简述企业水环境监测及污水氧化法处理策略

刘志建

（石家庄市环境监控中心，河北 石家庄 0 500220）

引言

企业水环境监测对保障水资源清洁具有重要意义，是保障区域水环境质量、提升企业社会责任的有效手段，监测水源污染物是水源管理的重要内容。提升企业水环境管理水平，一方面有助于企业责任意识的提升，另一方面也有助于强化企业监测水环境质量。在相当长的一段时间内，企业在环境管理方面走了许多弯路，尤其是先污染后治理的模式，造成严重的水污染问题，使区域环境日益恶化。虽然水污染源经过治理后，满足了相关排放及质量标准，但已经污染的水体有可能难以恢复，可能很难达到污染之前的水平。因此，相关企业需要不断加强对水环境的监测，及时发现项目建设和运行过程中的水环境污染，并将污染预防和处理相结合，发展新型清洁化加工技术，能从源头上减少或消除有害物质的添加和产生[1]，从而有效保护区域环境质量。

1 企业水环境监测

1.1 水环境监测方案和点位布设

水环境监测需要评价环境质量，并根据其现状科学制定水污染治理策略。企业生产车间的污水排放口以及污水处理设备的进、排水口，都必须要设置采样点及测流段，以方便测定污水的流量和流速。相关工作人员需要编制规范化的污水排放口整治技术方案，当在线监测系统运行时，要能够顺利供应水和电。另外，在线监测系统与水、电配套设施可以同时安装[2]，如果因特殊原因不能安装污水流量计，也不能修建规范化的测流段时，需要向环保部门说明原因。环保部门会根据污水流量的计量方法，采取合适的方式。企业水环境监测的时效性强，样品数量大，采样点多，特别是对于部分应急性监测点位，应采用多种点位布设的方式，以实现企业水环境的应急和高效监测。

1.2 现有实验室分析技术概述

目前，环境监测实验室的分析技术主要分为理化分析及仪器分析。理化分析是以容量法、重量法、分光光度法、电化学法等为主要分析手段。仪器分析主要包括原子吸收、原子荧光、离子色谱、液相色谱、气相色谱、电感耦合等离子、气质联机等主要分析手段。同时根据不同的环境指标要求，水环境监测的实验室前处理方式也不同。以有机污染物为例，可采取索氏提取、快速溶剂萃取等前处理方式。

1.2.1 索氏提取法

索氏提取法是依据虹吸、溶剂回流的基本原理，在烧瓶内收集固体中的可溶物、萃取纯固体物质的溶剂，萃取效率相对比较高。在吸收微波能之后，细胞中的温度会在短时间内持续升高，由于细胞壁膨胀的承受能力弱，会导致细胞压力不断增大，最终会使细胞破裂。在温度较低的情况下，细胞中的有效成分会逐渐流失，且捕获萃取介质，并溶解[3]。

1.2.2 快速溶剂萃取技术

快速溶剂萃取技术是依据在不同溶剂中溶质不同的溶解度，使用适合的溶剂，以及快速溶剂萃取仪，对固体或半固体样品中的有机物进行快速高效地萃取。液体的溶解能力比气体更高，随着萃取池中压力的不断提升，溶剂的温度比常压下的沸点更高[4]。快速溶剂萃取技术的重现性好、回收率高、基质影响小、快速，并且有机溶剂的用量少。但快速溶剂萃取法的提取效率低、耗时长、耗材多、耗能大，且产生的工业污染量大（见表1）。而超临界流体提取溶剂的选择范围窄，要求的装备复杂，虽然提取效率得到提高，但要用到高压泵与高压力容器，因而具有相对比较高的投资成本，难以创建大规模的提取生产线。

表1 不同萃取技术的相关统计描述

作为快速准确的萃取技术，快速溶剂萃取监测技术越来越得到广泛应用。

1.3 较为前沿的监测手段

近年来，前沿的监测手段层出不穷，这些新的监测技术适用范围广，越来越受到相关人士的重视，其中遥感监测技术及生物监测技术以方式简便、指标齐全、数据准确，在企业的水环境监测中发挥着重要作用。

1.3.1 遥感监测技术

遥感监测技术是一种综合性技术系统的总称，该技术借助反射电磁波和水环境辐射的差异性，对水环境进行监测，能够达到远距离观测和识别的目的。对于清洁水与污染水，其光谱特征差异可以通过卫星遥感影像显示，对遥感监测数据的色彩灰度值进行解析，从而了解水质污染状况，比如化学物质、溶解性有机物、藻类、悬浮物等[5]。由于污染水与清洁水的红外图谱色感有明显的差异，因而可以监测石油污染、废水污染、水体富营养化、浮游生物含量等。

在水质环境监测中使用遥感监测技术监测的范围大。遥感监测技术能够实现对环境动态、全面的监测，对营养状态指数、溶解性有机物、叶绿素a浓度、悬浮颗粒物、水环境透明度等，都可以进行全面监测，而且监测的信息量大，能够对水环境的整体变化进行准确分析。遥感监测技术可以跟踪和评价水环境的变化情况，反复拍摄、扫描被监测区域的水质情况，从而获得最新的动态资料。相关工作人员再根据这些资料建立变化模型，获得基础数据，从而使水污染防治工作得以有效进行。

遥感监测技术在监测水环境污染情况时的应用潜力非常大，但还需要相关技术人员深入研究不同水质参数所具有的光学特性，从而进一步增加水质参数监测类别[6]，并创建多元化的水质参数数据库，实现监测范围的持续扩大。监测人员可以通过高光谱技术监测水质，优化遥感监测统计技术，并结合多元遥感监测数据，实现水质监测效率与精度的提升（如表2）。

表2 遥感监测水环境常见方法

1.3.2 生物监测技术

在水环境监测过程中，应用生物监测技术的关键在于对水环境中的群落、生物种群及个体等进行分析，详细了解各种生物体对水环境产生的影响，据此确定水环境的污染范围、污染性质和程度，从而科学评估水环境的质量状况。

与理化监测技术相比，生物监测技术具有监测功能多样、经济实用、灵敏度高等优势。在慢性毒性效应监测中，可以应用生物监测技术，该技术适合累积形成时间短、剂量小的监测。在水环境中，如果超痕量污染物或者浓度低的痕量出现细微的变化，生物就会迅速发生反应，从而预警出水质的变化[7]。应用生物监测技术进行水质环境监测，能够进行大面积连续布点，而且仪器的保养和维修过程简单，因而具有经济实用的特点。

在复杂的水环境监测中，可以应用生物监测技术，如生物毒性实验、指示生物法、生物群落法等监测水环境。为了完善生物监测标准化体系，拓展生物监测技术的监测范围，工作人员应该有效结合生物监测与理化监测，综合监测和评估水环境。此外还要共享监测指标参数，建立生物监测数据库，寻找更加可靠和更多的指示物种，从而进一步提高水环境监测水平。

2 企业污水氧化法处理策略

2.1 污水氧化法处理原理

通常来说，企业污水需要经过处理且达标后才能进行排放。如果企业发现水源污染严重，需要及时处理，而污水氧化处理技术可以有效处理企业排放的污水。现阶段，虽然污水氧化处理技术仍然存在一些问题，比如悬浮固体对反应有干扰，处理成本较高等。但该技术能够有效、快速降解有机物，因而应用比较广泛。上世纪九十年代，在对受有机氯化物污染的地下水进行处理的过程中，美国曾采用氧化法处理污水，获得了良好的效果。随后，法国水处理厂应用节能环保活性炭过滤方法处理污水及处理垃圾填埋后所产生的渗滤液，澳大利亚、德国、荷兰也采用该方法[8]。

为了净化废水，使用强氧化剂氧化分解废水中的污染物，是借助强氧化剂的功能，将废水中的有机物降解为无机物。污水中的污染物，在强氧化剂作用下会转化为不溶于水的新物质，并从水中分离出来。几乎所有工业废水，都可以采取氧化法进行处理，尤其是含有难以被降解的有机物[9]。最廉价的氧化剂就是空气中的氧，但其只能用于易氧化的污染物处理。常见的氧化法多使用高锰酸钾、臭氧、过氧化氢等。但臭氧的化学性质不稳定，而且使用高锰酸钾、臭氧处理废水的成本较高，所以目前主要采用氧化法与其他方法相结合的方式对污水进行处理，如氧化加氯化法、加压氧化法等。

2.2 企业污水氧化处理技术分类

2.2.1 催化湿式氧化法

催化湿式氧化法是在一定压力(2～8 MPa)和温度(200～280 ℃)下，将污水通过装有高效氧化性能催化剂的反应器，将其中的有机物及含N、S等物质催化氧化成CO2、H2O及N2、SO4等无害物质并进行排放。因为在高温高压的环境下，可以分解水中的有机物并形成无害物质如水、二氧化碳、氮气等。对于垃圾渗透污水、高浓度有机污水，可以采用催化湿式氧化法进行处理，具有良好的效果。

2.2.2 光催化氧化法

光催化氧化是将一定量的催化剂加入到溶剂里，进行紫外线照射，此时就会产生大量有效的催化分子。这种方法可以缩短氧化反应时间，增大氧化范围，而且反应比较彻底，所产生的反应物安全无污染。但该方法存在处理污水量小、反应效率低、催化剂不成熟等问题。此外，使用光催化氧化法时，需要较高成本，所使用的设备也比较多。

2.2.3 电化学氧化法

电化学氧化法的原理是利用有机物某些官能团具有的电化学活性，通过电场的强制作用，使官能团的结构发生变化，从而改变有机物的化学性质，使其毒性减弱以至消失，从而增强了生物的可降解性。但由于电化学氧化法会受到很多条件的制约，导致分解时耗电量高，转化效率低。

2.2.4 臭氧氧化法

臭氧是一种强氧化剂，使用臭氧可以实现对废水的氧化处理。臭氧氧化法具有反应强度高、反应时间短、见效快、反应后无污染的特点。但是由于臭氧化学性质不稳定，容易与空气中的物质发生反应，会导致运输难度的增加，因而为了进一步完善其工艺流程，后期还要开展更多的试验研究。

2.2.5 Fenton氧化法

在处理有毒污水时，可以采用Fenton氧化法，这种方法能够对污水中含有的有毒成分进行快速地分解，而且该技术的适用范围广，反应条件比较稳定。但在Fenton氧化法的反应过程中会出现大量铁离子，并产生大量污泥，因而影响了周围环境。

3 结论与建议

在企业水环境监测工作中，相关部门应制定科学的监测计划，解决项目建设中存在的水污染问题，以缓解企业发展对水环境所造成的影响。同时，企业还应科学制定水环境监管方案，增加水环境的监测频次，重点监测易受污染河段与地下水水质的情况，并及时作出监测报告。另外，相关部门还应该分析企业水污染特性，实时了解企业水环境监测条件、水污染的分布情况等，寻找水环境污染源，预测水污染的变化趋势，以便于及时制定科学的解决和改善方案。同时也要针对可能发生水污染事故做到隐患早排查、苗头早预防、信息早报告、事件早处理、矛盾早化解，并坚决依法严厉打击偷排污染物、不正常使用水污染防治设施等违法行为，从而进一步实现生态环境的有效改善。