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饮用水源地水环境污染与治理研究

李杨

秦皇岛市环境保护宣传教育中心,066000

摘要: 水污染由于水中的酸、碱、氧化剂、化合物的含量超过某种正常值和一些有害的有机物等等对水的污染,致使水不能使用。污水中的酸、碱、有机毒物等不仅会毒害水生生物,还会影响环境和景区的自然景观。想更好地治理水污染,就要根据具体情况来分析最佳的治理办法。本文将使用化学反应通过改变污染物的性质来减少危害或去除有害污染物。以下简单列出几种方法:1.高级氧化法,2.电解法,3.化学氧化法,4.超临界技术。
关键词: 水污染;环境;化学;治理
DOI:10.12721/ccn.2021.157083
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我国水污染问题已经非常严重了。水污染不仅仅是水质的污染,和水有关的土壤,地下水,大气和海洋环境都会受到影响。在生态圈内,污染物会进行循环,并最终污染整个圈内体系。水体的污染容易,治理很麻烦而且难度也很大。想要治理水污染,不仅需要技术、金钱、时间,还需要创建严格的科学管理机制。水污染对我国来言,关系到国家的长治久安以及国家的长远发展。

2某市水环境质量

2.1城市水污染防控

水污染是由有害的化学物质引起的,它使原本纯净的水流变成不能供人们生活的污水,并且对周围环境也是一种污染。污水中的酸、碱、有机毒物等不仅能够危害水中的鱼类和各种水生生物,还能影响饮用水源周围的环境和景区。

2.2某市水环境状况

某市的饮用水源地水质虽然有问题,但是都没有超标太多。这也从侧面反映出某市水环境治理还是有一些成效的。但要是在相邻城市做对比,就会发现,差距还是相当大的,虽然都是达到了国家的标准,但是实际却是天差地别。这也从侧面说明我国的制度要求还是太过松了,指标放得太宽,导致污染和没污染根本区分不开。污染程度区分太模糊,也就导致治理的力度不能够准确把控,那么,治理的效果也就会不尽如人意。

3化学治理水污染

3.1高级氧化法

先进的氧化技术具有有机物彻底降解、反应速度快、产生二次污染困难、水质应用广泛等优点,而且它还能有效地改善滤液,使之能够被生物降解能力大大提高。1.png图3-1    氧化法

3.1.1臭氧氧化法

采用O3/H2组合工艺处理滤液(图3-2)。实验显示:在加入4g/L的双氧水之后,COD的去除率为0.2而色率的去除率将近100%,BOD5/COD也增大了5倍。采用臭氧化和四氯化锆(ZrCl4)联合处理滤液,实验结果表明,在pH值为6的情况下,反应90分钟后,当m (ZrCl4)/m (COD)= 2时,COD和氨氮的去除率都将近90%,而色率则是100%的去除率,BOD5/COD也翻了4倍(图3-3)。2.png图 3-2    臭氧氧化反应装置图3.png图3-3    pH值对臭氧氧化过程COD和色度去除率效果的影响

但单独采用臭氧氧化法处理滤液就导致臭氧利用率很低,而且反应的时间还比较长,并且单一的臭氧的氧化能力可能不足,这些都是单独采用臭氧氧化法处理的弊端。就是因为用臭氧处理的费用相当高,并且臭氧与一些有机物的处理效果不是很好。采用活性氧化铝和臭氧为载体的铜镍催化剂处理滤液。目前臭氧高级氧化技术还处于起步阶段。也就存在着很多问题。比如臭氧能耗高、产量低、水中臭氧溶解氧等问题。未来如果能将工艺进行优化或者降低处理成本,该技术将为工业应用提供更广阔的未来。

这种方法能解决某市水污染中氨氮含量高的城市。氨氮含量虽然在标准之内,但是比周围城市要高好几倍的城市,也建议用这种方法去处理一下,国家的标准值太高,导致合格率也高,但这不代表都是达到真正的国际标准的,所以还是要对水质进行净化。

3.1.2Fenton氧化法

自21世纪以来,Fenton法的研究越来越多的集中在对滤液处理的研究。这个方法可以有效地氧化和降解污水中难以降解的有机物质,还可以降低废水的毒性,显著提高污水的生物降解能力。采用这种方法对污水进行处理,实验结果表明(图3-4),在其中加入1500mg/L浓度的硫酸亚铁,加入20mL/L浓度的过氧化氢,且在pH值为3的情况下,反应一小时后,COD去除率为80%,色度去除率为96%。4.png图3-4    H2O2投加量对废水CODCr去除率的影响5.png图3-5    Fe2+加入量对废水CODCr去除率的影响

3.1.3电化学氧化法6.png图3-6    电化学氧化法处理渗滤液浓度在120min由上到下依次减少

电化学氧化是一种有效的废水处理技术,它的操作要求不高并且易于控制,也不用加入氧化剂,所以对化学药品消耗也不高。它也能在常温常压下进行而且不会造成二次污染,对滤液中的COD、BOD、色度和TSS都有较好的去除效果,这些优点也就使得这种方法是之得继续研究和优化的。但是,该技术在实际应用中也存在一些问题,例如:对电极材料的要求太高而且能耗大,这也就导致设备的成本很高,如果想普及的话还是,资金问题就是一个大问题。这种方法处理废水的量也很有限,所以,未来还要提高其处理污水的量,这是个漫长而又艰巨的任务。

这种方法不适用于某市的水污染,资金方面也是一个原因,而且对于某市本地的主要污染物并没有什么太大作用。

3.1.4光催化氧化法7.png

图3-7    光催化氧化处理废水

在光催化氧化过程中起到核心作用的是催化剂。催化剂的选择直接影响到污水的处理效果(图3-7)。对于水污染不算严重的某市,这种方法能够初步的减少水中污染物的含量,也是十分简单方便的。这种方法适用于大面积的初步处理水污染,也是一种加强大自然自主处理能力的方法。

3.1.5过硫酸盐氧化法

8.png

图3-8    硫酸根离子结构

对于某市,尽量不采用这种方法,虽然效果或许会很好,但是会造成二次污染,这种得不长失的方法还是不要用为好。环境污染是污染容易治理难,所以能不造成二次污染,就一定要避免二次污染。

3.1.6微波活化过硫酸盐技术

微波活化是一种特殊的加热方式,其原理类似于微波炉。微波活化与热活化相比,它的加热更加均匀,还能够降低反应的活化能,让反应更容易,更快速的进行。它的热量损失也很小。微波强化过硫酸盐处理污水的实验说明,当微波功率为550瓦,在反应半小时之后,TOC、色度和UV254的去除率都在80%以上,其中TOC/COD与反应时间成反比,当反应2小时之后,TOC/COD降低了近90%。9.png图3-9微波活化除去污水中TCA的效果

3.2电解法

3.2.1处理含铬废水

铬是一种可变元素,它的化合物以二价、三价、六价的形式存在在自然界中,其中毒性最大的是六价铬。六价铬是对人体最有害的八种化学物质之一,对人体具有致病,致死,致癌的危害。10.png图3-10    处理含铬废水

某市的污水中铬含量不高,所以这种专门处理铬的方法不是很适合在本市大面积应用。但是可以用来处理工厂的含铬污水,所以还是有必要在工厂及周边进行推广。

3.2.2处理含铜废水

当它们进入人体呼吸道时,会对人体造成致命伤害。当含铜废水对农田进行灌溉时,就会在土壤和作物中积累铜,导致作物生长不良或者作物直接死亡,严重危害作物生产和人体健康。当含铜废水排入水体时,不仅会给水生生物带来阴影。这也将严重威胁居民饮用水的安全。

本方法主要处理从工厂排出的含铜污水,而也就增加了工厂的污水排放质量,进一步使得水污染程度降低并得到控制。

3.2.3处理含镍废水

表3-1    一级和二级处理后含镍废水的理化参数11.png本市的污水中镍含量达到标准,这种方法对于镍的排除还是很有效果的,而且可以将水中的镍金属回收,有效的节约稀有金属的消耗,这真的是一举夺得。

3.3超临界技术法

3.3.1特性

它们的密度虽然接近于液体,但是粘度和扩散系数却接近气体,并且具有良好的渗透性。

目前,在超临界流体中最常见的是生活中也很常见的水和二氧化碳,既便宜又容易获得,安全无毒,因此被广泛使用。

3.3.2萃取

超临界流体(SCF)是以超临界流体为溶剂,利用该状态的高渗透性和高溶解度能力提取和分离混合物质。可以通过控制温度和压力来改变物质的溶解度,这种特性就说明超临界流体在未来的发展空间非常大。不仅仅是在治理水污染方面,在各种方面都会有很好的应用前景。

3.3.3有机废液处理

选择适当的提取参数,如温度,压力和反应时间,SCWO就可以处理各种各样的有机废水,如工业生产废水和日常生活的污水。同时,由于超临界水具有特殊的传导热能和对能量的特殊扩散的特性,超临界水氧化过程的反应速度要比其他的方法快一点。通常仅仅在几秒钟到几分钟的时间内,反应的转化率就能达到最大。

4结论

水资源作为人类赖以生存的物质基础,起着重要的作用。国家政府、企业单位乃至个人都在不遗余力的为保护水资源,在处理水污染的问题上努力着。利用科学的治理理念,完善的治理方案以及加强管理与监督,从各方面共同作用缓解水污染问题,提高水质,告别水资源匮乏的困扰。

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