详述水中污染物的各种处理方法

详述水中污染物的各种处理方法

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乔洪蕾

详述水中污染物的各种处理方法

水污染是指水体因某种物质的介入，而导致其化学、物理、生物或者放射性等方面特征的改变，从而影响水的有效利用，危害人体健康或者破坏生态环境，造成水质恶化的现象。水污染按性质可总的分为：化学性污染，物理性污染，生物性污染。

一 化学性污染

1无机污染物污染：无机污染物主要指酸碱盐的污染。污染水体中的酸主要来自酸雨、矿山排水和各类工厂特别是化工厂的生产废水。碱主要来源于碱法造纸、化学纤维、制碱、制革以及炼油等工业废水。酸性废水或碱性废水中和处理后可产生盐，而且这两类废水与地表物质相互反应也能生成一般无机盐类，所以酸和碱的污染必然伴随着无机盐类的污染。

酸、碱污染水体后使pH 值发生变化，由此破坏水体的自然缓冲作用，消灭或抑制细菌和微生物的生长，妨碍水体自净，还可腐蚀金属船体。若水体长期受到污染，将对水体的整个生态系统产生不良影响，并使水的硬度逐渐提高，危及工业用水的水质。

一般说来，对含酸、碱工业废水的治理常用中和法。对酸性废水常用的碱性药剂有：苛性钠、生石灰、纯碱、石灰石、氨、碳酸氢钠和含钙动物贝壳等，在比较这些药剂中和酸的能力时常用碱度因数作指标，所谓碱度因数是以CaO 为基准而计得给定药剂的中和容量。除碱度因数外，药剂的溶解度也是决定中和能力的一个重要因素。

以中和法治理碱性工业废水时常用药剂有硫酸、盐酸、二氧化碳等，其中硫酸较便宜，但如废水中含钙时会产生沉淀。治理酸碱废水的其他方法还有蒸发、浓缩、冷却、结晶等。

2无机有毒物污染：无机有毒物污染主要是指Hg 、Cd 、Pb 、As 、CN 、F 等。非金属无机毒物以氰化物为典型例子。氰化物是指含有氰基的化合物，它是剧毒物质。水体中氰化物主要是来源于电镀废水、焦炉和高炉的煤气洗涤水，合成氨、有色金属选矿、冶炼、化学纤维生产、制药等各种工业废水。

水体中含氰化物0.1mg/L能杀死虫类，0.3mg ／n 能杀死赖以自净的微生物，而含0.3-0.5mg/L时，鱼类中毒死亡。人只要口服0.28g 左右氰化钾则可致死。氰化物危害极大，可以在数秒之内出现中毒症状。当含氰废水排入水体后，会立即引起水生生物急性中毒甚至死亡。

水中发现的具有一定含量的有机有毒物质有砷(来自各种形式的杀虫剂) 、镉(来自电镀工业) 、铬盐(来自各种工业生产过程) 、氯化物、铅、锡和汞，还有铜、铬和锌。这些物质对鱼类和其他水生群落有害，对人类也有害，因为它们妨碍酶的活性和其他生物化学反应。在水生态系统中，金属毒物问题常被生物细菌毒物富集放大其效应。

有机有毒物污染：有机有毒物主要指农药、酚、多环芳烃等。水环境中有机污染物的种类繁多，其中全球性污染物如多环芳烃、有机氯等，一直受到各国学者的高度重视。特别是一些有毒、难降解的有机物，通过迁移、转化、富集或食物链循环，危及水生生物及人体健康。这些有机物往往含量低，毒性大，异构体多，毒性大小差别悬殊。

有机毒物常见的来源是农药。农药概括起来，主要为有机氯和有机磷农药，此外还有氨基甲酸酯类农药。它们通过喷施农药、地表径流及农药工厂的废水排

入水体中。有机氯农药由于难以被化学降解和生物降解，因此在环境中的滞留时间很长，又由于其具有较低的水溶性和高的辛醇—水分配系数，故很大一部分被分配到沉积物有机质和生物脂肪中。在世界各地区土壤、沉积物或水生生物中都已发现这类污染物，并有相当高的浓度。与沉积物和生物体中的浓度相比，水中农药的浓度是很低的。目前，有机氯农药如DDT 由于它的持久性和通过食物链的累积性，已被许多国家禁用。

多氯联苯是另一个主要的有机毒物，是联苯经氯化而成。氯原子在联苯的不同位置取代1-10个氢原子，可以合成210种化合物，通常为混合物。多氯联苯产生于各种制造过程，包括刹车材料制品、打磨车轮、玻璃、陶瓷、釉、封闭剂、发电设备、轮胎塑料制品、肥皂和水的化学处理。多氯联苯能引起死亡及导致各种生理机能失调。

此外，苯酚类和甲酚类、多环芳烃类，也是危害严重的有机有毒污染物。这些物质往往具有致癌、致畸作用。

以活性炭为代表的吸附工艺是目前去除水中有机毒物的首选实用技术。活性炭对BOD5、CODcr 、色度和绝大多数有机物有良好的去除能力。除了颗粒活性炭和粉末活性炭外，又发展了球形活性炭、高分子涂层活性炭等多种类型。但活性炭吸附对优先污染物名单中绝大多数的极性有机物特别是危害较大的卤代烃的吸附效果不太好，而且活性炭吸附后的再生问题一直难以得到满意的解决。研究人员已开发成功一些活性炭与其他水处理方法联用的技术，如臭氧-活性炭、混凝-活性炭吸附、活性炭-硅藻土联用、Habberer 工艺等，以弥补活性炭吸附的不足，使处理效果和范围大幅度提高。活性炭纤维吸附目前尚处于研究开发阶段。臭氧具有很强的氧化臭味物质的能力，也是一种不增加总溶解固体的氧化剂。它可以破坏酚类化合物，分解大部分非生物降解性洗涤剂，破坏有机氯型农药，去除多环芳烃，不产生三卤甲烷。臭氧-活性炭技术是在活性炭滤池之前投加臭氧，使水中微量有机污染物氧化降解（一部分变成H2O 和CO2 ，其余的降解为易于吸附或易于生物降解的物质）, 从而减轻活性炭滤床的有机物负荷，改善活性炭滤床的吸附性能；另外，因水中含有剩余臭氧和充分的氧，使活性炭滤床处于富氧状态，好氧微生物在活性炭颗粒表面繁殖生长形成生物膜，通过生物吸附氧化作用，显著提高活性炭去除有机污染物的能力和寿命。膜生物反应器（MBR ）工艺是一种采用膜分离取代传统生物处理工艺中二沉池的新型污水处理工艺。MBR 将膜分离技术和生物处理技术直接结合，几乎能将所有的微生物截留在生物反应器中，这使反应器中的生物污泥浓度极高，污泥泥龄延长，使出水的有机污染物含量降到最低，极有效地去除氨氮，对难降解的工业废水也非常有效。膜过滤作用使出水清澈透明，无悬浮物，可直接回用。近年来，膜生物反应器在高浓度工业废水中的应用研究得到重视，如日本采用厌氧膜生物反应器对酒精发酵废水、造纸和纸浆废水等进行了小试、中试评价试验后，现已进入试验工厂试运转。南非的ROSS 等也对膜厌氧生物反应器处理玉米废水进行了研究，经过15个月的生产性试验，表明COD 的去除率可达97%。我国对膜生物反应器的研究才刚刚起步，且多停留在实验室研究阶段并局限于处理生活污水领域。对采用膜生物反应器处理高浓度难降解有机废水的研究则开展较少。随着膜制造技术的进步，膜生物反应器的设备投资成本及运行费用逐步降低。因此，从长远来看，膜生物反应器在水处理中的应用，特别是用于处理高浓度难降解有机废水，将是膜生物反应器的一种发展趋势。

4耗氧物质污染：主要指碳水化合物、脂肪、蛋白质等。生活污水、食品加

工和造纸等工业废水中，含有大量的有机物，如碳水化合物、蛋白质、油脂、木质素、纤维素等。这些有机物本身毒性并不大，其共同特点是进入水体后，通过微生物的生物化学作用而分解为简单的无机物质二氧化碳和水，在分解过程中需要消耗水中的溶解氧，在缺氧条件下污染物就发生腐败分解、恶化水质，所以常称这些有机物为“耗氧有机物”或者“需氧有机物”。水体中需氧有机物越多，耗氧也越多，水质也越差，说明水体污染越严重。

耗氧有机物来源多，排放量大，所以污染范围广，大多数污水体都含有这类污染物质，它们是常规的水体质量监测项目。

耗氧有机物造成的污染程度取决于一系列因素，包括水中溶解氧量和水中接受废弃物的数量和强度。如果保持在一定的数量和浓度中，并且水体本身的环境容量或自我净化能力较强，则水体中溶解氧数量可能会恢复到原来的含量。反之，如果污染物质的数量大，排放强度大，则大量有机物质能导致溶解氧的大量消耗，鱼类和浮游动物在这种环境下就会受害直至死亡，而那些可以生存在缺氧情况下的细菌数量有一定的上升。这便造成了许多难闻有毒的产物和厌氧呼吸的产物。

要防止需氧有机物污染危害，可以通过减少排放量、污水处理、氧化物处理、人工曝气等途径实现，当然，研究水体的容量及自净规律，合理制定排放标准，加强管理，加强监测，这些都是维持良好水体质量的必要保证。

二 物理性污染

1悬浮物质污染：悬浮物质是指水中含有的不溶性物质，包括固体物质和泡沫塑料等。它们是由生活污水、垃圾和采矿、采石、建筑、食品加工、造纸等产生的废物泄入水中或农田的水土流失所引起的。悬浮物质影响水体外观，妨碍水中植物的光合作用，减少氧气的溶入，对水生生物不利。处理悬浮物的主要方法是沉淀。

根据水中悬浮颗粒的凝聚性能和浓度，沉淀通常可以分成四种不同的类型。 a 自由沉淀

自由沉淀发生在水中悬浮固体浓度不高，沉淀过程悬浮固体之间互不干扰，颗粒各自单独进行沉淀，颗粒的沉淀轨迹呈直线。整个沉淀过程中，颗粒的物理性质，如形状，大小及比重等不发生变化。这种颗粒在沉砂池中的沉淀是自由沉淀。

b 絮凝沉淀

絮凝沉淀的悬浮颗粒浓度不高，但沉淀过程中悬浮颗粒之间有互相絮凝作用，颗粒因互相聚集增大而加快沉降。沉淀过程中，颗粒的质量、形状和沉速是变化的，实际沉速很难用理论公式计算，需通过试验测定。化学混凝沉淀属絮凝沉淀。

c 区域沉淀

区域沉淀的悬浮颗泣浓度较高(5000mg/L以上) ，颗粒的沉降受到周围其它颗粒影响，颗粒间相对位置保持不变，形成一个整体共同下沉，与澄清水之间有清晰的泥水界面。二次沉淀池与污泥浓缩池中均有区域沉淀发生。

2热污染: 来自各种工业过程的冷却水，若不采取措施，直接排入水体，可能引起水温升高、溶解氧含量降低、水中存在的某些有毒物质的毒性增加等现象，从而危及鱼类和水生生物的生长

热污染的防治:充分利用工业的余热，是减少热污染的最主要措施。生产过程中产生的余热种类繁多，有高温烟气余热、高温产品余热、冷却介质余热和废气废水余热等。这些余热都是可以利用的二次能源。我国每年可利用的工业余热相当于5000万吨标煤的发热量。在冶金、发电、化工、建材等行业，通过热交换器利用余热来预热空气、原燃料、干燥产品、生产蒸气、供应热水等。此外还

可以调节水田水温，调节港口水温以防止冻结。对于冷却介质余热的利用方面主要是电厂和水泥厂等冷却水的循环使用，改进冷却方式，减少冷却水排放。

3放射性污染: 由于原子能工业的发展，放射性矿藏的开采，核试验和核电站的建立以及同位素在医学、工业、研究等领域的应用，使放射性废水、显著增加，造成一定的放射性污染。

放射性污染的防治：放射性污染的防治，主要是控制放射性物质的来源。放射性物质的来源主要是核试验与核工业(如核电站以及放射性矿物的开采、提炼、储存、运输) 。

防止放射性污染的主要措施有：①核电站(包括其他核企业) 一般应选址在周围人口密度较低，气象和水文条件有利于废水和废气扩散稀释，以及地震强度较低的地区，以保证在正常运行和出现事故时，居民所受的辐射剂量最低。②工艺流程的选择和设备选型要考虑废物产生量和运行安全。③废气和废水需作净化处理，并严格控制放射性元素的排放浓度和排放量。含有α射线的废物和放射强度大的废物要进行最终处置和永久贮存。④在核企业周围和可能遭受放射性污染的地区建立监测机构。

三 生物性污染

病原微生物的水污染危害历史最久，至今仍是危害人类健康和生命的重要水污染类型。洁净的天然水一般含细菌是很少的，病原微生物就更少，受病原微生物污染后的水体，微生物激增，其中许多是致病菌、病虫卵和病毒，它们往往与其他细菌和大肠杆菌共存，所以通常规定用细菌总数和菌指数作为病原微生物污染的间接指标。

病原微生物具有数量大、分布广、存活时间较长、繁殖速度很快等特点，可以通过多种途径进入人体，并在体内生存，一旦条件适合，就会引起人体疾病。

生物性污染主要指病原微生物污染。主要来自城市生活污水、医院污水、垃圾及地面径流等方面。所以，对病原微生物的污染主要要加强对污水排放的严格监控，从源头做起。