【干貨】我國微污染水源水處理技術(shù)

北極星環(huán)保網(wǎng)訊:微污染水源水是指受到工農(nóng)業(yè)和生活污水污染，其中部分項(xiàng)目超過《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838—2002)中Ⅲ類水體規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的飲用水源水。近年來，我國飲用水源水質(zhì)面臨的形勢非常嚴(yán)峻，主要是有機(jī)污染，并由此引發(fā)水源藻類污染和飲用水消毒副產(chǎn)物的風(fēng)險(xiǎn)〔1, 2〕?，F(xiàn)有水廠常規(guī)處理工藝已不能有效保證水廠對(duì)出水中污染物質(zhì)的去除效果。經(jīng)近年來的研究和探索，微污染水源水飲用水處理技術(shù)取得了長足發(fā)展。筆者綜述了我國具有較好實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的微污染水源水處理技術(shù)的研究進(jìn)展，以指導(dǎo)今后的理論研究和工程實(shí)踐。

1 微污染水源水生物預(yù)處理技術(shù)

微污染水源水生物預(yù)處理技術(shù)借助微生物的新陳代謝作用，在常規(guī)凈水工藝之前增加生物處理單元，對(duì)微污染水中的有機(jī)物、氨氮等污染物質(zhì)進(jìn)行一定程度的去除，以減輕常規(guī)處理和深度處理的負(fù)荷，改善出水水質(zhì)〔3〕。相對(duì)于污水而言，微污染水源水中的有機(jī)物、氨氮和亞硝酸鹽氮的濃度一般都很低，對(duì)微污染水源水處理起主導(dǎo)作用的微生物絕大多數(shù)屬于好氧貧養(yǎng)型微生物，對(duì)有機(jī)物的吸附能力強(qiáng)、吸附速度快、吸附容量也較大，具有生命周期長、繁殖緩慢的特征。生物膜法因微生物附著在載體填料上，相對(duì)而言能獲得相對(duì)穩(wěn)定的生長環(huán)境，適合于生命周期長的微生物生存和繁殖，因而絕大多數(shù)生物預(yù)處理都采用生物膜的形式。目前采用生物膜法的生物預(yù)處理技術(shù)主要有人工濕地、生物接觸氧化法、曝氣生物濾池、生物流化床、生物塔濾、生物轉(zhuǎn)盤等以及從這些技術(shù)發(fā)展而來的一些方法，其中以生物接觸氧化法和曝氣生物濾池研究及應(yīng)用最為深入和廣泛。

楊旭等〔4〕研究了潛流式人工濕地對(duì)黃河微污染水的處理效果，NH3-N、NO3--N、NO2--N 的平均去除率可以達(dá)到35%~40%，TN 的平均去除率為25%~35%。于方田等〔5〕用復(fù)合濾床曝氣生物濾池工藝處理黃河微污染水，在水力負(fù)荷為1.5 m3/(m2˙h)、氣水比為(0.5~0.8)∶1，復(fù)合濾床曝氣生物濾池對(duì)CODMn、NH3-N、濁度和色度的平均去除率分別達(dá)到65%、90%、97%、58%。劉金香等〔6〕探討沸石-陶粒曝氣生物濾池工藝對(duì)微污染水中CODMn、NH3-N 等污染物質(zhì)的去除效果，在水力負(fù)荷為1.2 m3/(m2˙h)、氣水比為1∶1 時(shí)，CODMn和NH3-N 的平均去除率分別為36.31%和94.4%。王云波等〔7〕采用臭氧-生物沸石的除污染組合工藝處理湘江水，生物膜成熟后在投加臭氧質(zhì)量濃度為2.2 mg/L，水力負(fù)荷為2.3 m3/(m2˙h)時(shí)，工藝對(duì)CODMn和NH3-N 的去除率分別為53.6%和86.1%。陸洪宇等〔8〕針對(duì)微污染高濁度水源水的水質(zhì)特點(diǎn)，采用接觸氧化/生物過濾組合工藝對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理，組合工藝對(duì)CODMn和UV254的平均去除率分別為33.3%和23.4%。王利平等〔9〕將TiO2負(fù)載于聚丙烯(PP)填料而制成TiO2/PP 復(fù)合填料，將其用于光催化氧化預(yù)處理微污染湖泊水，對(duì)CODMn、UV254、NH3-N、TP 和葉綠素a 的平均去除率分別為18.77%、16.44%、11.94%、20.27%、38.74%。

生物預(yù)處理是在常規(guī)工藝之前對(duì)水中氨氮和有機(jī)物預(yù)去除或轉(zhuǎn)化的一種有效方法。人工濕地占地面積大、冬季效果不穩(wěn)定成為制約其在實(shí)際工程中廣泛應(yīng)用的主要原因，生物接觸氧化法和曝氣生物濾池及由兩者發(fā)展而來的工藝目前成為水源水預(yù)處理的主導(dǎo)工藝，光催化氧化預(yù)處理及其他一些方法主要處于試驗(yàn)研究階段，實(shí)際應(yīng)用鮮有報(bào)道。但是總體來說生物預(yù)處理本身也存在一定的局限性，由于運(yùn)行效果受水溫等諸多因素的影響，對(duì)微量難生物降解的有機(jī)污染物沒有效果，微生物新陳代謝產(chǎn)物及微生物本身的物質(zhì)特性及對(duì)人體健康還可能存在一定影響。

2 微污染水源水深度處理技術(shù)

微污染水源水深度處理是在常規(guī)處理工藝之后，采取適當(dāng)?shù)姆椒ǎ瑢F(xiàn)行工藝不能有效去除的溶解性有機(jī)污染物、DBPs 前驅(qū)物、微量化學(xué)物質(zhì)、異嗅異味物質(zhì)以及某些病原微生物如隱孢子蟲等進(jìn)行強(qiáng)化去除，以提高和保證飲用水水質(zhì)安全〔1〕。目前應(yīng)用較為廣泛的微污染水深度處理技術(shù)包括活性炭吸附技術(shù)、生物活性炭技術(shù)、膜過濾技術(shù)、臭氧氧化技術(shù)、臭氧-生物活性炭技術(shù)以及各種高級(jí)氧化的聯(lián)用技術(shù)，其中以膜過濾技術(shù)和臭氧-生物活性炭技術(shù)應(yīng)用最為廣泛。

2.1 膜過濾深度處理技術(shù)

膜過濾技術(shù)是以壓力差為推動(dòng)力，使水相中的一種或幾種物質(zhì)有選擇性地經(jīng)過傳質(zhì)作用通過膜或膜組件，達(dá)到分離污染物質(zhì)、純化水質(zhì)的目的。常用的膜技術(shù)包括微濾(MF)、超濾(UF)、納濾(NF)和反滲透(RO)，這些工藝具有適應(yīng)性強(qiáng)，處理規(guī)模可大可小，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等特點(diǎn)。隨著膜材料價(jià)格的逐年降低，膜過濾技術(shù)在飲用水處理中具有廣泛的應(yīng)用前景。宋亞麗等〔10〕采用原水預(yù)處理+膜過濾的工藝處理黃浦江微污染水，DOC 和UV254的平均去除率分別達(dá)到45%和61%。程家迪等〔11〕以某微污染河網(wǎng)水為原水，考察了膜生物反應(yīng)器/粉末活性炭(MBR/PAC) 工藝對(duì)其處理的效果，工藝對(duì)CODMn、TOC 和UV254的去除率均可達(dá)50%以上，對(duì)NH3-N、鐵和濁度的去除率分別超過80%、87%、90%。潘若平等〔12〕采用粉末活性炭和超濾膜聯(lián)用技術(shù)對(duì)微污染水進(jìn)行試驗(yàn)，出水TOC 和UV254去除率保持穩(wěn)定，平均去除率分別為44.8%和48.9%。葉挺進(jìn)等〔13〕采用二氧化氯預(yù)氧化和超濾組合工藝進(jìn)行微污染水處理試驗(yàn)研究，投加0.5 mg/L 二氧化氯能使混凝、沉淀預(yù)處理和組合工藝的CODMn去除率分別提高約11.6%和7.4%。劉婷等〔14〕采用臭氧預(yù)氧化/膜生物反應(yīng)器(O3/MBR)工藝處理微污染水，對(duì)濁度、CODMn、DOC和UV254的平均去除率分別為99.3%、32.6%、18.7%、30.1%，整個(gè)系統(tǒng)對(duì)AOC 的去除率為13.4%。

膜過濾深度處理技術(shù)是一種微污染水深度處理的有效方法，但是總體來說還存在一定的局限性，如建設(shè)和運(yùn)營成本相對(duì)其他一些深度處理工藝偏高，膜的堵塞和反沖洗問題也會(huì)對(duì)運(yùn)行造成諸多不便，某些對(duì)人體有益的微量元素也會(huì)被去除，膜過濾深度處理出水對(duì)人體健康也可能存在一定的影響。

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