摘要：简述了我国目前水体污染的现状，认为我国水环境已经受到比较严重的污染。同时，对传统和新型废水处理技术分别进行了综述。重点对国内外新型水处理技术进行了说明，包括：改良活性污泥法、膜技术、湿式催化氧化法、超临界水氧化法、混凝/絮凝沉降技术和磁分离技术。
关键词：水污染；水处理技术；综述
20世纪以来，改革开放使经济迅猛发展，但同时也带来了诸多环境问题，尤其是水污染十分突出，严重制约着社会经济和环境的可持续发展。随着水需求量的增长，水污染与水供需之间的矛盾也日趋尖锐。因此，水处理技术的需求也日益增长，而且日趋成熟，传统的水处理方法也得到了发展，涌现出了众多新型水处理技术，引起了水处理行业的关注，如：改良活性污泥法、膜技术以及新型氧化技术等。水处理业本身不是一个利润丰厚的行业，但由于它直接关乎国计民生，从而有很大的发展前途。因此，城市污水处理、工业废水治理、城镇生活用水及饮用水供水市场将成为21世纪我国最具潜力的市场之一。
1 我国的水污染现状
据调查资料表明，2004年全国七大水系的412个水质监测断面中，Ⅰ～Ⅲ类、Ⅳ～Ⅴ类和劣Ⅴ类水质的断面比例分别为：41.8%、30.3%和27.9%，七大水系总体水质与去年基本持平，珠江、长江水质较好，辽河、淮河、黄河、松花江水质较差，海河水质差。主要污染指标为氨氮、五日生化需氧量、高锰酸盐指数和石油类。 全年监测的27个重点湖库中，满足Ⅱ类水质的湖库2个，占7.5%；Ⅲ类水质的湖库5个，占18.5%；Ⅳ类水质的湖库4个，占14.8%；Ⅴ类水质湖库6个，占22.2%；劣Ⅴ类水质湖库10个，占37.0%。其中“三湖”（太湖、巢湖、滇池）水质均为劣Ⅴ类。主要污染指标是总氮和总磷。累计全年废水排放量为482.4亿吨，比上年增加4.9%。其中工业废水排放量为221.1亿吨，比上年增加4.1%，生活污水排放量为261.3亿吨，比上年增加5.5%。
由此可见，目前我国总的环境形势是：“局部有所改善，整体仍在恶化，前景令人担忧”。在今后相当长的一个时期内，水污染无疑将存在，局部的水污染甚至还有可能加重。水污染已成为我国经济可持续发展的一大制约因素，严重威胁着我国经济的发展。
2 传统水处理技术
为了控制水污染，必须对污染水体进行有效治理。水处理技术作为一门跨学科跨专业的综合性技术将在环境污染治理和缓解水资源矛盾中发挥其独特和重要的作用。
废水处理的目的是将废水中所含的污染物分离出来，或将其转化为无害和稳定的物质或可分离的物质，从而使废水得到净化。传统废水处理技术，按其作用原理，可分为物理法、化学法、物理化学法和生物法四类。
2.1 物理法
物理法是通过物理或机械作用分离或回收废水中不溶解的呈悬浮状态的污染物的废水处理方法，其处理过程不改变污染物质的化学性质。主要应用于废水的预处理。物理法废水处理技术通常有调节、筛滤、过滤、沉淀、浮力浮上等。
2.2 化学法
化学法是通过加入化学药剂，使其与废水中的污染物质发生化学反应来分离、去除、回收废水中呈溶解、胶体状态的污染物或将其转化为无害物质的废水处理方法。化学法废水处理技术通常有混凝法、中和法、氧化还原法、化学沉淀法等。
2.3 物理化学法
物理化学法是利用传质原理处理或回收利用废水的技术方法。常见方法包括：吸附法、离子交换法、膜分离法、汽提法、吹脱法、萃取法、蒸发法结晶法等。
2.4 生物法
生物处理法就是利用微生物的新陈代谢功能，通过微生物的吸附、降解废水中的有机污染物，将废水中呈溶解、胶体以及微细悬浮状态的有机物、有毒物等污染物质，转化为稳定、无害的物质的废水处理方法。生物处理法通常又分为好氧生物处理(如活性污泥法、生物膜法、生物稳定塘和土地处理法等)和厌氧生物处理 (如厌氧活性污泥法和厌氧生物膜法)两种方法。好氧生物处理是在有溶解氧的条件下，依靠好氧菌及兼性厌氧菌分解氧化废水中的有机物，以降低其含量厌氧生物处理则是在无溶解氧的条件下，依靠兼性厌氧菌和专性厌氧菌转化和稳定有机物，主要用于处理高浓度有机工业废水和城市污水中的污泥，且可以回收甲烷作为燃料。
3 新型水处理技术
随着工业的迅猛发展和人们环保意识的提高，传统技术或者表现的无能为力，或者存在着这样或那样的不足。使得众多研究者将高效、无二次危害、且经济实用、设备简单、理操作简便等作为衡量一项技术的基本要求。其中，无害化处理又将是众人追求的最高目标。综观近年发展，国内外学者在发明新型高科技含量技术的同时，对传统技术并没有全部抛弃，而是采用新的试验条件和新的试验设备、材料加以改进，或者用多种独立操作的联合使用以扬长避短，使处理过程和结果达到有关标准。
3.1 改良活性污泥法
活性污泥法，作为一种发展得相当成熟生物处理技术，已成为处理焦化、煤气、炼油等工业含酚废水的主要方法。但由于存在管理要求高，毒物承担能力低、不适应冲击负荷、曝气负荷低、污泥产生量大等缺点在实际应用中常加以改进。其 中最具代表性的是批式活性污泥法即SBR(Squencing Batch Reator)的应用。
实践证明采用厌氧水解—好氧生化SBR法处理含聚酯多元醇的高浓度难降解有机废水，改善了仅采用好氧或厌氧条件生物降解的不足使出水COD浓度降45 mg•L-1。厌氧SBR(Anaerobic Sequencing BatchReactor)在近几年成为新的研究热点，可有效的将底物转变为甲烷，在停留时间分别为48 h、24 h、12h，COD负荷从2 g•L-1 上升到 12 g•L-1 ，可溶性COD去除率一直超过90%。SBR法的一种变体厌氧—好氧交替工艺(AAA)，不但能去除90%的总COD，还可同时有效去除磷，去除率在90%以上。
在计算机和生物量化技术的支持下，SBR显出高屋建瓴的优势，一时各国竟向研究开发，在德、日、加、及西欧都有广泛应用。
3.2 膜技术
膜分离技术是近30年发展起来的新型水处理技术。它以能耗低、效率高、操作简便及再生容易、无二次污染等优点而被1987年在东京召开的国际膜会议 上称作20世纪末2l世纪中最有发展前途的水处理技术之—。
按照工作膜的孔径可把膜技术分为电渗析、反渗透、超滤、纳滤和微滤5种。它们分别在各自领域中发挥着独特的作用。
在采用复合纳滤膜对印染废水进行试验时发现，纳滤膜对印染废水COD去除率高达98%以上，对色度去除率几乎100%，达到国家一级排放标准，并可回用。采用絮凝沉降—超滤—纳滤组合工艺处理酵母废水，发现COD去除率在90%以上，并可100%回收酵母蛋白成分。
用超滤膜分离技术，取代传统活性污泥法过程中的重力分离步骤，便形成了一种新型的水处理技术——膜生物反应器(MBR)组合工艺。MBR法在国外已投入实际应用，国内近些年有关研究报导也频频出现，并有了初步进展。其中清华大学采用无机膜—生物反应器处理生活污水。COD、NH3—N和浊度去除率分别超过96%、95%、98%，对SS(悬浮固体)和E．coil(大肠杆菌)的去除率达100%，并且负荷大，清洗后恢复好。中国科学院生态环境中心也分别对石油化工废水和黑水进行了实险。均收到比传统固液分离技术在有机物浓度 、浊度 、水质方面较好的效果。还有，同济大学采用中空纤维膜生物反应器对生活污水试验研究等。从而，进一步证实了MBR是一种高效可行的污水处理技术。
但由于膜污染、反应器投资及运行费等因素的影响和限制，使得膜生物反应器在应用方面进展缓慢。
3.3 湿式催化氧化法
湿式催化氧化法是在高温、高压下利用O2或空气作为氧化剂，氧化水中呈溶解态或悬浮态的有机物或还原态的无机物，达到去除污染物的目的。
湿式催化氧化法是近20多年发展起来的一种高效处理高浓度有机废水的先进环保技术，是对传统化学氧化法的改进和强化。它采用TiO2、TrO2、LaO及Mn、Fe、Co、Ni、W、Cu、Ag、Pt、Pb、Rn、Ru、Ir的金属氧化物或水溶性化合物做催化剂，利用其催化作用，加快氧化反应速度，提高氧化反应效率。利用此法处理高浓度难降解有机废水，可得到较好的处理效果，因此引起了国内外环保工作者的广泛重视。近几年来对这方面的研究十分活跃，新技术、新催化剂、新工艺不断被开发出来，湿式催化氧化法成为有竞争力的新技术，应用前景十分广阔，研究开发湿式催化氧化法具有巨大的现实意义。
3.4 超临界水氧化法（SCWO）
20世纪80年代中期美国学者 Modell提出超临界水氧化技术，立即受到国外众大学及国家重点实验室的重视，被美国环保界誉为最有发展前途的新型废水处理技术。它是利用超临界水(T≥374℃，P≥221 MPa)具有的低浓度、高扩散性、低黏度且具有良好的溶剂化性能和传输能力，使有机污染物及O2，空气 、氢 、氨等迅速溶解氧化分解成无害的N2、CO2 、H2O等。
我国近年关于对SCWO技术的试验研究的报道也频频出现。浙江大学学者在亚临界及超临界条件下(T~400～500℃，P≥25．3～30．4 MPa)采用间歇式反应器及连续式反应器进行试验。发现反应随着温度、压强的升高和停留时间的延长，苯酚去除率均提高。很短停留时间内，苯酚的去除率可达96% 以上。
南开大学学者利用自建的一套连续式装置进行3种有机废液的超临界水氧化的动力学研究，得出在实验条件下溶液中有机物去除动力学对有机物是一级，对氧气是零级。压力和温度明显影响速率常数。
3.5 混凝/絮凝沉降技术
混凝/絮凝技术现已广泛用于给水、废水处理、污泥脱水等应用中。传统的无机盐类絮凝剂因处理效果较差已逐渐被淘汰。有机高分子类絮凝剂可能存在毒性和“三致”作用造成二次污染，且价格昂贵在实际应用中也较少，无机高分子絮凝剂主要集中在聚铁盐和聚铝盐絮凝剂上也因毒性或腐蚀性而大受限制。因此只有生物絮凝剂效果最好。
利用超离心萃取及硅胶色谱技术，分离提纯一种脂类生物絮凝剂，这种絮凝剂可用乙醇等直接从红平红球菌细胞中萃取得到。有研究者在比较对活性污泥的絮凝效果时发现：用聚烯酰胺和海藻酸钠作絮凝剂时，悬浮污泥不易沉降，投药量超过4.0×10-4 后，污泥变黏，不好过滤。加FeCl3浓度超过2.0×10-3时可有效絮凝，而生物絮凝剂在投量仅2.0×10-4时就可达到同样絮凝效果。
3.6 磁分离技术
从20世纪90年代开始，研究者根据磁化水可改变水的一些物理特性、改善生物机能、促使生物生长等特性，展开了磁化处理污水的试验研究。 有人在废水中加入包裹着一层氢氧化铁胶体的磁性粉末Fe3O4 ，形成磁种。利用磁种在酸和碱性条件下分别带正或负电荷，吸附或脱附，达到分离的目的。在 pH值5．5左右时，一次处理后废水色浊度及COD去除率达60%。经适当增加投种量或处理次数，完全可达排放标准。若配以光学催化效果更佳。
新型水处理技术不限于以上几种，但按照生态环境和可持续发展的要求，环境友好型社会进程将会加快。在坚持低毒、无二次污染的基础上如何能使能耗更低 、效率更高，将成为众专家学者，特别是在诸如光、声 、磁 、电、无毒药剂及生物氧化的联用和改进方面，致力研究开发的热点和方向。
4 结论
（1）对水污染的防治要有紧迫感，要努力贯彻防治结合、以防为主的方针，并且加强行业废水的治理。
（2）由于废水处理方法多种多样，任何一种处理方法都难以达到完全净化的目的，经常要几种方法组成处理系统，才能达到处理的要求。所以在选用废水处理方法时，要充分考虑废水的水质特点及处理程度的要求，力求使选用的处理方法操作简便、经济、有效。
（3）注重研发低毒、无二次污染、高效节能型废水处理技术，是建设环境友好型社会，减少环境污染的重要手段。
参考文献
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