水污染控制
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摘要：饮用水水源微污染日益严重，给传统的饮用水处理工艺提出新的挑战。
本文阐述了饮用水处理技术的研究进展，包括：强化传统处理工艺、预处理技术、深度处理技术及应用，并给出了各种技术的优缺点。
关键词：微污染；强化处理；传统工艺；预处理；深度处理
微污染物主要包括有机物(天然有机物(NOM)和人工合成有机物(SOC))、氮(水体中常以有机氮、氨、亚硝酸盐和硝酸盐形式存在)、嗅味、三致物质、铁锰等。
一般来说，受污染江河水体中主要包括石油烃、挥发酚、氨氮、农药、COD、重金属、砷、氰化物等，这些污染物种类较多，性质较复杂，但浓度比较低微，尤其是那些难于降解、易于生物积累和具有三致作用的优先控制有毒有机污染物，对人体健康毒害很大。
传统的处理工艺(混凝、沉淀、过滤、消毒)已不能有效的去除水中这些微污染物；液氯易与原水中的腐殖质结合产生消毒副产物三卤甲烷。
由于我国目前的经济实力，无法在较短时间内控制水源污染，改变水源水质低劣的现状，因而人们不得不采用新的处理方法来保证饮用水的安全和人们的健康。
经过几十年的研究探索，开发出了许多净化新工艺。
1 强化传统处理工艺
1．1强化混凝
强化混凝是指改善混凝剂匹配和优化混凝工艺条件，提高混凝沉淀对有机物的去除率。
其机理包括胶体状NOM的电中和作用，腐殖酸和富里酸聚合体的沉淀作用，以及吸附于金属氧化物表面上的共沉作用。
饮用水中常用的混凝剂有
Al
2(SO
4
)、FeCI
3
、PAC、PFS等。
李圭白等研制出的高锰酸钾复合药剂(PPC)不仅
具有混凝的功效而且能够有效的去除水中有机物和致突变物[1]。
研究表明，用高锰酸钾作助凝剂，铁盐作混凝剂处理微污染水源，可取的良好的水质[2]。
强化混凝的几种方式[3]：(1)多投混凝剂使水中胶体脱稳，在絮凝的吸附作用下胶体沉降；(2)另投絮凝剂，增强吸附、架桥作用，使有机物易被絮凝吸附而下沉；(3)投加新型水处理药剂，有氧化、混凝的综合作用，有效去除水中有机物；从水力条件上改善絮凝条件；(4)调整PH值。
1．2强化过滤
强化过滤是让滤料既能去浊，又能降解有机物、氨氮、亚硝酸盐氮。
该技术运行管理方面存在较大的困难。
如要控制反冲洗强度，既能冲去污泥，又能保持
一定的生物膜。
2预处理技术
2．1吸附预处理
吸附预处理是在混合池中投加吸附剂，利用其强大的吸附性能，改善混凝沉淀效果来去除水中的污染物。
常用的吸附剂有粉末活性炭、粘土等。
用粉末活性炭处理焦化废水酚的研究表明：在活性炭投加量为1 09，焦化废水为1000ml，曝气条件下，粉末活性炭对酚去除率比柱状活性炭至少高出14Z左右，且曝气时间为120min时，去除率高达93．4％。
由于粉末活性炭参与混凝沉淀，残留于污泥中，没有很好的回收再生利用方法，运行费用高，难以推广使用。
粘土类吸附剂虽然货源充足，价格便宜，但大量粘土投入混凝剂中，势必增加沉淀池的排泥量，给生产运行带来一定的困难。
2．2化学氧化预处理
化学氧化预处理是指在原水中加入强氧化剂，利用强氧化剂的氧化能力，去除水中的有机污染物，提高混凝沉淀效果。
常用的氧化剂有氯气、臭氧、高锰酸钾、过氧化氢等1。
氯气是最常用的强氧化剂，但水中有机物与氯气反应生成三致物质三卤甲烷。
臭氧能氧化有机物，去除水中的色、嗅、昧。
高锰酸钾是一种较强的氧化剂。
高锰酸钾复合剂预氧化助凝可显著节省混凝剂药耗(约35％～38％)，提高水质。
过氧化氢能直接氧化水中的有机污染物，同时本身只含有H、0两种元素，使用时不会引入杂质，水处理中分解速度很慢，同有机物作用温和，可保证较长时间的残留消毒作用，又可作为脱氯剂，不会产生卤代烃。
2．3生物法预处理
生物法预处理是在常规的净水工艺之前增设生物处理工艺，借助微生物群体的新陈代谢活动，去除水中的有机污染物、氨氮、亚硝酸盐及铁、锰等无机污染物进行去除。
目前应用的生物预处理工艺主要有生物接触氧化法[4]、生物陶粒滤料滤池[5]、生物膨化床与流化床[6]等。
生物预处理方法对去除污染物经济有效，不产生三致物质，减少混凝剂和消毒剂的用量。
3深度处理技术
深度处理通常是在常规处理工艺以后，采用适当的处理方法，将常规处理不能有效去除的污染物或消毒副产物的前体物加以去除。
应用较广泛的深度处理技
术有：活性炭吸附、臭氧氧化、臭氧活性炭、生物活性炭、光催化氧化、膜分离等。
3．1活性炭吸附
活性炭具有巨大的比表面积和发达的空隙，多孔结构能有效的吸附水中的小分子有机物，脱色除臭，同时对一些有机物有较好的吸附，且吸附具有选择性。
能够较好的去除常规处理方法不能去除的一些杀虫剂，对降低水中致突变物活性有比较明显的作用。
但对一些有机氯化物、氯化致突变物质前体物去除效果较差，而且活性炭价格昂贵，随着使用时间的延长，吸附效果会发生变化，同时要不断地进行再生或更换。
3．2臭氧氧化
臭氧在水处理中最早作为饮用水消毒剂，去除水中的色度和嗅味。
现主要去除水中有机污染物，将一些大分子有机物分解成较小中间产物。
近年来的研究表明臭氧化物同样会生成许多有害副产物。
当水中含溴离子(Br-)时，臭氧可氧化
Br-为亚溴酸盐(BrO
2-)，溴酸盐(BrO
3
-)，溴仿，二溴巳腈，二溴乙酸，溴化氰以
及一些尚未确定的溴化有机副产物。
溴酸盐被国际癌症研究机构列为有可能对人体致癌的化合物，动物实验确认其有致癌性，微生物试验确认其有致突变性[7]。
3．3臭氧活性炭
臭氧将水中部分大分子转化为小分子，改变有机物的可生化性及吸附性，炭床中大量好氧微生物对有机物进行降解，提高处理效率，延长炭的使用寿命。
臭氧活性炭联用研究结果表明，原水中所含的高分子腐殖酸和富里酸不易被活性炭吸附，但臭氧氧化后，变成了可被吸附的小分子物质，提高了活性炭的吸附效果。
在处理工艺流程中，臭氧投加点不同，作用不同：预臭氧氧化可有效去除色度、浊度、臭味以及降解天然有机物和抑制水中细菌的生长；中间臭氧氧化可去除微量有毒物质、三卤甲烷前体物，提高有机物可生化性；最终臭氧氧化具有消毒作用。
3．4生物活性炭
生物活性炭是利用生长在活性炭上的微生物的生物氧化作用，从而达到去除污染物的目的。
与单独的活性炭吸附相比，它可以完成生物硝化作用，将氨氮转化为硝酸盐，从而减少后氯化的投氯量，降低三卤甲烷的生成量；延长活性炭的
再生周期，减少运行费用；可以提高水中溶解性有机物的去除率，保证出水水质。
3．5 光催化氧化
为代表的n型光催化氧化是以光化学特性和催化活性很好，且性质稳定TiO
2
半导体为敏化剂的一种光敏化氧化。
对水中优先控制有机污染物(三氯甲烷、四氯化碳、六氯苯、六六六等)有很强的氧化能力。
在适合的条件下，有机物经催
和水。
该方法具有强氧化性、对作用对象的无选择性与化氧化的最终产物是CO
2
最终可使有机物完全矿化的优点。
但是TiO
粉末颗粒细微，不便回收，同传统工
2
艺相比，光催化氧化处理费用高，设备复杂。
3．6 膜过滤
膜过滤(微滤(MF)、超滤(uF)、纳滤(NF)、反渗透(RO))是新兴的高分离、浓缩、提纯、净化技术，是用高分子薄膜作介质，以附加能量为推动力，对双组分或多组分溶液进行表面过滤分离的物理方法。
微滤、超滤、纳滤、反渗透等膜依靠压力驱动实现固液分离。
膜法近年来被美国环保局(EPA)推荐为水处理的最佳工艺之一。
各种膜对水中的嗅味、色度、有机物及微生物去除是膜研究的重点之一。
目前膜研究的重点是膜的污染问题。
膜污染因素主要有：(1)水中氢氧化物、碳酸盐等的沉淀污染；(2)腐殖酸等天然有机物在膜表面的吸附污染；(3)微生物在膜界面上形成的污染。
常通过反冲洗、化学清洗、膜运行方式来解决膜污染。
膜过滤对进水水质要求较高，膜需定期清洗，基建投资、运行费用高。
4结语
水源受微污染问题越来越严重，传统工艺处理很难达到饮用水水质卫生标准。
而且由于微污染水源中污染物的多样性和复杂性，采用单一的净水工艺很难获得安全可靠的饮水，通常需将多个工艺组合起来，互相扬长避短，从而获得较好的水质。
如由于过氧化氢在紫外光激发下能够产生具有强氧化性的-OH自由基，将紫外光和过氧化氢结合能去除饮用水中三氯甲烷，同时降低总有机碳的含量；活性炭-硅藻土联用技术处理饮用水，可使出水浊度控制在0.5NTU以下；膜生物反应器在通过一定强度超声波处理后，生物活性增强，反应器有机负荷增加，有机物净化效率提高；随着膜清洗方式的改进，膜堵塞和膜污染问题的改善，膜价格的下降。
