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我国水污染处理的几类常见方法
我国水污染处理的几类常见方法
【摘要】进入二十一世纪以来，中国经济持续高速发展，随之而来的环境问题也尤为严重，尤其是中国水环境污染问题日趋恶劣。如何有效地防治、处理水污染就成了摆在我们面前迫在眉睫的问题了。本文将通过列举介绍在预防、处理水污染问题中的几种常见措施，详细系统的介绍我国在处理水污染问题时的常见方法。以便能够更好、更有效地处理水污染问题。
随着人口的迅速增长，人们对水资源的需求量不断增大，与此同时对其造成的污染也日趋严重。2000年我国7大水系57.7%的断面满足III类以上水质要求；21.6%的断面为IV类水质；6.9%的断面为V类水质；13.8%的断面属劣V类水质。另外据统计，我国有80%以上的污水未经处理直接排入水域，90%以上的城市水域污染严重。
一、水污染的预防
俗话说，治病不如防病。很多国家已经意识到在水污染的防治工作中，预防水污染所需的成本远远小于治理水污染所消耗的能量与资金。1990年通过的《美国污染预防法》强调了污染预防的重要性，并对贯彻“全过程控制”的源头消减战略作了详尽的规定。我国《水污染防治法》中也同样提出了“预防为主”的策略。水污染的预防可以从以下几个方面着手：
1.1 减少城市生活污水
居民生活污水其实在总污水排放中占据了一定的比例，其中含有大量有毒物质（清洁剂，润滑剂，涂料，漂白剂等），号召大众使用无磷洗涤剂，购买清洁产品，同时鼓励大众循环利用水资源以减少生活污水的排放。
1.2 减少农业污水
(1)改善水管理，争取做到农业灌溉以滴灌等为主，尽量不使用漫灌方法。(2)防止农药径流，污染水源。1.3 减少工业污水
(1)整合企业生产结构，做到企业生产过程中每一环节都零排放，实现清洁生产。
(2)加快环境科学的发展，研发环保新技术，以降低企业的环保成本。从某种程度上看，企业的目的就是盈利，环保这个环节对于很多企业特别中小型企业来说，其成本过高，运行费昂贵，又不易维护，企业只能往其中投入资金却无法从中得到收益，如果真要运行起来，很可能给企业带来生存危机。所以，降低企业环保成本是解决工业污水的一大方法。
(3)政府可对企业在污水处理上进行资金补贴，银行可对在生产流程中有环保环节的企业实行“绿色通道”，允许企业贷特殊款，进行污水防治。
(4)全面推广可交易排放许可制度。政府通过制定总排放量目标，向排污企业颁发可交易排放许可证，各个排污企业根据自己的需要可以自由买卖许可证，这是一种强有力的污染控制制度。
(5)加强舆论压力与公众意识。对于超标排污，严重污染水环境的企业，应在媒体上公布批评。同时，要加强公众水资源保护意识，鼓励公众购买“绿色”产品、“环境友好”产品。
(6)对违法排污企业加大处罚力度，完善法律责任。我国的《水污染防治法》中，对违规排污的企业仅提到了“缴纳超标排污费”的处罚，这种过轻的惩罚给企业带来了“守法成本高，违法成本低”的心理暗示，致使违法企业屡试不爽。
①对严重的违法行为应进行行政制裁、民事制裁，必要时还可进行刑事制裁。②利用各种处罚手段，对包庇违法企业进行违法行为的有关人员进行严厉的惩罚。
二、水污染的治理方法
1、生物法
水污染的治理包括内环境治理和外环境治理。前者是对污染源的治理, 其难度大, 耗资多。后者是利用自然环境净化能力对水污染的治理。生物净化就是外环境治理的重要手段, 它是一种符合我国国情的水污染治理方法。
由于地球上到处都有能参与净化活动的生物种属, 它们通过本身特有的新陈代谢活动, 吸收积累分解转化污染物, 降低污染物浓度, 使有毒物变为无毒, 最终达到水排放标准。因此利用生物净化污水受到人们的重视。具体方法如下。（1）沉淀处理法
用于净化生活污水。在污染物还未破坏水域自净能力的前提下, 采用简单的格栅, 通过水中滤食性和沉食性动物的活动与运动, 提高水体自净能力, 促进水体中悬浮物沉淀、并被埋藏在底质中使污水净化。
（2）水生生物养殖法
用于生活污水和含有机污染物的工业废水。通过水生生物降解污染物, 是防止水体富营养化的有效措施。
A、放养水生维管束植物（简称水生植物），这类自养型水生植物对水污染有很好的忍耐性, 它不仅能行光合作用吸收环境中二氧化碳、放出氧气改善水体质量, 而且能消除许多污染元素。
B、养殖水生动物用于净化生活污水。有人将鱼类、贝类饲养在放有1/5污水池中, 仍能正常成活, 其增重率比净水饲养的高, 污水养殖一些食草性鱼类, 不仅能利用营养元素, 还能以池中兰绿藻作为饵料, 达到消除水体, 营葬化目的。由于此法养殖的动物, 往往具有异味或蓄积有害健康的物质, 影响食用价值, 故当前利用水生动物净化污水的应用和报道较少。
（3）生物称定塘法
国内外用来处理生活污水和石化、焦化、造纸、制药废水的传统方法。A、好氧塘
以天然池塘、洼地、水坑中水草、藻和微生物吸收分解氧化功能净化污水, 是典型的藻菌共生系统。靠藻菌共生关系在塘内循环不止污水得以净化。有毒物经塘中发生的物化、生化作用被去除；有机污物被微生物降解。悬浮物由于塘中物理因素产生聚凝沉淀而去除, 病原菌由于不适应环境而死亡；N、P 由于藻类增殖摄取而部分去除。
B、厌氧塘
在无氧条件下, 由厌氧细菌及兼气菌降解有机污物, 一般由二步组成。一是水解, 经芽抱杆菌、变形菌、链球菌的胞外酶, 将不溶水的大分子有机污物降解成溶水低分子物氮墓酸、单糖和有机酸类
二是经甲烷杆菌、产甲烷球菌将有机酸降解成二氧化碳和甲烷, 使污水净化。
（4）活性污泥法
用于大型污水处理厂及工矿废水的处理上。此法是在好气菌作用下, 把含有大量有机污物废水形成生物絮体（活性污泥）。利用活性污泥对污染物的吸附, 以及絮体上徽生物、藻、原生动物和寡毛类动物对有毒物分解抓化作用, 废水在曝气池停留4~10h, 使污泥与废水充分接触就可完成净化过程。
（5）生物膜法
用于净化食品工业、发酵工业废水。实践中较常应用的是生物滤池, 该池利用滤料（花岗岩、无烟煤等）或转盘的吸附作用, 使污水中菌、藻、徽型动物阻留形成2~3mm厚生物膜, 其中原生动物吞噬细菌使膜不断更新, 蟋虫吞食有机残粒, 动物运动使粘状生物膜得到松动, 在膜外层形成0.1~0.2mm厚生态平衡小生境。当污水流经生物膜时有机污物被迅速吸附, 成为细菌新陈代谢的物料, 溶解性污物被徽型生物降解吸收, 转化成体内物贮存, 难分解污物被滤池扫除生物分解去除, 靠寡毛类线虫和昆虫幼虫的掠食作用清除多余老化的生物膜。
（6）生物接触权化法 用于生活污水和毛纺、化工、制浆废水的处理。此法兼备活性污泥和生物膜法特点。所采用的工艺有：a.生物铁法利用铁的物化效应和生物效应处理焦化废水;b.活性碳生物膜法利用活性碳吸附作用, 使微生物在碳表面繁殖来降解污物, 净化抓基化合物工业废水;c.生物酸化还原氧化法处理硝基苯化合物工业废水。
（7）土地处理系统
用于处理生活污水和食品工业废水。此法是一个物化、生化的综合过程, 通过土壤较强的过滤、吸附、氧化、离子交换作用, 微生物的吸收分解作用, 以及土壤结构和植物根系对污物的阻滞作用, 完全能使污水净化。污水在水田中停留3~8d，(BOD)5 去除率可达80%~95%, P和N去除率分别达98%和85%，但污水中的油脂、皂类过多会堵塞土壤空隙, 常带来灌田的“ 污水病害” , 因此必须进行预处理后才能应用。
（8）固定化细胞法
用于多种工业废水的净化。在废水中直接利用含有某种特殊催化功能酶的微生物制备成固定化细胞。此法必须筛选具有特殊分解能力的菌种形成一个平衡系统, 实现强化型废水净化。包埋纯种微生物制备的固定化细胞作为吸附剂, 可有效去除废水中重金属、酚等芳香烃有毒化合物, 有人从活性污泥中分离出热带假丝醉母菌, 处理焦化废水酚的去除率达”99%。此法净化效果最高, 但因选育高产酶菌株困难, 成本较高影响发展。
综上所述, 生物净化在水污染治理上有很强的生命力, 据所处理的污水成分及处理目的,选择适当的处理方法, 或进行污水综合治理都能起到显著成效。
2、物理法（纤维素基吸附法）
物理法处理水污染有许多种方法，主要包括膜工程法, 吸附法。其中，吸附法由于具有多样性、高效、易于处理, 可重复利用,而且可能实现低成本而最受重视。活性炭是现在用得最广泛的吸附剂, 主要用来吸附有机物, 也可以用来吸附重金属, 但是价格比较昂贵。磁性海藻酸盐不仅可以吸附有机砷, 还可以用来吸附重金属。壳聚糖作为一种生物吸附剂, 可以在不同的环境中分别吸附重金属阳离子和有害阴离子。骨碳、铝盐、铁盐以及稀土类吸附剂都是有害阴离子的有效吸附剂。稻壳、改性淀粉、羊毛、改性膨润土等都可以用来吸附重金属阳离子。随着水质的日益复杂和科技的进步, 水处理用的吸附剂不仅要求高效, 还要廉价, 而纤维素作为世界上最丰富的可再生聚合物资源, 非常廉价, 可以成为理想的吸附剂基体材料。
（1）纤维素的来源
纤维素是植物中最重要的骨架成分, 主要来源于棉花、木材、亚麻、秸秆等.纤维素是世界上最丰富的可再生资源, 据不完全统计, 全球每年通过光合作用产生的纤维素高达1000亿吨以上.几千年来, 纤维素只被用来做能源、建材以及衣物, 作为一种化学原材料, 它的研究历史只有150年.纤维素的分子链结构式如下, 它是由β-D-葡萄糖基通过1-4苷键重复连接起来的线性聚合物, 具有亲水性, 手性, 生物降解性等特征.纤维素的每个葡萄糖环含有3个活泼羟基, 可以发生一系列与羟基有关的化学反应, 因而被广泛地化学改性.纤维素的常见改性方法有: 氧化反应、酯化反应、醚化反应、卤化反应、自由基接枝共聚反应。
（2）改性纤维素在水处理中的应用
根据水中污染物的种类, 可以选择不同的方法在纤维素上修饰不同的基团, 进行水中污染物的吸附。
A、吸附重金属阳离子
羧基、磺酸基、磷酸基、伯胺基等基团可以吸附带正电的重金属阳离子, 因此在纤维素上修饰这些阴离子基团就可以用来去除水中过量的重金属阳离子.这是改性纤维素在水处理吸附剂上用得最多的一个方面。
B、吸附有害阴离子
改性纤维素吸附阴离子的例子并不多.由于一些无机金属盐可以吸附有害阴离子, 所以可以将一些金属盐修饰于纤维素上, 用于砷、氟等的去除。
C、吸附有机物
未经修饰的天然纤维素就可以吸附某些有机染料, 如Fatih Den iz利用新鲜树叶制得的干粉末作为一种廉价的吸附剂来吸附有机染料酸性橙52, 吸附能力可达10.5mg ol g-1 [ 34 ].改性后的纤维素将吸附更多种类的有机物。
用天然纤维素这种价廉物丰的基体材料来制备水处理用吸附剂, 不仅能实现降低成本的目标, 而且可以实现废物利用.再加上原材料绿色无污染, 可以进行多种改性来去除水中多种无机和有机污染物, 因此纤维素基吸附剂在废水处理中一定具有广阔的应用前景。
3、化学法
利用化学反应的作用, 通过改变污染物的性质降低其危害性或有利于污染物的分离去除。包括向各类废水中投加各类絮凝剂, 使之与水中的污染物起化学反应,生成不溶于水或难溶于水的化合物,析出沉淀,使废水得到净化的化学沉淀法;利用中和作用处理酸性或碱性废水的中和法;利用液氯、臭氧等强氧化剂氧化分解废水中污染物的化学氧化法;利用电解的原理, 在阴阳两极分别发生氧化和还原反应,使水质达到净化的电解法等。
（1）氧化法
氧化法是目前广泛采用并极具发展潜力的化学处理方法之一。根据氧化剂的种类及反应器的类型,氧化法可分为化学氧化法、催化氧化法、(催化)湿式氧化法、光催化氧化法、超临界氧化法等。化学氧化法虽然操作简单, 但由于其处理效果并非十分理想且运行成本较高, 因此在废水处理应用中使用并不很多，为了达到提高处理效果, 同时降低运行成本的目的, 人们开发了其他的氧化技术。光催化氧化法设备简单，运行条件温和、氧化能力强、杀菌作用强、处理彻底, 因此对水的深度处理及对难被生物降解的有机废水的处理具有极好的应用前景, 目前已成为国内外非常热门的研究课题。有专家预测, 氧化法将成为21 世纪废水处理中重要的方法之一
（2）电解法
一般工业污水治理通常采用化学法、物理法、生物法，或者采用化学－ 生化法联合技术;近年来也出现了电渗析和膜技术，前者往往占地面积大，运行费用高，操作维修量大，使治理问题复杂化，使排放不能或稳定达标。后者一次性投资高，运行费用高，不便于维修管理。对于污染因子分子结构复杂、易溶于水但难氧化的废水，无论前者和后者都有相当大的难度。对于分子结构复杂或易溶于水但不易氧化的废水，如果采用高频电解，且在极板间加入特殊填料，提高电流效率，使原生态的氢离子、氧离子、氢氧根离子倍增，电化学反应机率倍增，就可以使得废水得以超强氧化还原，在有机废水、垃圾渗透液、化工、医药、印染、洗衣粉废水处理上可使COD 大大降低。电解法是很好的处理方法，在氧化还原方面几乎是万能的，但其高昂的处理费用、复杂的维护管理都抑制了他的发展，目前只用在含氰废水处理上。（3）超临界技术
超临界水氧化废水处理技术是在湿法氧化基础上发展的一种有毒有机工业废水处理的高级氧化技术，被称为生态水处理技术。据文献报导，酚类、甲醇、酚醛树脂、多氯联苯、二恶英、滴滴涕、沙林神经毒剂等化学品，都可用超临界水氧化处理成为CO2、H2 O 和其它无毒的简单小分子物质
龚为进等采用超临界水氧化(SCWO)技术在连续蒸发壁式反应器内处理高浓度丙烯酸废水，结果显示废水COD 和TOC 去除率分别达到99 %左右。马承愚等采用超临界水氧化反应中试装置对石家庄市某垃圾填埋场的高浓度垃圾渗滤液进行处理。结果表明: 在反应温度为400 ℃、反应压力为26 MPa、氧化反应时间为250 s 时，对COD 的去除率达到99． 61 %。处理出水的各项指标均达到国家排放标准。
三、结语
我国经济快速发展是在经济技术相对落后的情况下实现的。人口基数大，人均资源少，环境污染和生态破坏的防治将是一项长期的战略任务。特别是短期内解决水环境污染问题的难度很大，需要经过一个艰苦的治理过程。因此，必须与国际接轨，借鉴成功经验，加强国际交流与合作，同时结合我国的发展实际，不断加强政策创新、制度创新和技术创新，逐步走出一条具有中国特色的水污染防治道路。而民众也应从自我做起，从小事做起，严格要求自身行为，保护环境，为实现人类与自然的和谐而贡献自己的一份力量。
参考文献
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