水環(huán)境污染治理設(shè)備需求探討

一、前言

隨著人口的快速增長和人民生活水平的不斷提高，人類生活和自然水環(huán)境之間的矛盾日益顯現(xiàn)。我國水資源總量2.8萬億m³，居世界第六位，人均占有量為2240m³，約為世界人均占有量的1/4。按照國際標準，我國目前有16個�。▍^(qū)、市）人均水資源量（不包括過境水）低于嚴重缺水線，有6個省、區(qū)（寧夏、河北、山東、河南、山西和江蘇）人均水資源量低于500m³，為極度缺水地區(qū)。正是在這種極度缺水的情況下，我國的水環(huán)境問題仍不容樂觀，全國主要流域的I~III類水質(zhì)斷面占64.2%，劣V類占17.2%。2012年，全國十大水系、62個主要湖泊分別有31%和39%的淡水水質(zhì)達不到飲用水要求，嚴重影響人們生產(chǎn)和生活。同時，中國重大環(huán)境污染以及事故頻頻發(fā)生，水污染事故占一半左右。監(jiān)察部的統(tǒng)計分析，國內(nèi)近幾年每年水污染事故都在1700起以上。近幾年，水環(huán)境問題已經(jīng)逐漸受到重視。2015年4月16日，國務(wù)院正式向社會公開《水污染防治行動計劃》（簡稱“水十條”）全文。據(jù)測算，“水十條”的實施帶動投資兩萬億元以上。經(jīng)過多輪修改的“水十條”將在污水處理、工業(yè)廢水、全面控制污染物排放等多方面進行強力監(jiān)管，并啟動嚴格問責(zé)制，鐵腕治污將進入“新常態(tài)”。2016年我國大力推進河長制，進一步明確了水環(huán)境問題的責(zé)任。2017年環(huán)保部和住建部聯(lián)合研究決定，對社會影響較大的205條黑臭水體實行重點督辦。目前我國水資源逐漸緊缺，水環(huán)境治理已經(jīng)逐漸受到重視。該行業(yè)的發(fā)展勢必將帶動水環(huán)境治理專業(yè)裝備的需求和研發(fā)。目前在水環(huán)境治理專業(yè)特種設(shè)備領(lǐng)域中，國內(nèi)外均處于起步階段，在此過程中，涉及到的專業(yè)設(shè)備、儀器、儀表和材料等，都存在廣闊的開發(fā)空間和良好的市場前景。

二、水環(huán)境污染治理技術(shù)

目前水環(huán)境污染治理相關(guān)技術(shù)主要涉及到三個領(lǐng)域，即內(nèi)源污染控制、外源污染控制和監(jiān)測系統(tǒng)。根據(jù)水體周圍地質(zhì)情況和社會情況不同，水環(huán)境污染治理方案也各不相同。下面主要從三個方面介紹水環(huán)境污染治理的相關(guān)技術(shù)。

1.內(nèi)源污染

通常狀態(tài)下水環(huán)境中的底泥和水體之間會達到一個動態(tài)平衡。即使底泥中的污染物含量高出水體中的幾十倍，在動態(tài)平衡的條件下底泥中不會有污染物釋放到自然水體，相反會有部分污染物沉積到底泥中。但是當?shù)啄嗟奈锘�或者生物形態(tài)發(fā)生變化時，底泥中的氮、磷特別是重金屬等污染物會釋放到水體，對水體造成內(nèi)源污染。目前底泥治理技術(shù)主要有環(huán)保疏浚、原位覆蓋和原位鈍化技術(shù)。環(huán)保疏浚技術(shù)即將受污染的底泥從水體底部清理出來，是一種應(yīng)用較為廣泛、技術(shù)較成熟的技術(shù)。但是其工程量較大、疏浚過程中二次污染和疏浚底泥的合理化利用等問題都亟待解決。另外兩種原位覆蓋和鈍化技術(shù)在國內(nèi)基本處于研究階段，僅有少量的工程實踐，但其效果的穩(wěn)定性和可行性目前還缺乏系統(tǒng)的研究。以上三種技術(shù)各自存在優(yōu)缺點，隨著進一步的研究和開發(fā)，底泥處理的應(yīng)用方向很可能是某幾種技術(shù)的結(jié)合使用。

2.外源污染

外源污染主要包括點源污染和面源污染。點源污染主要指未經(jīng)處理的生活和生產(chǎn)廢水直接排入水體或者水體上游含有大量污染物。針對點源污染分散、水量小且水質(zhì)波動大的特點，各個水處理的相關(guān)領(lǐng)域都已經(jīng)有相對成熟的技術(shù)和設(shè)備。分散式污水處理設(shè)備主要采用的工藝有活性污泥法、物理化學(xué)法和電解法等，以上技術(shù)的組合基本可以滿足COD、氮、磷、SS、重金屬和油脂常規(guī)污染物的降解效果。除去常規(guī)的污染物，個人藥品和護理品（Ppcps）在水體中的殘留也逐漸受到重視。如各種馬西平、咖啡因和布洛芬等在水體中痕量存在。這類污染物被排入水體后，通過水體中食物鏈的累積，會在部分魚類體內(nèi)富集。因其具有難降解性、生物毒性和長期危害性逐漸受到人們的重視。針對該類污染物的處理技術(shù)目前都處于研究階段，主要方法有活性污泥技術(shù)、高級氧化技術(shù)、活性炭吸附和膜技術(shù)等。而且大部分技術(shù)效果都不明顯或只能起到收集和富集作用，只有高級氧化法能將其無害化。在面源污染治理方面，城市雨水具有危害性及資源性。初期徑流雨水含有大量雜質(zhì)，直接排入水體，污染河道；雨水徑流有明顯的初期沖刷作用，污染物集中在初期雨水中，因此控制初期雨水成為雨水利用系統(tǒng)和城市徑流污染控制的一項主要舉措。面源污染治理主要措施包括：以自然沉淀為主的屋頂雨水處理工藝、道路庭院雨水處理工藝（濾柵、混凝、沉淀、除油和過濾等）、中間控制工程（建設(shè)下沉式綠地、生物滯留設(shè)施、雨水濕地、植被緩沖帶、植草溝、滲透塘、滲井和濕塘等設(shè)施）以及集中處理方法（設(shè)置雨水凈化設(shè)施等）。

3.監(jiān)測系統(tǒng)

內(nèi)源污染的治理和外源污染的控制，以及水體環(huán)境的改善最主要的是由水質(zhì)數(shù)據(jù)來反映。水環(huán)境污染治理中大部分的水質(zhì)數(shù)據(jù)是人為地感官無法辨別的，因此過程中的監(jiān)測設(shè)備的實用性和準確性至關(guān)重要。第一，實時準確的水質(zhì)監(jiān)測可以有效的控制污染物的排入；第二，水體數(shù)據(jù)的變化可以對水體富營養(yǎng)化的爆發(fā)和水環(huán)境的變化有預(yù)警作用；第三，長期的水質(zhì)監(jiān)測為水環(huán)境治理和應(yīng)急事件的處理具有直接的參考價值。水環(huán)境污染治理中水質(zhì)監(jiān)測常規(guī)指標與污水處理基本相同。目前國產(chǎn)的監(jiān)測設(shè)備與進口設(shè)備在耐用性和準確度上存在一定的差距。此外水環(huán)境污染治理中水質(zhì)監(jiān)測具有取樣點分散、取樣難度大和現(xiàn)場實驗條件差等特點。水質(zhì)水文監(jiān)測信息平臺建設(shè)應(yīng)包括以下內(nèi)容。水質(zhì)監(jiān)測：每條河道、水體設(shè)置評價斷面，初步考慮在每條渠道的起點、終點及重點雨水口下游布設(shè)在線式水質(zhì)自動監(jiān)測站。水量監(jiān)測：按相關(guān)規(guī)劃要求，旱季水量不應(yīng)低于生態(tài)需水量；在雨季，綜合考慮水系排澇安全需求，應(yīng)保證有效收納周邊匯水，并控制城市內(nèi)澇，進行合理排水。應(yīng)在各重要節(jié)點下游布設(shè)在線式流速儀和在線式水位計。降水監(jiān)測：建設(shè)自動化雨量站，并進行科學(xué)合理的選址。

三、水環(huán)境污染治理設(shè)備需求

水環(huán)境污染治理設(shè)備需求源自于其技術(shù)工藝，工藝的成熟基礎(chǔ)就是配套設(shè)備穩(wěn)定可靠。水環(huán)境污染治理很大一部分涉及到水利工程的實施，因此將有大量的水利施工機械設(shè)備及通用設(shè)備（如泥漿泵、離心泵等）的需求。在污水處理專用設(shè)備方面除常用的專用機械設(shè)備外將增加對增氧推流設(shè)備、過濾分離系統(tǒng)、加藥系統(tǒng)等設(shè)備的需求。下面結(jié)合水環(huán)境污染治理工藝技術(shù)對相關(guān)設(shè)備需求進行簡單的介紹。首先關(guān)于內(nèi)源污染的治理，目前應(yīng)用比較廣泛的為疏浚技術(shù)，疏浚技術(shù)較為先進的設(shè)備為絞吸式挖泥船，該船將挖掘、輸送和排出等工序一次完成。但底泥疏浚帶來的問題其目前還無法避免，如擾動帶來的二次污染、對底棲生物生存環(huán)境的破壞和底泥運輸問題等。疏浚底泥減量問題也很嚴峻，一般底泥疏浚的深度50~100cm，疏浚過程會產(chǎn)生大量的高含水率底泥，不管是應(yīng)用還是運輸降低含水率都是必須要解決的問題。通過對底泥的比阻（反應(yīng)污泥脫水性能的指標）測定疏浚底泥比阻值0.8×109cm/g屬于易脫水的范圍。

目前脫水工藝有機械脫水、自然干化和土工袋脫水。機械脫水環(huán)境影響小，效率高，但需要投入大型設(shè)備，基建費用高，運行難度較大，自然風(fēng)干和土工袋脫水在環(huán)境敏感地區(qū)很難實現(xiàn)。底泥的資源化利用是伴隨著底泥疏浚帶來的。以1988－2005年滇池和巢湖的疏浚為例，共完成底泥疏浚2.051×107m³，大量的底泥如果應(yīng)用不當極易造成二次污染。利用首先面臨的問題是處理，不同地區(qū)底泥中污染物含量各不相同，因此采取工藝各不相同。我國目前關(guān)于底泥的污染物含量還沒有一個明確的標準。經(jīng)測試發(fā)現(xiàn)其礦物質(zhì)含量與粘土接近，因此目前其污染物含量的參考標準和資源利用參照土壤標準。目前已經(jīng)有部分開展水泥熟料和粘土磚的燒結(jié)實驗。其次江河湖海等自然水體都具備一定的自凈能力，當水體中的污染物或者排入水體中污染物的含量超過了水體的自凈能力時水污染事件即會爆發(fā)。因此造成水體污染事件的原因種類繁多，該類水處理設(shè)備的種類也有很多種。

大體包括：針對點源污染中污染物的種類和含量研制的污水處理設(shè)備，如為了降低生活污水中氮、磷和COD含量研制的凈化槽；降低油脂含量研制的氣浮設(shè)備和降低污水中懸浮物研制的混凝沉淀裝置等；以凈化自然水體為目的的設(shè)備，例如通過活性污泥法降低水體中的COD和氮等污染物；利用通過加藥混凝沉淀去除水中的藻類和磷；通過在水體中種植水生生物降解水體中的污染物；通過曝氣或者推流設(shè)備改善水體中的溶解氧和水力特性減少藻類的爆發(fā)等。河道漂浮物和懸浮物的清理同樣是水環(huán)境治理的一個重要工作。由于雨水沖刷和私自排放以及河道管理問題，河道漂浮物不僅給河道帶來大量的污染物，同時水面漂浮的垃圾直接影響著河道的景觀。僅2003年初至汛期末三峽漂浮物的總量達40萬m³。目前針對河道漂浮物并沒有有效的治理措施，大部分地區(qū)為簡單的攔截和人工收集。高效簡便的漂浮垃圾收集和處理設(shè)備在河道和湖泊水環(huán)境治理方面有廣闊的應(yīng)用前景。

四、結(jié)語

水環(huán)境污染治理具有覆蓋面廣、涉及范圍大和系統(tǒng)性強等特點，包括城市防澇、污水收集與輸送、污水處理與回用、水環(huán)境生態(tài)修復(fù)等內(nèi)容。因此，在設(shè)備需求上更加強調(diào)實用性，注重耐用性和環(huán)境友好性（如低能耗、低噪聲等），在設(shè)備功能方面將突出智能化和集成性，實現(xiàn)遠程控制，無人值守，自我管理等技術(shù)的應(yīng)用。我國的水環(huán)境污染治理正面臨著新的機遇和挑戰(zhàn)。一方面水污染事件頻發(fā)，水安全問題正在逐步受到重視；另一方面由于自然水體的特殊性專業(yè)化的設(shè)備和工藝還不夠完善。因此針對水環(huán)境治理的相關(guān)設(shè)備的開發(fā)和研制十分緊迫，且其市場空間十分巨大。

參考文獻

[1]楊海燕，師路遠.不同覆蓋材料對沉積物P、N釋放的抑制效果[J].環(huán)境工程學(xué)報，2015，9（5）:2085-2090.

[2]唐艷，胡小貞，盧少勇.污染底泥原位覆蓋技術(shù)綜述[J].生態(tài)學(xué)雜志，2007，26（7）:1125-1128.

[3]王鑫淼.納濾膜去除水中藥品和個人護理品的研究進展[J].給水排水，2014，40（10）：117-123.

[4]陶君.河道疏浚底泥處理與資源利用方案研究[D].天津：天津理工大學(xué)，2010.

[5]王嘉學(xué).滇池及入湖河道富營養(yǎng)化治理的人工輔助增氧[J].地球與環(huán)境，2008，36（2）：183-187.

[6]蔡瑩李章浩.河道型水庫漂浮物綜合治理措施探究[J].長江科學(xué)院院報，2010，27（12）:31-35．