張菁華

天津水務(wù)集團(tuán)華淼規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司 天津 300000

水中的污染物種類(lèi)繁多，而對(duì)人類(lèi)危害最大的就是幽類(lèi)有機(jī)化合物。從自然腐殖質(zhì)到酸性有機(jī)物，再到人類(lèi)生活污水，再到工業(yè)廢水和農(nóng)業(yè)廢水。這些有害物質(zhì)在水中經(jīng)歷一段時(shí)間的化學(xué)反應(yīng)后，生成了一種叫做腐殖酸的有機(jī)化合物，其中大部分與氯消毒設(shè)備產(chǎn)生了化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生了一種可能致癌的物質(zhì)，使用后若得不到有效的處理，將會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生危害。此外，在工業(yè)用水中，水中的有機(jī)物在水處理過(guò)程中不但會(huì)使水質(zhì)變差，還會(huì)對(duì)設(shè)備的正常工作造成一定的影響，所以要對(duì)有機(jī)物進(jìn)行有效的控制，才能確保設(shè)備的經(jīng)濟(jì)效益以及安全工作。

1 水中有機(jī)物的概念

在水中有很多的污染物，而對(duì)人體造成的傷害最大的就是有機(jī)質(zhì)，通常情況下，水質(zhì)中的有機(jī)質(zhì)都是天然水體中的所含有的腐殖酸類(lèi)的有機(jī)質(zhì)，還有在生產(chǎn)和生活過(guò)程中所形成的各類(lèi)有機(jī)質(zhì)，這些有機(jī)質(zhì)在一段時(shí)間后，由于多種因素的共同作用，最終會(huì)成為一種致癌物質(zhì)，對(duì)人體的身體造成一定的影響[1]。在工業(yè)給水中，由于水中的有機(jī)物質(zhì)會(huì)對(duì)水處理材料產(chǎn)生某種程度的污染，從而影響到生產(chǎn)中的設(shè)備的使用，對(duì)水的品質(zhì)也會(huì)產(chǎn)生影響。如果工業(yè)用水中的有機(jī)物質(zhì)進(jìn)入到鍋爐中的熱能裝置，則會(huì)加快其侵蝕速度，最后會(huì)對(duì)其工作造成不利的影響。因此，從某種意義上來(lái)說(shuō)，水體中的有機(jī)物質(zhì)對(duì)水質(zhì)的影響是很大的。在過(guò)去的數(shù)十年里，國(guó)內(nèi)的研究人員對(duì)水體中的有機(jī)污染物進(jìn)行了許多研究，并在此基礎(chǔ)上提出了相應(yīng)的處理方案。

2 給水處理工程中去除有機(jī)物的意義

目前，引起水體污染的因素很多，而引起水體污染的主要因素中，有機(jī)質(zhì)是引起水體污染程度最嚴(yán)重的一種。在水中，有的污染物可以被水體中一開(kāi)始就攜帶的，而有的是含有工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、日常生活所釋放出來(lái)的有機(jī)物，經(jīng)過(guò)各種化學(xué)反應(yīng)，使有機(jī)物質(zhì)向有毒物質(zhì)轉(zhuǎn)化。如果不能對(duì)水中有機(jī)物進(jìn)行及時(shí)、高效的處理，就會(huì)對(duì)飲用者的身體健康構(gòu)成嚴(yán)重的危害，并會(huì)影響到給水處理設(shè)備的正常使用。在這一點(diǎn)上，不管是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，都對(duì)與給水處理中除去有機(jī)物的相關(guān)工作展開(kāi)了深刻的剖析和探討，而且，在豐富的實(shí)際工作中，也得到了幾種特定的解決方案和辦法，這些方案在實(shí)際中有著很好的適用范圍。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，通過(guò)不斷地改進(jìn)給水處理中有機(jī)物去除方式，可以使得水質(zhì)質(zhì)量得到理想的提高，保證工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及日常飲用者均可以得到高質(zhì)量的用水，從而保障人們的身心健康[2]。

3 市政給水處理工程中有機(jī)物去除方法

3.1 混凝處理

按其存在形式，可將水中有機(jī)質(zhì)劃分為懸浮態(tài)有機(jī)質(zhì)、膠態(tài)有機(jī)質(zhì)和溶解態(tài)有機(jī)質(zhì)。三種不同種類(lèi)的有機(jī)化合物常?；祀s在一起。所以，在給水處理過(guò)程中，必須先對(duì)水體進(jìn)行預(yù)處理。

經(jīng)有關(guān)試驗(yàn)證明，利用濾料濾除水體中的有機(jī)物質(zhì)，效果并不理想。比如，在水體預(yù)處理過(guò)程中，主要依賴(lài)于絮凝-沉淀法來(lái)除去水中的有機(jī)污染物，其除污量通常在20%-60%之間。在混凝-澄清工藝中，COD脫除波動(dòng)性大的主要原因在于混凝-澄清工藝對(duì)懸浮物和膠體物質(zhì)的脫除率高，而對(duì)溶解性物質(zhì)的脫除率普遍偏低。在不同的水源中，有機(jī)物的存在形式存在著較大的差異，用絮凝劑和助凝劑制備出的新型水處理藥物，雖然可以對(duì)水體中的有機(jī)物進(jìn)行一定程度的去除，但效果并不明顯[3]。

經(jīng)過(guò)最近幾年的一些先進(jìn)技術(shù)的研究發(fā)現(xiàn)，利用增強(qiáng)混凝技術(shù)對(duì)水體中的有機(jī)物進(jìn)行處理，可以確保對(duì)其進(jìn)行一定的濁度的脫除率。當(dāng)絮凝劑加入量較大時(shí)，水體中NOM的脫除率基本保持在65%以上。在混凝過(guò)程中，鐵鹽類(lèi)絮凝劑比鋁類(lèi)絮凝劑用量大。本技術(shù)的不足之處是對(duì)水質(zhì)的pH要求比較高，所以在除去水質(zhì)中的有機(jī)物質(zhì)時(shí)，應(yīng)先對(duì)裝置進(jìn)行腐蝕處理；此外，增大絮凝劑的缺陷是會(huì)增加污泥的排放量和化學(xué)藥劑成本，但是它可以在常規(guī)的預(yù)處理過(guò)程中，對(duì)有機(jī)物的除去率進(jìn)行提升，從而確保在較低的pH條件下，可以降低離子態(tài)的有機(jī)物含量，提高分子態(tài)的有機(jī)物含量，降低有機(jī)物的溶解度，并且可以沉淀出大量的Fe(OH)3等微粒，提高對(duì)有機(jī)物質(zhì)的脫除率。所以，采用絮凝劑進(jìn)行絮凝劑的強(qiáng)化，能夠大大地改善水體中的有機(jī)污染物的去除效果。需要注意的是，這個(gè)過(guò)程中最重要的一個(gè)步驟就是對(duì)絮凝劑pH的控制和用量的控制。

3.2 吸附處理

吸附法利用了活性物質(zhì)對(duì)水體中的有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行吸附的理論。在水源充足的情況下，可以充分地利用活性碳的優(yōu)越性?；钚蕴烤哂衅渌牧喜痪邆涞娜鯓O性的吸收特征，在對(duì)水中的有機(jī)物進(jìn)行吸收時(shí)，使用的方法就可以避開(kāi)危害很大的鹵代吸收。活性炭對(duì)有機(jī)物的脫除率通常為20%到79%，這取決于有機(jī)物的種類(lèi)、形態(tài)和分子大小[4]。該方法對(duì)有機(jī)物的分子量不大、溶解性不高，并且在分子氧的情況下，能夠高效地除去有機(jī)物，特別是對(duì)芳香族的化合物，而對(duì)脂肪化合物的除去效果不大。在降低活性炭過(guò)濾器進(jìn)水pH值的試驗(yàn)中，我們可以了解到，在降低進(jìn)水H值后，對(duì)有機(jī)物的去除率也得到了提升，并且可以使活性炭過(guò)濾器的運(yùn)轉(zhuǎn)周期得到了延長(zhǎng)，在低pH條件下，可以改變水中有機(jī)物的形態(tài)，從而使有機(jī)物更易于被吸附。然而，對(duì)于活性炭吸附的處理存在著一個(gè)再生問(wèn)題，現(xiàn)在還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)一種很好的再生方式。此外，活性碳纖維屬于一種新型的高效吸附材料，它包括了天然和人造纖維兩種類(lèi)型，它們都有著巨大的吸附容量和大的表面積，具備很強(qiáng)的吸附能力，并且在吸附后可以保持原來(lái)的性質(zhì)。

活性炭是一種極性吸附物質(zhì)，它對(duì)水體中的有機(jī)物具有很好的吸附可逆性，假如利用NaOH溶液進(jìn)行再生，它的復(fù)速率也會(huì)得到提升，從而可以極大地提高對(duì)水體中有機(jī)物的清除率。但它的缺陷就是，因?yàn)樗臉O性吸附值會(huì)影響到對(duì)有機(jī)物的除去率的提高，而且在低濃度情況下，它的吸附能力比較小，所以，在給水處理中，它不能在工業(yè)上得到推廣應(yīng)用。它必須在具有一定的強(qiáng)化性能后才能被考慮。通過(guò)一些廠家利用活性炭床對(duì)水中有機(jī)物分子量的分布進(jìn)行測(cè)試，我們可以發(fā)現(xiàn)，盡管各廠家的原水的水質(zhì)不盡相同，但活性炭對(duì)于不同的分子量的有機(jī)物的除去呈現(xiàn)出類(lèi)似的特點(diǎn)。對(duì)于500-3.000之間的有機(jī)物質(zhì)，活性炭可以有效地除去，但是對(duì)于500以下和3.000以上的有機(jī)物質(zhì)，其去除作用不大。

3.3 氧化處理

近幾年，光氧化技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，具有良好的降解性能。光氧化方法有兩種，一種是光化學(xué)氧化方法，另一種是光催化氧化方法。其中，氧化反應(yīng)主要是通過(guò)氧化劑和紫外線的化學(xué)照射，生成具有較高氧化活性的游離基。在紫外光照射下，將一種具有較高氧化性的金屬離子添加到水溶液中，生成具有較高氧化性的活性自由基。其作用機(jī)制是：在UV照射下，有機(jī)分子的化學(xué)鍵會(huì)被切斷，從而導(dǎo)致其在UV照射下產(chǎn)生具有更強(qiáng)的氧化性和更強(qiáng)的自由基，進(jìn)一步增強(qiáng)其對(duì)有機(jī)分子的氧化性能[5]。利用紫外輻照產(chǎn)生的大分子自由能，使有機(jī)污染物更容易被氧化，從而實(shí)現(xiàn)有機(jī)污染物的完全降解。該技術(shù)流程相對(duì)簡(jiǎn)單，在小型污水處理設(shè)備中得到了普遍采用，但在大型污水處理設(shè)備中卻因?yàn)橘M(fèi)用高昂而沒(méi)有得到普及。

3.4 膜處理技術(shù)

目前，使用比較多的是膜技術(shù)的處理方法，它包含了反滲透納濾、超濾、微濾等多種方式，這些方式可以降解水中的味、色、消毒副產(chǎn)物等。因?yàn)?，在自然水體中，有一些有機(jī)物屬于低相對(duì)分子質(zhì)量、可溶性強(qiáng)的有機(jī)物，所以，在工業(yè)上，比較多使用到的處理設(shè)備，都是作為獨(dú)立的提升水中有機(jī)物的設(shè)備使用，從理論上來(lái)說(shuō)，它們可以有效地除去水中的有機(jī)物。然而，在對(duì)水進(jìn)行前處理的過(guò)程中，膜很容易被污染和破壞，所以，在水處理中的應(yīng)用很容易被破壞，而且膜的投資和運(yùn)營(yíng)成本都比較高[6]。

3.5 離子交換處理

離子交換是通過(guò)對(duì)水體中的有機(jī)物質(zhì)的化學(xué)與生物作用，對(duì)其中的腐殖酸類(lèi)有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行除去。該方法是以上述物質(zhì)中的有機(jī)酸性的特性為基礎(chǔ)，利用離子交換的方法來(lái)進(jìn)行除去，其工作原理是將離子交換的吸附作用利用交換樹(shù)脂的方法來(lái)除去水中的有機(jī)物。這一結(jié)論通過(guò)對(duì)大孔隙吸附過(guò)程的模擬，以及對(duì)水體中有機(jī)污染物的去除情況進(jìn)行了驗(yàn)證[7]。在海水淡化體系中，陰離子交換樹(shù)脂具有對(duì)水體中有機(jī)物質(zhì)的攔截和對(duì)強(qiáng)堿性物質(zhì)的防護(hù)作用，可以有效地利用有機(jī)物質(zhì)對(duì)水體中有機(jī)物質(zhì)的污染。已開(kāi)發(fā)出耐有機(jī)污垢性能好的聚合物，如：丙烯酸酯類(lèi)聚合物，其主鏈為具有良好親水性的丙烯酸酯聚合物。這類(lèi)陰樹(shù)脂對(duì)有機(jī)污染物具有較好的吸附性能，且對(duì)有機(jī)污染物的去除性能較好。它的主要作用是協(xié)助和攔截有機(jī)污染物，適合在低濃度的水體中使用。

4 市政給水處理工程中有機(jī)物去除方法發(fā)展展望

由于各種水體中的有機(jī)物質(zhì)的組成和存在形式各不相同，因此目前還沒(méi)有一種能夠?qū)λw中的有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行有效處理的技術(shù)。目前，在處理水體中，膜技術(shù)已經(jīng)被公認(rèn)為最好的方法，然而，它還有待于改進(jìn)。如果在制取油墨的時(shí)候，即使在制取油墨的時(shí)候，其成本會(huì)有所下降，但是在制取油墨的時(shí)候，其效果會(huì)有所提升。其次，在進(jìn)行研發(fā)的同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)進(jìn)行新型的吸附技術(shù)的研發(fā)，例如對(duì)活性炭纖維（ACF）進(jìn)行深入的研發(fā)，使之能夠被更多地用于水的凈化，而強(qiáng)力混凝技術(shù)作為一種新型的膜技術(shù)，具有較大的優(yōu)越性，同時(shí)也是最切合實(shí)際的一種去除水體中的有機(jī)污染物的方式。就當(dāng)前國(guó)內(nèi)的實(shí)際情況而言，應(yīng)根據(jù)水質(zhì)特性、水質(zhì)中有機(jī)含量的高低，進(jìn)行工藝的選用。例如，在離子交換脫鹽過(guò)程中，對(duì)于有機(jī)物質(zhì)比較低的水源，可以采用有丙烯酸系陰樹(shù)脂進(jìn)行處理，而對(duì)于有機(jī)物質(zhì)含量比較高的水源，則要采用剔除法選擇最適合的活性炭進(jìn)行吸附，從而達(dá)到改善水質(zhì)的目的。

4.1 大力宣傳，加強(qiáng)人員環(huán)保意識(shí)

針對(duì)市政給水處理工程中有機(jī)物去除方法技術(shù)，應(yīng)加強(qiáng)人員環(huán)保意識(shí)，利用相關(guān)政策和制度，將環(huán)境保護(hù)觀念落實(shí)到給水處理中，促使工作人員充分了解到給水處理過(guò)程中的各項(xiàng)操作規(guī)范，提高給水處理效率。同時(shí)，也要加強(qiáng)對(duì)廣大人民群眾的環(huán)保意識(shí)宣傳，使其認(rèn)識(shí)、了解到水利水質(zhì)的安全性于重要性，積極保護(hù)水資源，對(duì)于一些錯(cuò)誤的用水行為，相關(guān)單位一定要對(duì)有關(guān)人員進(jìn)行及時(shí)的教育，糾正其行為。對(duì)于一些不良單位類(lèi)似于亂排等污染水質(zhì)的違法行為，一定要展開(kāi)嚴(yán)厲打擊，相關(guān)單位針對(duì)其行為給予相關(guān)政策法規(guī)應(yīng)有的懲罰，嚴(yán)格監(jiān)督、教育，并對(duì)其進(jìn)行定期回訪，避免類(lèi)似事件再次出現(xiàn)，對(duì)于屢教不改的單位，一定要叫停其生產(chǎn)作業(yè)，嚴(yán)格執(zhí)法。此外，相關(guān)人員還應(yīng)做好宣傳教育工作，定期開(kāi)展培訓(xùn)活動(dòng)，將環(huán)保知識(shí)灌輸給給水處理人員，提高他們對(duì)有機(jī)物的認(rèn)知能力以及處理能力。同時(shí)還應(yīng)對(duì)工作人員進(jìn)行專(zhuān)業(yè)技能培訓(xùn)，提高其綜合素質(zhì)水平，使其掌握不同類(lèi)型的有機(jī)物去除方法與技術(shù)。

4.2 加強(qiáng)科研力度，增加技術(shù)開(kāi)發(fā)資金投入

在我國(guó)市政給水處理工程中，對(duì)有機(jī)物進(jìn)行去除的方法技術(shù)比較多，其中，傳統(tǒng)的處理技術(shù)是比較成熟的，但是，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，人們對(duì)市政給水處理工程中水質(zhì)要求越來(lái)越高，在傳統(tǒng)技術(shù)上的弊端也逐漸凸顯出來(lái)，例如：對(duì)有機(jī)物去除效率不高、處理成本較高等。所以說(shuō)，我國(guó)市政給水處理工程中對(duì)有機(jī)物進(jìn)行去除時(shí)，需要不斷加強(qiáng)對(duì)新技術(shù)的研發(fā)力度，尤其是加強(qiáng)對(duì)新型工藝和設(shè)備的研發(fā)力度；另外，我國(guó)政府也應(yīng)該加大對(duì)于技術(shù)開(kāi)發(fā)資金投入力度，為市政給水處理工程中有機(jī)物去除方法技術(shù)的推廣提供有力保障。

4.3 把控水質(zhì)，強(qiáng)化消毒工藝的控制

對(duì)于市政給水處理工程而言，針對(duì)水源中有機(jī)物的去除，首先就需要針對(duì)消毒工藝進(jìn)行強(qiáng)化，從而有效控制其對(duì)水中有機(jī)物的去除。而在此過(guò)程中，我們需要針對(duì)消毒劑的類(lèi)型進(jìn)行嚴(yán)格控制。首先，就需要在實(shí)際給水處理工程中，對(duì)氯化消毒工藝進(jìn)行強(qiáng)化，通過(guò)對(duì)不同類(lèi)型的消毒劑進(jìn)行有效控制，從而有效提升其對(duì)于水中有機(jī)物的去除效率。其次，就需要針對(duì)消毒工藝中的工藝參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格控制。從實(shí)際角度來(lái)看，我們應(yīng)該對(duì)投加量以及反應(yīng)時(shí)間等進(jìn)行合理控制，從而有效提升其對(duì)于水中有機(jī)物去除的效果。此外，我們還需要針對(duì)投加方式以及反應(yīng)時(shí)間等進(jìn)行科學(xué)合理控制。

5 結(jié)束語(yǔ)

總結(jié)而言，因?yàn)樵诓煌乃w中，有機(jī)物的差異很大，所以與其它的方式相比，膜技術(shù)是一種比較完美的對(duì)水體中有機(jī)物進(jìn)行治理的技術(shù)。此外，還可以通過(guò)降低膜的成本，提升膜的性能，在水體中的有機(jī)物治理中起到很大的效果，未來(lái)將會(huì)研究和開(kāi)發(fā)出一種新型的、有效的吸附材料，并將它推廣到水體凈化過(guò)程中。此外，與其它技術(shù)相比，增強(qiáng)混凝技術(shù)具有較大的成本優(yōu)勢(shì)，因此，未來(lái)研究的發(fā)展趨勢(shì)就是要為其提供更為有利的技術(shù)條件和經(jīng)濟(jì)條件，從而開(kāi)發(fā)出適用于不同的水體有機(jī)物類(lèi)型和形態(tài)的技術(shù)。同時(shí)，在水質(zhì)中含有高濃度的有機(jī)物質(zhì)時(shí)，利用活性碳產(chǎn)物來(lái)除去，其作用也很好。在大規(guī)模的水處理系統(tǒng)中，可以將以上的方法綜合應(yīng)用到每一個(gè)環(huán)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)更好地除去有機(jī)物，改善給水水質(zhì)。