微污染水处理技术

   20世纪60年代以来，不少地区饮用水水源水质日益恶化，人们在饮用水的水质净化中碰到了新问题。针对源水中出现的新污染问题，人们就开始着手对水质净化的新技术进行了研究，并且已经有很多技术在实际生产中应用，取得了较好的效果.

   一般来说，当水源所含的污染物种类较多、性质较复杂，但浓度较低微时，通常被为为污染水。针对不同的污染类型，人们在饮用水常规处理工艺的基础上研究开发了很多新的工艺和技术，但归根起来主要有3个方向：①强化常规水处理工艺；②深度处理技术；③微污染源水处理技术。

1. 强化常规的水处理工艺

（1）强化混凝工艺

   强化混凝是指为提高常规混凝效果所采取的一系列强化措施，以确定混凝的*佳条件，发挥混凝的*佳效果。强化措施通常包括：絮凝药剂性能的改善；强化颗粒碰撞、絮凝反应设备的研制和改进；絮凝工艺流程的强化，如优化混凝搅拌强度、缩短流程时间、确定*佳反应条件等。

（2）强化过滤工艺

   滤池的主要功能是发挥滤料与脱稳胶体的接触凝聚作用而去除浊度、细菌。强化过滤的一种方法是开发改性滤料，在传统过滤滤料的基础上，使表面通过化学反应附加了一层改性剂（活性氧化剂）。改性滤料使滤料表面增加了比表面积，强化了吸附能量。表面涂料在与水中各类有机物接触过程中产生了强化学吸附和氧化净化功能，补=不但能净化大分子和胶体有机制，还可以大量吸附和氧化水中可容性有机物和部分离子，达到全面改善水质的目的。另一种方法是研究新的冲洗技术。过滤周期缩短，而且长期冲洗不净，将导致滤层中结泥球，表面结泥饼，严重的还会导致滤层开裂，失去过滤能力。新的冲洗方法包括气冲洗、气水配合冲洗等使滤料冲洗时间缩短，冲洗效果改善，运行周期延长。

2.微污染水预处理技术

   预处理通常是指在常规处理工艺前面采用适当物理、化学或生物的处理方法，将水中污染物进行初级去除，同时可以使常规处理更好地发挥作用，减轻常规处理和深度处理的负担，改善和提高饮用水水质。预处理方法按对污染物的去除途径可认为吸附法、化学氧化法和生物氧化法。

（1） 物理吸附预处理

   吸附处理技术是指利用物质的吸附性能来去除水中污染物的技术。目前用于水源水处理的吸附剂有化化活性炭、硅藻土、二氧化硅、活性氧化铝、沸石，其中用的*多的是活性炭。

   活性炭具有丰富微孔结构和表面流水性，是从水中去除多种有机物的”*佳实用技术“，可经济有效地去除嗅、味、色度、氯化有机物‘农药你、放射性污染物及其他人工合成有机物。活性炭应用可单独采用，亦可以与其他方法组合使用而取得更佳效果。如粉末活性炭与预氧化同时使用，可减少氯化物的生成量；颗粒活性炭使用已发展为球型活性炭、侵透型活性炭、高分子涂层活性炭等多种类型；此外还有生物活性炭等方法。

   用活性炭作吸附剂去除水中污染物，虽能取得良好的效果，但其价格较贵，再生困难，对大部分极性短链含氧有机物，如甲醇、乙醛、丙酮、甲酸等不能去除。人们开始研制高效、低廉的黏土（如硅藻土、凹凸棒土等）吸附材料作为水处理吸附剂。黏土的比表面积大，低温再生能量强，储量丰富，但大量黏土投入混凝剂中也增加了沉淀池的泥排量，给生产运行带来了一定困难。目前这类吸附剂大多数人处于研究阶段，重点在于对其吸附性性能和加工条件、表面改性等方面的探讨，以期提高吸附容量和吸附速率。

  无机吸附剂中研究较多的是活性氧化铝吸附。氧化铝是一种两性物质，等电点约为pH值9.5，当水中pH值小于9.5时吸附阴离子，大于9.5时吸附阳离子。因此，可以因吸附目的不同，而对氧化铝进行改进，如酸改性、碱改性，从而获得*佳吸附容量。另外，因钙、镁的活性比铝强，还可以进行酸的钙、镁修饰，可与复殖酸形成共价键的有机金属络合物，去除腐殖酸达60%~75%。

  （2）化学氧化预处理

   预氧化技术是指原水中加强氧化剂，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。

  预臭氧氧化法  该高猛酸钾氧化及预紫外光氧化都属于化学预处理工艺，它们可以增强水的常规处理工艺的效果，大大减轻后续常规工艺处理污染物的负荷，提高整体工艺对污染物的去除率。这些方法的局限在于氧化副产物对水质的影响，还需要进一步探讨和研究。

 ①臭氧氧化法  该法是在水处理中受到普遍关注的氯消毒副产物对人体具有致命危害之后开始重视并广泛采用的方法。臭氧是应用*广泛的新型氧化剂，可提高水中有机物的生化性，提高絮凝效果，减少混凝剂的投放量。

  有质料表面：含有有机物的水经臭氧处理后，有可能将大分子有机物分解成小分子有机物，在这些中间产物中，也可能存在致突变物；在臭氧投量的情况下，不可能去除水中氨氮，因为当水中有机氮含量高时，臭氧把有机氮喜欢化成氨氮，致使水中氨氮含量反而增高；臭氧对水中一些常见优先污染物如三氯甲烷、四氯化碳、多氯联苯等物质的氧化性差，易生成甘油、洛河状态的铁氰化合物、乙酸等，从而导致不完全氧化产物的积累。

②二氧化氯氧化法  二氧化氯可有效破坏藻类、酚，改善水的色、嗅、味。二氧化氯是氧化剂，不是氯化剂，不会像氯那样与水体中的有机物发生卤代反应而生成对人体有害的、致癌的有机卤代物。有研究认为，甚至二氧化氯本身的氧化作用也能去除THMFP。

  ③光化学氧化  该法在化学氧化和光辐射的共同作用下，使氧化反应在速度和氧化能力上比单独的化学氧化、辐射又明细提高。光氧化法均以紫外光为辐射源，同时水中需预先投入一定量氧化剂如过氧化氢、臭氧，或一些催化剂如染料、腐殖质等。它对难降解而具有毒性的小分子有机物去除效果极佳，光氧化反应使水中产生许多活性极高的自由基，这些自由基很容易破坏有机物结构。属于光化学氧化法的有光敏化氧化、光激法氧化、光催化氧化等。

  光催化氧化法是在水中加入一定数量的半导体催化剂，它在紫外线辐射催化下也能产生强氧化能力的自由基，能氧化水中的有机物，常用的催化剂是二氧化钛。该方法的强氧化性、对作用对象的无选择性与*终可使有机物完全矿化的特点，使光催化氧化在饮用水深度处理方面具有较好的应用前景。但是二氧化钛粉末颗粒微细，不便于回收，同传统净水工艺相比，光催化氧化处理费用较高，设备复杂，近期内推广使用受到限制。

（3）生物预处理

 水源水生物处理技术的本质是水体天然净化的人工化，通过微生物的降解，去除水源水中包括腐殖酸在内的可生物降解的有机物及可能在加氯后致突变物质的前驱物和NH⒊—N、NO⒉—_N等污染物。再通过改进的传统工艺进行处理，

使水源水质大幅提高。

  从目前国内外进行的研究和工程实践的总结可以看出，生物预处理大多采用生物膜的方法。其形式主要是淹没式生物池，它是利用填料作为生物载体，微生物在曝气充氧的条件下生产繁殖，富集在填料表面上形成生物膜，溶解性的有污染物在与生物膜接触过程中被吸附、分解和氧化。目前，国内外的生物预处理工艺方法大致相同，区别之外就是在于生物池内的生物填料，填料是生物预处理工艺的关键要素之一。目前国内应用较为广泛的填料有蜂窝状填料、软性填料、半软性填料和弹性立体填料等。

  常用方法有曝气生物滤池、生物接触氧化池、生物活性炭和膜生物反应器。这些处理技术可有效去除有机碳及消毒副产物的前体物，并可大幅度降低氨氮，对铁、猛、酚、浊度、色、溴、味均有较好的去除效果，费用较低，可完全代替预氯化。 

①曝气生物滤池  滤池中装有比表面积较大的颗粒填充料，填料表面形成固定生物膜，水流经生物膜，在与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有物理筛滤截留作用。常用的生物填料有卵石、砂、无烟煤、活性炭、陶粒等。此外滤池在运行时，根据水源水质状况需要可送入压缩空气，以提供整个流水系统循环的动力和提供溶解氧。

  ②生物接触氧化  生物接触氧化工艺是利用填料作为生物载体，微生物在曝气充氧的条件下生长繁殖，富集在填料表面上形成生物膜，其生物膜上的生物相丰富，有细菌、真菌、丝状菌、原生动物、后生动物等组成比较稳定的生态系统，溶解性的有机污染物与生物膜接触过程中被吸附、分解和氧化，氨氮被氧化或转化成高价形态的硝态氮。