我国的水源污染与控制技术

范洁

一.水资源与水源污染

　　水资源和水源污染现已经成为当今世界最重大的资源环境问题，世界各国都把水当作为一种宝贵的资源去研究、开发、利用和保护。
　　在我国，平均河川径流总量为2.6万亿立方米，年平均径流深为270毫米，径流量小于巴西、原苏联、加拿大、美国和印度尼西亚，居世界第6位，径流深小于亚洲平均径流深的324毫米，也小于全球陆面平均径流深的315毫米，如果按人口平均计，我国河川径流量更少，每人仅有2670立方米，只及世界平均数的1/4。同时，中国大陆年平均降水深648毫米，而全球陆地平均降水深为834毫米，亚洲为740毫米，中国的年平均降水明显低于世界和亚洲年平均值。 此外，水的浪费也极其严重，我国农业灌溉大多采用漫灌的形式，农业用水仅有效利用30%～40%。工业废水和生活污水不加处理任意排放，使许多水体受到污染，更加剧了水资源的短缺局面。在我国，水资源还具有地区、时空分配上的不平均和变化率很大的特点，可以说是“三多三少”，即东多西少、南多北少、夏季多冬季少。由于这样的特点，实际可利用的天然水量比水资源总量少得多。因此，合理开发水资源，节约使用水量和防治水污染，应当成为我国水环境保护工作长期的工作方针。
　　在我国的主要江、河、湖等水域，如长江、黄河、淮河、海河、辽河、松花江、第二松花江、黄浦江、沱江、巢湖、滇池和太湖等或已检测出数百种有机物或被报道已经受到严重的有机物污染，在被检测出的有机物中一些有毒污染物含量超过了地面水质标准，有些是致癌、致畸和致突变有机污染物。近年来，我国有关部门在水源保护方面作了许多工作，但是，由于各种条件的制约，全国水源污染仍呈发展趋势，有90%以上的城市水域污染严重，近50%的重点城镇水源水质不符合饮用水源的水质标准。
　　总之，水源污染在我国已经是普遍存在，有机物正在悄悄地污染着我们的周围环境，以至对我们的生存环境构成了严重威胁，这方面现已成为一项急迫需要解决的问题。

二.饮用水中有机物的来源

　　饮用水中主要的污染物质是有机物，有机物的种类特别多，并且还在快速增加，目前世界上已知的有机物种类已经达到五百多万种，而且每年新增加的有机化学品种有成千上万种。有机物数目如此之多的原因，首先是有机物中的碳原子互相结合的能力很强，一个分子可以含有的碳原子数目几乎是没有限制的，其次是因为有机物的异构现象非常普遍，当然，最主要原因还是近代工业的迅猛发展，新产品、新品种不断产生。
　　饮用水中有机物的来源一般可以分为三类：天然有机物，工业废水和生活污水造成的有机污染物，以及水处理过程中产生的有机物。大量资料表明，水环境中的有机物有86%是由于人为的生产和生活活动所产生的，只有14%的有机物来源于自然环境。在人为来源中，城市工业、矿业以及其它工业引起的有机物占57%，沉淀物中有毒化合物释放引起的有机物占16%，农业操作过程中有机物流失占12%，其它为14%。
　　天然有机物主要来源于动植物自然循环过程中的一些中间产物，是动植物在自然循环中经腐烂分解所产生的大分子有机物，包括腐殖质、丹宁、木质素、藻类及一些嗅味物质，其中腐殖质在地面水中的含量最高。腐殖质是一类含有酚羟基、羧基、酸羟基等多种官能团的大分子缩合物质，其本身对人体并没有毒害作用，但它属于难降解有机物，在加氯消毒过程中容易与氯反应生成多种卤代物。另外，原水中腐殖质的存在是导致饮用水致突变活性增加的主要原因。
　　工业废水量大、面广、成分复杂，毒性大，不易净化，处理难。不同工业、不同产品、不同工艺过程、不同原材料、不同管理方式排出的废水水质、水量差异很大。大部分的污水未经过处理直接排入水域，造成水体污染。因此，工业废水是我国水源污染的主要污染源。生活污水的排放是造成水体受到有机物污染的另一个重要原因，随着生活污水排放量的不断增加，排放水体中有机物的种类和数量不断增加。
　　水处理过程中产生的有机物主要是指氯化消毒过程中所产生的有毒副产物，如：三氯甲烷等。另外，混凝剂的卫生安全性也成为考虑的重要问题，一般无机混凝剂本身是无毒的，只是商品中所含杂质会有毒性问题，但只要混凝剂中某一杂质的含量在水中所产生的浓度低于饮用水水质标准规定数值的几十分之一的话，这个杂质在商品中的含量将是可以允许的。但是目前种类繁多的有机高分子絮凝剂已经被用于水处理过程中，它们的聚合物中所含有的少量单体有机物可能在使用过程中游离到水中，从而产生二次污染。
　　随着各种有机物以不同方式进入人类的生活环境，导致水源的污染，破坏水环境的生态平衡，对国民经济带来多方面的影响，造成重大的损失，更由于饮用水水质的普遍下降，致使造成对人体健康的危害。因此，治理污染水源，特别是去除饮用水中有害有机物便成为亟待解决的重大问题。

三.解决饮用水污染的基本途径和方法

　　我国针对饮用水污染所采取的对策主要是治理污染源，一方面是提高生活污水和工业废水的处理率，严格控制新的污染源产生，另一方面是推行节水技术，如改革生产工艺，尽量不用水或少用水；发展闭路循环的水处理系统，提高工业用水的重复使用率及城市污水资源化等，减少废水的排放总量。但是即使如此也并没有使水环境污染状况显著改善。因为，随着国民经济的发展，城市排水量也在增加，从而导致在污水处理率不断增大的同时，未处理的污水量并未减少，反而有一定程度的增加。另外，虽然城市这种点污染源由于污水比较集中还相对易于处理，但是对大量的乡镇企业和农田施药施肥等形成的面污染源，因量大面广，污染的控制和治理就更加困难。在这种情况下，我国水环境质量继续恶化的趋势在今后的一段时间里很可能是不可避免的。因此，为了保证良好的饮用水水质，一方面需要通过合理的政策和先进的技术控制污水的排放量及提高污水处理率，另一方面需要采用一系列有效措施对已经受污染的饮用水源水进行处理。
　　饮用水除污染的方法是人类针对水体污染的不断变化而逐渐发展和完善的。七十年代以来，饮用水除污染技术发展较快，各种针对受污染饮用水源的净化技术在许多国家得到推广和应用，目前主要有采用吸附、氧化和生物以及膜分离等方法的处理工艺。
　　吸附法是目前去除水中有机物的最基本手段，它具有去除率较高、设备相对简单、操作比较简便等特点，在国内外已经研究与应用的吸附剂主要有活性炭、吸附树脂和硅藻土等，应用技术也从单独使用发展到与其它技术联用以及吸附剂的改性等领域。
　　氧化法是通过氧化剂来氧化破坏水中的有机物质，目前采用的氧化剂主要有Cl₂、O₃、KMnO₄、H₂O₂和ClO₂等，这些都属于化学氧化法，这种方法既可以单独使用，也可以根据水质等条件和要求采用与其它处理方法联合使用，这样往往能够取得更好的处理效果。近些年来又出现了光激发氧化和光催化氧化的光化学氧化法，它的特点是具有极强的氧化能力，对有机物的去除效率高，在去除水中微量有机物等有致癌作用的优先污染物方面比其它现有除污染技术有其独特的优点。
　　生物预处理是指在常规处理工艺之前增设生物处理工艺，借助于微生物群体的新陈代谢活动对水中的有机物以及氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮进行初步去除，这样既改善了水的混凝和沉淀性能，也减轻了常规处理工艺的负荷，延长过滤等物化处理工艺的使用周期和使用容量，降低水处理费用，另外，通过可生物降解物质的去除，不仅减少了水中致突变物质的前驱物质，也减少了细菌在配水管网中重新滋长的可能性。目前已经研究成功的生物处理技术主要有生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池和生物活性炭滤池等。
　　膜分离技术是借助压力为推动力，使水通过膜组件而水中的杂质等需去除的物质则被膜组件截留。这项技术的研究始于80年代中期，以欧美和澳大利亚为主，80年代末开始实用化。膜分离技术包括有反渗透、纳滤、超滤和微孔过滤。膜分离技术的特点是能够提供稳定可靠的水质，并且可以使水厂用地大大减少，运行操作自动化。因此，膜分离技术被称为"二十一世纪的水处理技术"，在净水处理中具有广阔的应用前景。
　　以上这些深度处理技术都有各自的特点和使用范围，由于水中有机物的种类和含量与日俱增，单纯的一种方法往往达不到预期的目的，今后的发展方向应该是如何优化组合各种单一技术，使之相互渗透、取长补短，最终产生高效和富于经济性的、适合我国国情的一体化联用技术，这方面已有不少成功的范例。例如，从七十年代初开始，进行了臭氧与活性炭联用的大规模研究和应用，并先后在南京炼油厂、北京田村山水厂、九江石化总厂、大庆石化总厂、昆明第六水厂等相继建成了一批应用该工艺的深度净化水厂；近年来，又研究成功了高锰酸钾复合药剂与活性炭联用处理工艺等。但是，在深度处理技术领域中尚有大量的问题有待进一步深入研究与开发。
　　在加强饮用水除污染技术研究与应用的同时，还需加快制订新的饮用水水质标准。目前我国制订的水质标准与发达国家相比，监测项目少、标准低，尤其是缺少对水中有机污染物的具体规定。另外，我国饮用水的标准制订颁布的周期往往要经过10年作用的时间，这是不利于保障饮水安全和改进供水工艺的。

四.结束语

　　在饮用水源不断遭受有机物污染、而社会对饮用水水质又不断有更高要求的今天，积极地探索新技术、新工艺，尤其是在现有常规处理工艺基础上进行技术改造，逐渐增加深度处理工艺，是符合我国国情的解决饮用水中有机污染物的最根本途径。但限于各地经济、技术等方面存在很大不同，采用深度处理工艺应是一个渐进的过程，在条件尚不成熟的地方，可以考虑采取强化现有常规处理工艺和加强运行管理等办法来在一定程度上缓解饮用水源有机物污染对饮用水水质的影响。