微污染水源处理技术

摘要:由于工业的高速发展和城市化建设的加快，饮用水遭到有机物的污染的现象日益严重。传统的水处理工艺已经难以满足人们对饮用水质量的要求。综述了目前我国给水生物预处理和深度处理工艺技术特点以及对污染物的去除机理等。

关键词：微污染水源；预处理；深度处理

近年来，随着我国工业的发展和农用化学品的增加，饮用水源受到严重污染，并呈发展趋势。水源水的污染不仅给人类的健康带来了较大的危害，而且对传统净水工艺和水质造成很大影响。因此，对于微污染原水的净化处理已成为一项非常重要和迫切的新课题。

1 微污染水源水生物预处理法

生物预处理是指在常规净水工艺之前增设生物处理工艺，借助于微生物群体的新陈代谢活动，去除水中的污染物。目前饮用水中采用的生物反应器大多数是生物膜类型的，其形式大致可归纳为以下几种类型：生物接触氧化、淹没式生物滤池，生物塔滤，生物流化床和生物转盘等。

1.1 生物接触氧化法

生物接触氧化法又叫做浸没式生物膜法，即是在池内设置人工合成填料，经过充氧的水以一定的速度流经填料，使填料上长满生物膜，水体与生物膜接触过程中，通过生物净化的作用使水中污染物质得到降解与去除。

生物接触氧化法的主要优点是处理能力大，对冲击负荷有较强的适应性，污泥生成量少；缺点是填料间水流缓慢，水力冲刷小，生物膜更新速度慢，某些填料价格贵，且易引起堵塞，布水布气不易达到均匀。

1.2 淹没式生物滤池

生物滤池是目前生产上常用的生物处理方法，有淹没式生物滤池、煤/砂生物过滤及慢滤池等。常用的生物填料有卵石、砂、无烟煤、活性炭、陶粒等。滤池中装有比表面积较大的颗粒填料，填料表面形成固定生物膜，水流经生物膜的不断接触过程中使水中有机物、氨氮等营养物质被生物膜吸收利用而去除，同时颗粒填料滤层还发挥着物理筛滤截留作用。该工艺的特点是运行费用低，处理效果稳定，污染物去除效果好，污泥产量少，且受外界环境变化的影响较小，能全面净化、改善水质，降低后续传统处理的混凝剂与消毒剂氯的投加量。但运行一定时间的生物滤池易出现填料堵塞、曝气不均匀的现象，需要进行周期性的反冲洗。

1.3 生物塔滤

塔式生物滤池的净化作用也是通过填料表面的生物膜的新陈代谢活动来实现的。与普通生物滤池相比，生物塔滤滤池高，分层放置填料，通风良好，溶解氧充足。塔式滤具有负荷高、产水量大、占地面积小，对冲击负荷水量和水质的突变适应性较强优点。缺点是动力消耗较大，基建投资高，运行管理不便。

1.4 生物转盘反应器

生物转盘的特点：生物膜能够周期的运行于空气与水相两者之中，微生物能直接从大气中吸收需要的氧气，使生物过程更为有利的进行。转盘上的生物膜生长面积大，生物量丰富，不存在堵塞情况，有较好的耐冲击负荷的能力，脱落膜易于清理处置。但存在生物氧化接触时间较长，构筑物占地面积大，盘片价格较贵，基建投资高的缺点。

1.5 生物流化床

在流化床反应器中，生物膜是均匀分布的，生物膜与营养基质接触几率的增加改进了传质效果，基质在液相和生物膜之间的转移加快，从而使生物氧化在更快的反应器速度下进行。

生物流化床的应用，解决了固定填料床中常出现的堵塞问题，但由于保持流化状态消耗的动力费用较高，且维护管理较复杂，在运行中有时还会出现流化介质跑料现象。

1.6 新型生物反应器处理技术

膜生物反应器是膜处理和生物处理相结合的一种新工艺，它是指以超滤膜组件作为取代二沉池的泥水分离单元设备，并与生物反应器组合构成的一种新型生物处理装置[1]。这种反应器内的活性污泥浓度大，能有效的提高有机物的去除率。另外，膜滤出水水质好，剩余污泥量少[2]。

2 微污染水源水深度处理技术

深度处理通常是指在常规处理工艺后，采用适当的处理方法，将常规处理工艺不能有效去除的污染物或消毒副产物的前体物加以去除，提高和保证饮用水质。

2.1 活性炭吸附

活性炭（GAC）是一种多孔性物质，其中由微孔构成的内表面积约占总面积的95%以上,过渡孔和大孔仅占5%左右。活性炭对有机物的去除主要靠微孔吸附作用，可经济有效的去除嗅、味、色度、氯化有机物、农药及其它人工合成有机物。但活性炭吸附性能受其本身特性和吸附质性质的影响，且随炭使用时间的延长，吸附效果也会下降。有试验表明[3]，活性炭对分子量在500～3000的有机物有十分明显的去除效果，而对分子量小于500和大于3000的有机物去除效果差。

2.2 臭氧氧化

臭氧是一种强氧化剂，其在水处理中的应用比活性炭早。当时的主要目的是去除水中的色度和嗅味。由于臭氧具有很强的氧化能力，它可以破坏有机污染物的分子结构以达到改变污染物质的目的。臭氧预处理的水再经氯化消毒，水中“三致”物质可能低于未预处理的水，也可能更高，其效果视水质而定，这是因为臭氧副产物，如醛、酮、醇、过氧化物氯化会产生三卤甲烷。

2.3 臭氧活性炭

臭氧活性炭采取先臭氧后活性炭吸附，在活性炭吸附中又继续氧化，这样可以扬长避短。臭氧将水中一部分有机物氧化成CO2和H2O，将有机大分子分解成中间产物，改善了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，提高了处理效率，延长了炭的使用寿命。有试验表明，活性炭对原水中所含的高分子和富里酸吸附效果不佳，但经臭氧氧化分解成小分子物质后，活性炭的去除率明显提高，但分子量如果过小也不利于活性炭的吸附。

2.4 光催化氧化法

光催化氧化是以TiO、钛白粉作催化剂，利用光源的能量氧化水中有机物(包括细菌)等。光催化氧化的突出特点是氧化能力极强。对水中多种微量有机物、常见的氯化有机物均有良好的去除效果。经光催化氧化处理后，有机氯化物已大量脱氢，毒性大大降低。据报道[4]，在美国佛罗里达州，利用TiO能脱除源水中97％的有机卤素化合物，总有机碳(TOC)含量可降低90％以上，并能减少盐分、重金属等污染物。

2.6 膜分离法

膜分离是一种利用半透膜分离水中杂质的物理方法，主要用于去除水中的嗅味、色度、消毒副产物前体、其它有机物和微生物。在净水处理中的膜分离法主要有反渗透、纳滤和超滤等。但是，膜法对进水水质要求高，膜需要定期清洗，存在着运行和操作费用高的问题，并且产水量小，因此国内的膜分离技术主要用于处理特种水。

3 结束语

随着工农业的迅速发展和工业废水和生活污水排放量的增加，水源水质状况不断恶化，有机物的种类和数量大大增加。常规处理工艺已无法达到饮用水水质标准的要求。针对水源水处理的问题，除加强水处理外，还应从源头上控制污染物。这不仅有利于饮用水水质的提高，水源水水质的改善，更是恢复生态平衡，造福子孙后代的大事。

参考文献

【1】莫罹,黄霞.膜―生物反应器处理微污染水源水的运行特性[J].中国环境科学,2003,23(2):196-200.

【2】Nuhoglu A.Drinking water denitrification by a membrane bioreactor[J].Water Research，2002(36):11-22．

【3】王占生等.微污染水源饮用水处理.北京:中国建筑工业出版社,2001

【4】朱晓兵等.纳米材料在水处理中的应用研究[J].工业水处理,2004,24(4):5-9．