量的硝酸盐、高氯酸盐等化学物质。在处置污染水源的过程中，通过对这种新技术进行使用，可以还原化合污染物，进而能够给研究者还原其他的氧化污染物打下基础。

3.3.3 其他新型技术

科技在发展进步，微污染水源处理技术的技术研究也在加强，推动了越来越多新技术的产生。除了上面所提到的两类新技术之外，还有其他的新型技术有待研究与使用，如固定化微生物技术、大梯度磁滤技术、生物活性滤池、原位修复技术。目前国家推行的是可持续发展战略，面临的生态系统破坏问题越来越严峻，因而在微污染水源处理技术方面的分析逐步深入，这为后来的污水处理技术创新打下了基础。

4 水处理技术在微污染水源中的应用前景

经济的快速发展改变着人们的生产生活，在让人们拥有高质量生活品质的同时，也提高了人们的生活追求。水源的安全是人类与社会高度关注的问题，如果不能及时处理污染水源，不仅会影响人体健康，还会危害社会的长足发展。微污染水源处理技术在未来发展过程当中，应该打破过去传统水处理技术的诸多局限性，迎合人们用水安全的需求。传统水处理技术由于发展时间长，发展得也比较成熟，但是应用过程当中获得的效果是不理想的。新型微污染水源處理技术可以去除掉受污染水源当中的有机物以及细菌，同时还存在着程序简洁、操作简便等明显优势，可以保证水源处理的效率。未来应该重点考虑的是把传统常规处理技术和新型深度处理技术联合起来使用。当然这样的联合处理方法也会是技术改造创新的总体方向与主要趋势，在联合研究的过程中提升效率，降低成本，减少运行维护的难度，拥有更加光明长远的发展前景。

微污染水源給人们的饮水安全带来了很大的威胁，自然也危害人体健康，所以处理好水污染问题变得非常重要。过去的水污染处理技术和相关的工艺手段具备明显的落后性，已经不能够满足人们对饮水质量的要求，于是需要研究应用更为先进和有效的微污染水源处理技术，确立更高层次的科研工作目标。近年来，越来越多的科研工作者把关注点放在创新型深度微污染水源处理技术的研究与开发方面，当然也在实际应用环节获得了良好效果。相信未来会有更多新技术的研究推广，改善当前的水污染局面，维护人们的用水安全。

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【作者简介】张岱平（1965-），男，河北张家口人，从事环境保护研究。

Application Progress and Prospect of Water Treatment Technology in Micro-Polluted Water Source

ZHANG Dai-ping

【Keywords】water treatment technology; micro-polluted water source; application progress; prospects

【Abstract】Under the new environment of the rapid development of industry and agriculture and the deepening of urbanization， the problem of water pollution is becoming increasingly prominent， which poses a great threat to human health， and also poses a new challenge and requirement for water purification technology. With the rapid development of modern science and technology， relying on increasingly advanced technological means， China's polluted water treatment has been significantly improved. In view of the micro-polluted water source， we should strengthen the research and application of water treatment technology. Based on this， the paper puts forward the corresponding technical treatment scheme according to the characteristics and sources of micro-polluted water sources， and looks into the development and application prospects of water treatment technology， providing good conditions for the treatment of micro-polluted water sources and the overall optimization of water environment.