[科普中國(guó)]-微污染水源

水源和飲用水中能夠測(cè)得的微量污染物質(zhì)的種類也不斷增加，人們?cè)陲嬘盟乃|(zhì)凈化中又碰到了新問(wèn)題。針對(duì)源水中出現(xiàn)的新污染問(wèn)題，人們就開(kāi)始著手對(duì)水質(zhì)凈化的新技術(shù)進(jìn)行了研究，并且已經(jīng)有很多技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用，取得了較好的效果。

簡(jiǎn)介微污染水源水是指受到有機(jī)物污染，其中一些 指標(biāo)不滿足地 表 水 環(huán) 境 質(zhì) 量 標(biāo) 準(zhǔn)（GB3828－2002） Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)的水體。微污染水源水中有機(jī)物、氨氮、 磷等污染程度較低，但污染物種類較多，質(zhì)較復(fù)雜， 影響水的再次使用。

微污染水源水是指受到有機(jī)物污染、部分水質(zhì)指標(biāo)超過(guò) 《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）Ⅲ類水體標(biāo)準(zhǔn)的水體。

微污染水源的水質(zhì)特點(diǎn)表四個(gè)方面：

(1)受工業(yè)廢水和生活污水影響大

(2)水中溶解性有機(jī)物大量增加,

(3)有害微生物較難去除

(4)內(nèi)分泌干擾物質(zhì)(又稱環(huán)境荷爾蒙)的去除效率不高；1

微污染水源水污染物分類及危害根據(jù)污染物的性質(zhì)，水源水中的污染物質(zhì)包括物理性污染物、化學(xué)性污染物和生物性污染物。其中，物理性污染物包括懸浮物、熱污染和放射性污染物；化學(xué)性污染物包括有機(jī)化合物和無(wú)機(jī)化合物；生物性污染物包括病毒、細(xì)菌以及寄生蟲(chóng)等。微污染水源水中污染物濃度雖然總體比較低，現(xiàn)有的給水常規(guī)處理工藝有效去除低濃度有機(jī)物能力有限，但其危害不可忽視。一些可同化有機(jī)物質(zhì)（AOC）的存在會(huì)引起細(xì)菌繁衍，傳播疾病。氯氣消毒后會(huì)產(chǎn)生消毒副產(chǎn)物，如三鹵甲烷類（THMs）、鹵乙酸類（HAAS）等，這些污染物危害很大，難降解且具有生 物 累 積 和 “三 致”（致 癌、致 突 變、致 畸）作用。2

物理技術(shù)吹脫吹脫是利用水中溶解化合物的實(shí)際濃度與平衡濃度之間的差異，將揮發(fā)性組分不斷由液相擴(kuò)散到氣相中，達(dá)到去除揮發(fā)性有機(jī)物的目的。吹脫法具有費(fèi)用低、操作簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)難揮發(fā)的有機(jī)物去除效果差。對(duì)于含有可揮發(fā)性化合物的污染原水，用填料塔進(jìn)行曝氣吹脫是一種行之有效的方法。早期的空氣吹脫只限于去除水中H2S等產(chǎn)生嗅和味的揮發(fā)性化合物及CO2。從70年代末起，空氣吹脫已開(kāi)始用于去除揮發(fā)性有機(jī)污染物，并得到廣泛的研究和應(yīng)用。能揮發(fā)去除的有機(jī)物有：苯、氯苯、二氯甲烷、四氯甲烷、二氯苯、三氯乙烯、四氯乙烯、三氯甲烷等。在114種應(yīng)優(yōu)先去除的污染物中，可用吹脫去除的有31種。去除效果與接觸時(shí)間、氣液比、溫度、蒸汽壓有關(guān)。當(dāng)氣液比為1：1時(shí)，三鹵甲烷去除率達(dá)10%以上，當(dāng)氣液比為20：1時(shí)，可高達(dá)85%，并可顯著改善色、嗅、味。

吸附吸附處理技術(shù)是指利用物質(zhì)強(qiáng)大的吸附性能來(lái)去除水中污染物的技術(shù)。用于水源水處理的吸附劑有活性炭（AC）、硅藻土、二氧化硅、活性氧化鋁、沸石、離子交換樹(shù)脂，其中用得最多的是對(duì)水中有機(jī)污染物和臭味有較強(qiáng)吸附作用的疏水性物質(zhì)—活性炭。

活性炭（AC）具有豐富微孔結(jié)構(gòu)和表面憎水性，其對(duì)水中某些污染物有的親和力，是有效的去除方法。美國(guó)大多數(shù)水處理工作者認(rèn)為，活性炭吸附是從水中去除多種有機(jī)物的“最佳實(shí)用技術(shù)”，可作為其它深度處理技術(shù)的一個(gè)參照標(biāo)準(zhǔn)?；钚蕴靠山?jīng)濟(jì)有效的去除嗅、味、色度、氯化有機(jī)物、農(nóng)藥、放射性污染物及其它人工合成有機(jī)物?；钚蕴繎?yīng)用可以單獨(dú)采用，亦可以與其它方法組合使用而取得更佳效果。如活性炭與預(yù)氧化同時(shí)使用，可減少氯化有機(jī)物的生成量，此外還有生物活性炭等方法。水處理中顆?；钚蕴浚℅AC）使用較多，并已發(fā)展為球形活性炭、浸透型活性炭、高分子涂層活性炭等多種類型。用活性炭做吸附劑去除水中污染物，雖能取得良好的效果，但其價(jià)格較貴，再生困難，對(duì)大部分極性短鏈含氧有機(jī)物，如甲醇、乙醇、甲醛、丙酮、甲酸等不能去除[2]。人們開(kāi)始研制高效、價(jià)廉的粘土吸附材料作為水處理吸附劑。粘土的比表面積大，低溫再生能力強(qiáng)，儲(chǔ)量豐富，但大量粘土投入混凝劑中也增加了沉淀池的排泥量，給生產(chǎn)運(yùn)行帶來(lái)了一定困難。這類吸附劑大多數(shù)仍處于研究階段，重點(diǎn)在于對(duì)其吸附性能和加工條件、表面改性等方面的探討，以期提高吸附容量和吸附速率。

合成樹(shù)脂吸附，如聚苯乙烯—二乙烯基苯聚合物，但因其再生或洗脫困難，比表面積小，費(fèi)用較高而使其應(yīng)用受到一定限制。此方法雖然運(yùn)行成本高，靈活性不如活性炭，但由于是人工合成產(chǎn)品，其微孔尺寸可按需要改變。另外，其水中污染物吸附可逆性好，可用NaCl—NaOH再生，比活性炭再生方便。而且隨著高分子工業(yè)的發(fā)展，其開(kāi)發(fā)潛力很大。

無(wú)機(jī)吸附劑中研究較多的是活性氧化鋁吸附。氧化鋁是一種兩性物質(zhì)，等電點(diǎn)約為pH9.5，當(dāng)水中pH小于9.5時(shí)吸附陰離子，大于9.5時(shí)吸附陽(yáng)離子。因此，可以因吸附目的不同，而對(duì)氧化鋁進(jìn)行改進(jìn)，如酸改性、堿改性，從而獲得最佳吸附容量。另外，因Ca、Mg的活性比Al強(qiáng)，還可以進(jìn)行酸（堿）的鈣、鎂修飾，可與腐殖酸形成共價(jià)鍵的有機(jī)金屬絡(luò)合物，去除腐殖酸達(dá)60—75%。

膜過(guò)濾技術(shù)膜分離法是新興的高分離、濃縮、提純、凈化技術(shù)，是用天然或人工合成高分子薄膜做介質(zhì)，以外界能量或化學(xué)位差為推動(dòng)力，對(duì)雙組分或多組分溶液進(jìn)行過(guò)濾分離、分級(jí)提純和富集的物理處理方法。膜法在美國(guó)被EPA推薦為最佳工藝之一，日本則把膜技術(shù)作為21世紀(jì)的基盤技術(shù)，并實(shí)施國(guó)家攻關(guān)項(xiàng)目“21世紀(jì)水處理膜研究（MAC21）”，專門開(kāi)發(fā)膜凈水系統(tǒng)。常見(jiàn)的膜法有：微濾、超濾、納濾、反滲透、電滲析、滲透蒸發(fā)、液膜及剛出現(xiàn)的毫微濾技術(shù)等。從膜濾法的功能上看，反滲透能有效的去除水中的農(nóng)藥、表面活性劑、消毒副產(chǎn)物、THMs、腐殖酸和色度等。納濾膜用于分子量在300—1000范圍內(nèi)的有機(jī)物質(zhì)的去除。而超濾和微濾膜可去除腐殖酸等大分子量（大于1000）的有機(jī)物。因此，膜濾技術(shù)是解決飲用水水質(zhì)不佳的有效途徑[4]。膜法能去除水中膠體、微粒、細(xì)菌和腐殖酸等大分子有機(jī)物，但對(duì)低分子量含氧有機(jī)物如丙酮、酚類、酸、丙酸幾乎無(wú)效。把膜工藝進(jìn)一步應(yīng)用到給水處理中的障礙是：基建投資和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用高，易發(fā)生堵塞，需要高水平的預(yù)處理和定期的化學(xué)清洗，還存在濃縮物處置的問(wèn)題。然而，隨著清洗方式的改進(jìn)，膜堵塞和膜污染問(wèn)題的改善以及各種膜價(jià)格的降低，相信在不久的將來(lái)，膜法一定會(huì)在給排水領(lǐng)域造成重大影響。3

化學(xué)技術(shù)預(yù)氧化技術(shù)預(yù)氧化技術(shù)是指向原水中加入強(qiáng)氧化劑，利用強(qiáng)氧化劑的氧化能力，去除水中的有機(jī)污染物，提高混凝沉淀效果。常用的氧化劑有氯氣、臭氧和高錳酸鉀等。

臭氧氧化法是在水處理中受到普遍關(guān)注的氯消毒副產(chǎn)物對(duì)人體具有致命危害之后開(kāi)始重視并廣泛采用的方法。臭氧（O3）是應(yīng)用最廣泛的新型氧化劑。O3可提高水中有機(jī)物的生化性，有助于提高絮凝效果，減少混凝劑的投加量，但有資料表明：

（1）含有有機(jī)物的水經(jīng)O3處理后，有可能將大分子有機(jī)物分解成小分子有機(jī)物，在這些中間產(chǎn)物中，也可能存在致突變物。

（2）在O3投量有限的情況下，不可能去除水中氨氮，因?yàn)楫?dāng)水中有機(jī)氮含量高時(shí)，O3把有機(jī)氮氧化成氨氮，致使水中氨氮含量反而增高。

（3）O3對(duì)水中一些常見(jiàn)優(yōu)先污染物如三氯甲烷、四氯化碳、多氯聯(lián)苯等物質(zhì)的氧化性差，易生成甘油、絡(luò)合狀態(tài)的鐵氰化合物、乙酸等，從而導(dǎo)致不完全氧化產(chǎn)物的積累。

高錳酸鉀預(yù)氧化可控制氯酚、THMS的生成，并有一定的色、嗅、味去除效果，對(duì)烯烴、醛、酮類化合物也有較好的去除能力。但經(jīng)高錳酸鉀氧化后的產(chǎn)物中，有些是堿基置換突變物前驅(qū)物，它們不易被后續(xù)工藝去除，當(dāng)Cl2投量高時(shí)，前驅(qū)物轉(zhuǎn)化為致突變物，增加出水的致突變活性。

二氧化氯（ClO2）可有效破壞藻類、酚，改善水的色、嗅、味。二氧化氯是氧化劑，不是氯化劑，不會(huì)像Cl2那樣與水體中的有機(jī)物發(fā)生鹵代反應(yīng)而生成對(duì)人體有害的、致癌的有機(jī)鹵代物。有研究認(rèn)為，甚至ClO2本身的氧化作用也能去除THMS的前體物。但是，往往由于氧化不徹底，一些小分子有機(jī)物更易生成三鹵甲烷。4

光化學(xué)氧化法光化學(xué)氧化法是在化學(xué)氧化和光輻射的共同作用下，使氧化反應(yīng)在速率和氧化能力上比單獨(dú)的化學(xué)氧化、輻射有明顯提高的一種水處理技術(shù)。光氧化法均以紫外光為輻射源，同時(shí)水中需預(yù)先投入一定量氧化劑如過(guò)氧化氫，臭氧或一些催化劑，如染料、腐殖質(zhì)等。它對(duì)難降解而具有毒性的小分子有機(jī)物去除效果極佳，光氧化反應(yīng)使水中產(chǎn)生許多活性極高的自由基，這些自由基很容易破壞有機(jī)物結(jié)構(gòu)。屬于光化學(xué)氧化法的如光敏化氧化，光激發(fā)氧化，光催化氧化等[6]。

光激發(fā)氧化法是以臭氧、過(guò)氧化氫、氧和空氣等作為氧化劑，將氧化劑的氧化作用和光化學(xué)輻射相結(jié)合，可產(chǎn)生氧化能力很強(qiáng)的自由基。紫外—臭氧聯(lián)用技術(shù)可以氧化臭氧所不能氧化的微污染水中的有機(jī)物，如三氯甲烷、六氯苯、四氯化碳、苯，使之變成CO2和H2O，降低水中的致突變物活性，其氧化效果比單獨(dú)使用UV和O3要好。但是，紫外—臭氧工藝對(duì)有機(jī)物或THMs的去除能力還有待進(jìn)一步探討，而且該工藝費(fèi)用較高，還不容易推廣應(yīng)用。

光催化氧化法是在水中加入一定數(shù)量的半導(dǎo)體催化劑，它在紫外線輻射下也能產(chǎn)生強(qiáng)氧化能力的自由基，能氧化水中的有機(jī)物，常用的催化劑有TiO2。該方法的強(qiáng)氧化性、對(duì)作用對(duì)象的無(wú)選擇性與最終可使有機(jī)物完全礦化的特點(diǎn)，使光催化氧化在飲用水深度處理方面具有較好的應(yīng)用前景。但是TiO2粉末顆粒細(xì)微，不便加以回收，同傳統(tǒng)凈水工藝相比，光催化氧化處理費(fèi)用較高，設(shè)備復(fù)雜，近期內(nèi)推廣使用受到限制。光催化氧化投入實(shí)際應(yīng)用所需要解決的主要問(wèn)題是確定長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中催化劑中毒情況及尋求理想的再生方法；解決催化劑的分離回收或固定化問(wèn)題；反應(yīng)器的設(shè)計(jì)及提高光能利用率等。可以預(yù)見(jiàn)，隨著研究的不斷深入，光催化氧化必將越來(lái)越得到重視[7]。

光敏化降解主要的研究對(duì)象是水環(huán)境中的石油污染物直鏈烷烴。敏化劑能夠從直鏈烷烴的碳原子上奪取氫原子后生成羥基，在氧的作用下使其降解為酮、烯、醛、醇等。這些化合物均比烷烴更加容易被水環(huán)境中的微生物所降解。光敏化降解常用的敏化劑是蒽醌[8]。

光化學(xué)氧化法尚處于研制階段，由于運(yùn)行成本較大，尚難大規(guī)模的在生產(chǎn)中應(yīng)用，但該項(xiàng)技術(shù)發(fā)展很快，在生產(chǎn)上的應(yīng)用將為期不遠(yuǎn)。5

生物氧化預(yù)處理污染有五種方法生物接觸氧化法通過(guò)填料上形成的生物膜的絮凝吸附、氧化作用使水中的可生化利用的污染物基質(zhì)得到降解去除。

塔式生物濾池通過(guò)填料表面的生物膜的新陳代謝活動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)凈水功能。

生物轉(zhuǎn)盤表現(xiàn)為生物膜能夠周期性地運(yùn)行于氣液兩相之間,微生物能直接從大氣中吸收需要的氧氣,減少了液體氧傳質(zhì)的困難,使生物過(guò)程更為有利的進(jìn)行。

淹沒(méi)式生物濾池濾池中裝有比表面積較大的顆粒填料,填料表面形成固定生物膜,水流經(jīng)生物膜,在與生物膜的不斷接觸過(guò)程中,使水中有機(jī)物、氨氮等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被生物膜吸收利用而去除,同時(shí)顆粒填料濾層還有物理篩濾截留作用。1

生物處理技術(shù)水源水生物處理技術(shù)的本質(zhì)是水體天然凈化的人工化，通過(guò)微生物的降解，去除水源水中包括腐殖酸在內(nèi)的可生物降解的有機(jī)物及可能在加氯后致突變物質(zhì)的前驅(qū)物和NH3—N，NO2—等污染物，再通過(guò)改進(jìn)的傳統(tǒng)工藝的處理，使水源水水質(zhì)大幅度提高。常用方法有生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物流化床，生物接觸氧化池和生物活性炭濾池。這些處理技術(shù)可有效去除有機(jī)碳及消毒副產(chǎn)物的前體物，并可大幅度的降低NH3—N，對(duì)鐵、錳、酚、濁度、色、嗅、味均有較好的去除效果，費(fèi)用較低，可完全代替預(yù)氯化[9-16]。

塔式生物濾池輕質(zhì)濾料的開(kāi)發(fā)與采用，為塔式生物濾池的應(yīng)用創(chuàng)造了條件。生物塔濾增加了濾池高度，分層放置填料，通風(fēng)良好克服了普通生物濾池（非曝氣）溶解氧不足的缺陷。國(guó)外廣泛采用塑料材質(zhì)大孔徑波紋孔板濾料，我國(guó)常采用環(huán)氧樹(shù)脂固化玻璃鋼蜂窩填料。塔式生物濾池的凈化作用也是通過(guò)填料表面的生物膜的新陳代謝活動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。塔式濾池的優(yōu)點(diǎn)是負(fù)荷高、產(chǎn)水量大、占地面積小，對(duì)沖擊負(fù)荷水量和水質(zhì)的突變適應(yīng)性較強(qiáng)。缺點(diǎn)是動(dòng)力消耗較大，基建投資高，運(yùn)行管理不便。

生物轉(zhuǎn)盤反應(yīng)器生物轉(zhuǎn)盤在污水處理中已廣泛采用，在給水處理領(lǐng)域，對(duì)某些污染程度較為嚴(yán)重的微污染水進(jìn)行了一些研究。日本、我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)以及國(guó)內(nèi)學(xué)者的試驗(yàn)研究表明，采用生物轉(zhuǎn)盤預(yù)處理在適宜水力負(fù)荷下改善微污染水水質(zhì)是有效的。

生物轉(zhuǎn)盤的特點(diǎn)表現(xiàn)為，生物膜能夠周期的運(yùn)行于空氣與水相兩者之中，微生物能直接從大氣中吸收需要的氧氣（減少了溶液中氧傳質(zhì)的困難性），使生物過(guò)程更為有利的進(jìn)行。轉(zhuǎn)盤上生物膜生長(zhǎng)面積大，生物量豐富，不存在類似于生物濾池的堵塞情況，有較好的耐沖擊負(fù)荷的能力，脫落膜易于清理處置。但存在的不足是生物氧化接觸時(shí)間較長(zhǎng)，構(gòu)筑物占地面積大，盤片價(jià)格較貴，基建投資高。

生物膨脹床與流化床生物膨脹床是介于固定床和流化床之間的一種過(guò)渡狀態(tài)，流化床中的填料隨水、氣流的上升流速的增加而逐漸由固定床經(jīng)膨脹床最后成為流化床。生物膨脹床與流化床通過(guò)選用適度規(guī)格粒徑（約為0.2~1.0mm）的生物載體，如砂、焦碳、活性炭、陶粒等，采用氣、水同向混合自下而上，使載體保持適度膨脹或流化的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。與固定床相比，從兩個(gè)方面強(qiáng)化了生物處理過(guò)程：一方面，載體粒徑變小，比表面積增大，單位溶劑的比表面積可達(dá)到2000~3000m2/m3，這大大提高了單位生物池的生物量。另一方面，由于顆粒在反應(yīng)器中處于自由運(yùn)動(dòng)（膨脹或流化）狀態(tài)，避免了生物濾池的堵塞現(xiàn)象，提高了水與生物顆粒的接觸機(jī)會(huì)；同時(shí)可采用控制膨脹率的辦法來(lái)控制水流紊動(dòng)對(duì)生物顆粒表面的剪力水平，進(jìn)而控制填料上生物膜的厚度，有利于形成均勻、致密、厚度較薄且活性較高的生物膜。這些都大大的強(qiáng)化了水中可生物降解基質(zhì)向生物膜內(nèi)的傳遞過(guò)程，使生物膨脹床、流化床的單位容積的基質(zhì)降解速率得到提高。生物膨脹床、流化床含有活性高的較大生物量，處理水力負(fù)荷增大，并保證出水水質(zhì)良好。

采用生物膨脹床與流化床，可解決固定填料床中常出現(xiàn)的堵塞問(wèn)題，進(jìn)一步提高凈化效率，且占地面積少。但由于保持膨脹或流化狀態(tài)，消耗的動(dòng)力費(fèi)用較高，且維護(hù)管理復(fù)雜，尤其是當(dāng)池體比較大的情況，如一旦停止運(yùn)行，再啟動(dòng)很困難，運(yùn)行中水力學(xué)條件難以控制等。在運(yùn)行過(guò)程中還存在流化介質(zhì)跑料現(xiàn)象，其工程應(yīng)用還很少見(jiàn)。6

生物接觸氧化法生物接觸氧化工藝是利用填料作為生物載體，微生物在曝氣充氧的條件下生長(zhǎng)繁殖，富集在填料表面上形成生物膜，其生物膜上的生物相豐富，有細(xì)菌、真菌、絲狀菌、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物等組成比較穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)，溶解性的有機(jī)污染物與生物膜接觸過(guò)程中被吸附、分解和氧化，氨氮被氧化或轉(zhuǎn)化成高價(jià)形態(tài)的硝態(tài)氮。反應(yīng)過(guò)程如下：

有機(jī)污染物氧化反應(yīng)

4CxHyOz+(4x+y-2z)O2——4xCO2+2yH2O+Q （1）

氨氮氧化方程式：

2NH4++3O2——2NO2—+4H++2H2O+Q （2）

2NO2—+ O2——2NO3—+Q （3）

生物接觸氧化法的主要優(yōu)點(diǎn)是處理能力大，對(duì)沖擊負(fù)荷有較強(qiáng)的適應(yīng)性，污泥生成量少；缺點(diǎn)是填料間水流緩慢，水力沖刷小，如果不另外采取工程措施，生物膜只能自行脫落，更新速度慢，膜活性受到影響，某些填料，如蜂窩管式填料還易引起堵塞，布水布?xì)獠灰走_(dá)到均勻。另外填料價(jià)格較貴，加上填料的支撐結(jié)構(gòu)，投資費(fèi)用較高。

現(xiàn)有生物接觸氧化法在曝氣充氧方式、生物填料上都有所改進(jìn)。國(guó)內(nèi)填料已從最初的蜂窩管式填料，經(jīng)軟性填料、半軟性填料，發(fā)展到的YDT彈性立體填料；曝氣充氧方式也從最初的單一穿孔管式，發(fā)展到的微孔曝氣頭直接充氧以及穿孔管中心導(dǎo)流筒曝氣循環(huán)式。在一定程度上，促進(jìn)了膜的更新，改善了傳質(zhì)效果。

膜生物反應(yīng)器膜生物反應(yīng)器是指以超濾膜組件作為取代二沉池的泥水分離單元設(shè)備，并與生物反應(yīng)器組合構(gòu)成的一種新型生物處理裝置，英文稱之為Membrane Bioreactor。由于超濾膜能夠很好的截留來(lái)自生物反應(yīng)器混合液中的微生物絮體、分子量較大的有機(jī)物及其他固體懸浮物質(zhì)，并使之重新返回生化反應(yīng)器中，這就使反應(yīng)器內(nèi)的活性污泥濃度得以大大提高，從而能夠有效的提高有機(jī)物的去除率。

電生物反應(yīng)器將電極裝置與生物反應(yīng)器組合起來(lái)就構(gòu)成了所謂電生物反應(yīng)器（英文名稱為Electro-Bioreactor）。Mellor等的研究表明，在外加電流的條件下，由于電子的產(chǎn)生，生物膜和固定化酶的反硝化作用得以強(qiáng)化，其反應(yīng)方程為：

2H++2e—H2 （1）

2H2O+2e—H2+2OH— （2）

2NO3—+5H2+2H+—N2+6H2O （3）

顯然，通過(guò)對(duì)水的電解，陰極提供電子，產(chǎn)生氫，而氫作為電子供體與硝酸鹽發(fā)生了方程（3）所示的反應(yīng)，使生化反應(yīng)速率及去除率得以提高，從而減少了水中硝酸鹽的含量。從原理上講，這種方法除了可以實(shí)現(xiàn)反硝化處理外，還可以去除水體中的有機(jī)物，但對(duì)電生物反應(yīng)器尚處于基礎(chǔ)理論和動(dòng)力學(xué)研究階段，離實(shí)際應(yīng)用還有相當(dāng)一段距離。

結(jié)論總的來(lái)說(shuō)，物理、化學(xué)法處理效率較高。尤其是各種聯(lián)用技術(shù)的開(kāi)發(fā)，對(duì)一些難降解有機(jī)物的去除非常有效，通過(guò)高效氧化，去除水中的大部分有機(jī)物，并有效的降低了飲用水致突變活性。但這些方法設(shè)備都相對(duì)復(fù)雜，運(yùn)行和操作條件要求較高，尤其是成本問(wèn)題嚴(yán)重制約了它們的推廣使用。

相比之下，生物預(yù)處理是一種經(jīng)濟(jì)有效且在毒理學(xué)上安全的方法，它通過(guò)降解BOM來(lái)降低甚至消除了輸水管網(wǎng)中菌群生長(zhǎng)的可能性，從而減少了消毒劑的消耗，并進(jìn)而降低THMs的形成；通過(guò)降低Zeta電位減少對(duì)混凝劑的消耗；其對(duì)NH3—N和其它有機(jī)污染物有良好的處理效果，尤其在與傳統(tǒng)工藝（混凝—沉淀—過(guò)濾—消毒）聯(lián)用后，對(duì)降低飲用水致突變活性效果也很好。而且，該方法投資少，見(jiàn)效快，適合我國(guó)國(guó)情，因此，生物預(yù)處理與傳統(tǒng)工藝的組合是國(guó)內(nèi)水廠改善出水水質(zhì)的首選方法。但是，一些研究表明，生物預(yù)處理對(duì)微量難生物降解的優(yōu)先污染物（指經(jīng)過(guò)優(yōu)先選擇的污染物，其特點(diǎn)是：難以降解、在環(huán)境中有一定殘留水平、出現(xiàn)頻率較高、具有生物積累性、三致性、毒性較大或潛在危害性較大以及現(xiàn)代已有檢出方法的物質(zhì)）無(wú)效；對(duì)THMS只有少量去除效果；Ames試驗(yàn)不能由陽(yáng)變陰；運(yùn)行效果受到許多因素的影響，特別是原水水質(zhì)、水溫、水量的變化和操作管理水平的高低都直接影響處理效果；與常規(guī)工藝相比，需較長(zhǎng)的成熟期，并進(jìn)行生物馴化；由于生物處理是借助于微生物新陳代謝去吸收利用水中的污染物，因此會(huì)有各種代謝產(chǎn)物以及微生物本身進(jìn)入水中，其中大多數(shù)物質(zhì)的特性及對(duì)人體健康的可能影響還所知甚少。研究新的凈水工藝，增加新的治理措施是當(dāng)今給水研究人員及自來(lái)水廠急需解決的課題。研究方向和大量的研究結(jié)果來(lái)看，在自來(lái)水廠增加生物預(yù)處理和加強(qiáng)出水的深度處理是改善飲用水水質(zhì)的有效途徑。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

張勇 - 副教授 - 西南大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院