水污染治理技术综述

1水污染治理技术综述四川大学电子信息学院摘要：水是人类生产生活必不可少的物质，但自工业革命以来的数百年内，由于人类对于自然无节制的开发，许多生态环境遭到破坏，水污染问题也越来越严重。为了治理人类对生态环境所造成的破坏，水污染治理技术应运而生，也获得了日新月异的发展。本文试从水污染的物理处理、化学处理、生物处理三个方面进行简单介绍。正文：我国的水资源总量在世界范围内较为丰富，但人均占有量却比较少。改革开放以来，中国的经济飞速增长，然而飞速增加的代价却是对自然环境难以修复的破坏。目前我国的水污染问题已经处于一个相当严重的局面，全国主要流域的I~III类水质断面占64.2%，劣V类占17.2%，其中，海河流域为重度污染，黄河、淮河、辽河流域为中度污染。除了地上水，我国各个地区的地下水也处于不同程度的污染中。一、水污染类型按照污染物的不同，水污染大体上是由以下几种污染物所引起的：1.病原体污染这类污染通常是由生活污水、医院污水、畜禽饲养场的污水所引起的，这类污水中常含有各种病菌、寄生虫，若不进行处理直接排放，容易造成痢疾、伤寒以及各式各样的传染病。2.需氧型污染蛋白质、油脂、碳水化合物、木质素等有机物在微生物对它们的分解过程中需要消耗水体中的溶解氧，使得水体含氧量减少，影响水中其他生物的生命活动。在生活用水、造纸和食品工业所造成的污水中，就有大量的这类有机物。3.植物营养污染许多工业污水、生活污水以及使用氮磷肥的农业废水中，含有大量的氮、磷、钾等营养物质，易引起藻类和一些浮游物质爆发性繁殖，造成赤潮。4.石油污染这类污染通常是由油轮泄露、海上采油厂泄漏等事故所引起的，这类泄漏防不胜防，通常难以处理。25.剧毒污染大量的重金属、氰化物和一些难以分解的有机物通过矿山、冶炼废水等途径富集在生物体内，通过食物链循环对人类对人类健康造成危害。6.放射性污染这是由于放射性物质泄漏所造成的，一般是核事故所造成的，虽然事故少但危害极大。7.盐类污染各种酸碱盐无机化合物进入水体使得水体的盐量升高，影响水质。8.热污染发电站的高温冷却水排放之后使得水温升高，水中含氧量减少，影响水生物的繁殖生存，是为热污染。二、水污染的物理处理污水中的污染物一般以三种形式存在：悬浮态、胶体以及溶解态。水污染的物理处理的对象主要是悬浮态和部分胶体。实际的处理方法主要分为两大类：一类是因悬浮固体与水存在密度差，污水受到一定的限制，悬浮固体在水中流动被去除，如重力沉淀、离心沉淀和气浮等；另一类是悬浮固体受到一定的限制，污水流动而将悬浮固体抛弃，如格栅、筛网和各类过滤过程，取决于阻挡悬浮固体的介质。1.污水过滤分离处理悬浮固体受到一定的限制，污水流动而将悬浮固体抛弃，其固液分离效果取决于限制固体的过滤介质。根据过滤介质的不同，过滤分为粗滤、微滤、膜滤和粒状材料过滤等四种类型。（1）粗滤是用格栅、筛网等，截留污水中较粗的悬浮(漂浮)固体。（2）粒状材料过滤是水处理中最常用的固液分离方法，采用的过滤材料一般称滤料，它们可以去除几十微米到胶体级的污染颗粒。（3）微滤截留污水中0.1~100μm的悬浮固体，如一般采用的微滤机筛网尺寸在15~65μm之间。（4）膜滤则采用各类人工膜作为过滤介质，其推动力主要是压力差和电位差。2.污水的重力分离处理污水中许多悬浮固体的密度比水大，在水中它们可以自然地下沉，利用这一原理进行的污水固液分离过程称为沉淀。沉淀法是水处理中最基本的方法之一。污水处理的重力固液分离(沉淀)装置一般分为两类：一类是沉淀无机固体为主的装置，通称为沉砂池；另一类是沉淀有机固体为主的装置，通称沉淀池。3（1）沉砂池主要用于去除污水中粒径大于0.2mm，密度大于2.65t/立方米的砂粒，以保护管道、阀门等设施免受磨损和阻塞。其工作原理是以重力分离为基础，故应控制沉砂池的进水流速，使得比重大的无机颗粒下沉，而有机悬浮颗粒能够随水流带走。沉砂池主要有平流沉砂池、曝气沉砂池、旋流沉砂池等。（2）沉淀池是分离悬浮物的一种常用构筑物。按在污水处理流程中所处的位置，可分为初次沉淀池和二次沉淀池。按构筑形式形成的水流方向可分为平流式、竖流式和辐流式三种。三、水污染的化学处理污水的化学处理是利用化学反应的作用以去除水中的杂质。处理的主要对象是污水中难于讲解的溶解物质或胶体物质。常用的化学处理方法有化学混凝、中和法、化学沉淀法和氧化还原法。1.化学混凝：化学混凝处理的对象主要是水中的微小悬浮物和胶体杂质。混凝现象是指微粒凝结现象。凝聚和絮凝总称为混凝。凝聚是指在水中加入某些溶解盐类，使水中细小悬浮物或胶体微粒互相吸附结合而成较大颗粒，从水中沉淀下来的过程。絮凝是指由高分子物质吸附架桥作用而使微粒相互黏结的过程；脱稳的胶粒相互聚结，称为凝聚。2.中和法：使用酸和碱为工业原料的工厂往往要排放酸性污水和碱性污水。酸性和碱性污水的处理常用的就是中和法。如果同一工厂或相邻工厂同时有酸性污水和碱性污水，可以先让两种污水相互中合，然后再加中和剂中和剩余的酸或碱，从而达到以废治废，降低处理成本的目的。3.化学沉淀法：化学沉淀法就是用易溶的化学药剂，使污水中的某种离子以其难溶盐或氢氧化物的形式析出，从而使污水达到净化的方法。污水处理中，常用化学沉淀法除去的离子有：Hg2+、Cd2+、pb2+、Cu2+、Zn2+、Cr6+、SO42-、PO43-等。4.氧化还原法：氧化还原法一般只有在处理特殊污水时采用。电镀污水处理中除去铬酸根和氰根可用氧化还原法。含汞污水也可用氧化还原法回收汞。有色污水也可用氧化法脱色。按照污染物的净化原理，氧化还原处理法包括药剂法、电解法和光化学法三类。四、水污染的生物处理水污染的生物处理技术是在20世纪90年代得到迅速发展的一项污染处理技术，利用生物的生命代谢活动来减少污染物对环境的破坏，与传统的物理化学技术相比较，具有费用少、环境影响小、最大限度的恢复环境等优点。按照生物处理所利用的生物种类，生物处理技术可分为动物处理、植物处理、微生物处理三种。4（1）植物处理：植物处理技术是以植物忍耐和超量积累某种或某些化学元素的理论为基础，直接利用有生命的绿色植物及与其共存微生物体系清除或降低环境污染物的一项新兴技术。植物，特别是水生植物，对污染水体都有一定的净化能力，因此，在污染水体中种植对污染物吸收能力强且耐性好的植物，应用植物对污染物的吸附、吸收、富集和降解植物根系根际微生物的联合作用等，将水体中污染物去除或固定，从而实现水体修复的目的。植物对污染物可通过根系吸收，也可以直接经茎、叶等器官的体表吸收，吸收到体内的有机物，如酚、氰等可以直接降解，重金属、有机氯农药，如DDT等难降解物质，可贮存在植物体内，甚至达到很高的浓度时，植物仍不会受害。（2）微生物处理：微生物处理技术是在人为优化的条件下，用自然环境中的土著微生物或人为投加外源微生物的代谢活动（分解代谢和合成代谢），对环境中的污染物进行转化、降解与去除的方法。微生物在生物处理技术中起着主导作用。（3）动物处理：在污染水体治理修复中，合理规划、科学发展水上养殖，可在氮磷污染较重的水域适当增加食草和浮游植物鱼种的投放，以控制和消耗过度繁殖的藻类、提高水质。鱼类是动物修复的重要参与者，鲢鱼主要以浮游植物为食，鳙鱼主要以浮游动物为食。水蚤以藻类和有机腐屑为食，能有效除去藻类，同时它又可作为鱼类等水生动物的饵料被消耗。螺、蚌等底栖动物也可摄食碎屑、藻类，虾和鱼类可摄食藻类、碎屑、浮游动植物等，它们都能够明显限制浮游植物的生物量，同时降低水体中的CO、DTP、DO和pH。在湖泊及观赏性水体中，加入颜色鲜艳的鲤鱼、金鱼等，既可提高观赏价值，又可吞噬水草、藻类及其他小动物，保持水体的生态平衡。动物在水体污染处理中主要起辅助作用，但它在处理污染物质的同时增加了经济效益及观赏效益，是传统生物修复的必要补充。实际上，在水污染治理操作中，并不是只能单独使用一种方法，化学方法和物理方法通常是交叉使用的。面对各式各样的水污染，要根据实际情况考虑成效时间、操作成本等不同情况采用不同类型的技术手段来进行处理，只有适合的才是最好的。参考文献：1.《生物修复治理技术的研究进展》2.《水污染及水污染的生物治理》--吉林水利308期作者：韩吉瑶、薛国东3.部分介绍引用自百度百科