随着城市化进程的加快和工业活动的增加,水源污染问题日益严峻。尤其是在许多城市和农村地区,常规水处理工艺已难以有效应对水中微量污染物的存在。这些微污染物质包括有机物、氨氮、重金属离子、农药残留以及内分泌干扰物等,虽然浓度较低,但长期饮用可能对人体健康造成潜在威胁。因此,针对微污染水源的预处理技术方案显得尤为重要。
微污染水源的预处理主要是指在常规混凝—沉淀—过滤—消毒工艺之前,采取一系列物理、化学或生物手段,对原水中的微量污染物进行初步去除,以减轻后续处理单元的负担,提高整体净水效率。目前,较为成熟和广泛应用的预处理技术主要包括:粉末活性炭吸附、高锰酸钾氧化、臭氧预氧化、氯预氧化、生物预处理、膜预处理等。
粉末活性炭吸附技术 是一种常用的物理吸附方法,适用于去除水中具有异味、色度及部分有机污染物的水源。其优点是操作简单、见效快,尤其适合应对突发性水质污染事件。然而,该方法对某些极性小分子有机物的去除效果有限,且活性炭使用成本较高,存在再生与处置问题。
高锰酸钾氧化技术 具有较强的氧化能力,能够有效去除水中铁、锰、部分有机物及藻类代谢产物。其反应过程中生成的二氧化锰还能起到一定的助凝作用,有利于改善后续混凝效果。该技术操作简便,成本适中,适用于中小型水厂应用。但在实际运行中需严格控制投加量,避免出水颜色异常。
臭氧预氧化技术 以其强氧化性和无二次污染的特点,在去除有机污染物、嗅味物质及杀灭微生物方面表现出良好的效果。臭氧还可将大分子有机物分解为易降解的小分子,有助于后续生物处理过程。但由于设备投资较大、运行费用高,臭氧预氧化更适合于大型水厂或水质复杂、污染较重的水源处理场合。
氯预氧化技术 是传统的水处理方式之一,广泛用于杀菌消毒和部分有机物的氧化。尽管氯气成本低廉、操作成熟,但其与有机物反应可能生成三卤甲烷等有毒副产物,存在一定的安全隐患。因此,在微污染水源处理中,氯预氧化应与其他处理工艺联合使用,以降低消毒副产物的生成风险。
生物预处理技术 利用天然或人工培养的微生物降解水中的有机污染物和氨氮,是一种绿色环保的处理方式。常见的生物预处理形式包括生物接触氧化池、生物滤池、生物流化床等。这类技术对氨氮、可生物降解有机物有较好的去除效果,同时不产生有害副产物。但其处理效果受水温、溶解氧、水力停留时间等因素影响较大,适用于低浊度、低温季节较长地区的水源处理。
膜预处理技术 主要采用超滤(UF)或纳滤(NF)作为预处理手段,能有效去除胶体、悬浮颗粒、细菌及部分溶解性有机物。膜技术分离精度高,出水水质稳定,但其建设投资和运行维护成本较高,且存在膜污染和清洗问题,适用于对水质要求较高的供水系统。
在实际工程应用中,单一的预处理技术往往难以满足复杂水源的处理需求。因此,越来越多的水厂倾向于采用多种技术组合的方式,形成“多级屏障”式的预处理体系。例如,臭氧+生物活性炭联用技术(O₃-BAC),不仅能够高效去除有机污染物,还具备持续净化能力和抗冲击负荷能力,已成为当前研究和应用的热点方向。
此外,在选择预处理技术时,还需综合考虑水源水质特性、水厂规模、经济承受能力及运行管理水平等因素。对于不同区域的微污染水源,应开展系统的水质监测与分析,制定针对性的预处理方案,并通过试验验证其可行性和经济性。
总之,微污染水源的预处理技术是保障饮用水安全的重要环节。随着水处理技术的不断进步和人们对饮水质量要求的提升,未来将进一步发展高效、节能、环保的新型预处理技术,并推动其在更多地区的推广应用,从而全面提升我国饮用水的安全保障水平。
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