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摘要：水污染问题对人们的生产生活产生着极大的影响，因此需要通过对水质保护标准的应用，对当前水污染状况应用具体的水污染治理技术。基于此，本文结合具体案例，利用水质保护标准内容，对案例中水体污染情况进行探讨，同时给出针对性的技术建议，以期为相关人员提供参考，确保对水污染的有效治理。
关键词：水污染；治理技术；水质保护
0引言
随着工业化进程的加速和人口密度的不断增加，水资源正面临前所未有的污染压力，其中城市化进程带来的废水排放，农业活动中使用的化肥与农药的流失，以及工业生产过程中产生的有毒废物，都在不同程度上影响了水体的自然状态，严重威胁到人们的生产生活以及自然平衡，这种状况催生了一系列针对水质的保护标准，并促进了各种水污染治理技术的发展，因此需要利用水质保护标准其中的内容，对水污染具体情况展开真实分析，并体现出具体的治理技术措施，以确保水资源的质量和可持续性。
1案例分析
以某地水库大坝为例，该水库流域面积较广，超过50 km2，主要以养殖渔业为主，然而近年来，随着工业化和城市化的快速发展，当地水资源面临前所未有的污染压力，由于化工厂排放、农田径流和居民生活废水的综合作用，其主要水体COD值（化学需氧量）一度高达80 mg/L，远超国家地表水环境质量标准Ⅲ类水标准的20 mg/L上限，为应对此问题，当地投资2亿人民币，实施了一套污水处理工程，通过引入微生物燃料电池，不仅提升了污水处理效率，同时还实现了能源的回收利用，经过一年多的运行，出水COD值稳定在10 mg/L以下，达到了优于国家地表水环境质量标准Ⅱ类水标准的要求。
2水污染评估及水质保护标准应用
2.1检测过程
该案例中的水污染评估涉及了一系列的检测步骤，旨在全面分析和监控水质状况，评估过程从采样开始，由专业环境监测团队定期对河流、工业排放口和农田径流进行采样。采样遵循国家环境保护总局发布的《水和废水监测分析方法》标准。
采集的水样被立即冷藏并送往实验室，在24 h内进行分析，以确保数据的准确性，实验室内部按照ISO/IEC 17025：2005标准进行操作，确保测试结果的有效性和可追溯性，水样首先经历物理参数测定，包括温度、pH值、悬浮固体（SS）和透明度等基本指标，随后化学需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）、总氮（TN）、总磷（TP）和重金属含量等化学指标通过光谱分析、滴定法和原子吸收光谱法等技术进行检测，COD的测定使用快速消解法，其中样品先在高温（150℃以上）条件下与强氧化剂反应，然后通过紫外-可见分光光度计定量分析，生物处理效果的评估则重点关注BOD的变化，需要5 d的生化反应来确定[1]。
2.2水体污染物结果
具体来看，在化学需氧量（COD）方面，该水库大坝上游地区受到化工厂排放影响，COD最高，监测数据显示峰值时达到120 mg/L，中游地区由于农业径流的影响，COD波动在50～70 mg/L之间，下游地区在居民生活污水的稀释作用下，COD降至40 mg/L左右。同时氨氮（NH3-N）和重金属含量也是关键指标，氨氮在上游区域平均质量浓度为5.8 mg/L，在中游由于农业施肥的影响略有升高至6.2 mg/L，而下游地区维持在3.5 mg/L左右，在重金属方面上游地区铅（Pb）质量浓度高达0.05mg/L，超过国家地表水环境质量标准的允许质量浓度（0.01 mg/L），而镉（Cd）质量浓度为0.005 mg/L，接近标准限值，经过水体自净及人工治理，中下游区域的重金属含量显著降低，具体污染结果以表1为主。
2.3水体污染状况综合评价
根据《水和废水监测分析方法》标准，对该水域水体污染状况进行综合评价，详细内容如表2所示。
从表2看出，治理前COD平均值为80 mg/L，远高于国家地表水环境质量标准Ⅲ类水的限值20 mg/L，在悬浮固体中，治理前SS质量浓度达到70 mg/L，超出Ⅲ类水标准的25 mg/L上限，而在NH3-N（氨氮）中，治理前氨氮质量浓度2.5 mg/L，超过了Ⅲ类水标准的1mg/L。由此可看出该水域污染物浓度处于较高的水平。
3水污染治理技术应用
3.1物理法
3.1.1沉淀
沉淀是处理水中悬浮和溶解物质的常见物理方法，通过添加沉淀剂实现固液分离。此方法主要用于去除含有重金属、磷酸盐等污染物的废水，在沉淀过程中，化学物质如铁盐、铝盐或石灰被引入到受污染的水体，促使污染物形成较大的颗粒，这些颗粒比原来的悬浮物更重，因此可以在重力作用下沉至容器底部，沉淀过程可以分为快速和缓慢沉淀，其中快速沉淀通常用于初级处理和工业废水处理，而缓慢沉淀则适合生物处理后的二级处理水，完成沉淀步骤后，可通过澄清池或沉淀池进行分离，得到清澈的上层水和底部的沉淀物（污泥）。然而这种方法并不适用于所有类型的污染物，对于某些微量污染物和溶解性强的物质需要进一步的处理步骤[2]。
3.1.2过滤
过滤利用介质的孔隙大小来去除水中悬浮物、颗粒和其他较大分子，根据过滤介质和所需去除污染物的大小，过滤可以细分为砂滤、活性炭过滤、微滤、超滤以及纳米过滤等，砂滤能够移除较大的悬浮物质，而活性炭不仅能过滤，还能通过吸附作用去除有机物和消除异味，而更高级的微滤和超滤技术可以排除小到微米甚至纳米级别的微生物和悬浮颗粒，是现代化水处理中必不可少的步骤，至于纳米过滤和反渗透，则能在分子水平上拦截溶解的离子和有机分子，广泛应用于淡化海水、净化废水和制备高纯度水，每种过滤技术在具体操作时都需要考虑其效率、成本、维护以及对环境的影响。
3.2化学法
3.2.1氧化还原
氧化还原是将电子从一个物质转移至另一个物质，导致污染物的化学性质改变，进而使之能够被去除或降低其毒性，在实际应用中，氧化还原处理通常以氧化剂和还原剂为主，氧化剂如氯、臭氧或高锰酸钾会给予污染物电子，将污染物转变成不易溶解的形态或无毒形态，例如氯可以将铁和锰的可溶性形式氧化成不溶性的氢氧化物，进而通过沉淀法去除，臭氧则能破坏有机污染物的化学键，将其转化成较小、较不复杂和更易于处理的分子，还原剂会接收污染物的电子，将其转换成更安全或稳定的状态，比如重金属离子如铬（Cr6+）在还原作用下可以转化为铬（Cr3+），后者的毒性和流动性都远低于六价铬。氧化还原处理的优势在于可以针对特定的污染物设计选择适当的氧化剂或还原剂，提高处理效率，然而也需要注意控制反应条件，避免产生次级污染，同时该技术的应用需考虑经济成本和操作难度，确保技术既环保又具成本效益[3]。
3.2.2光催化
在紫外线或可见光照射下，光催化剂能够产生电子（e-）和空穴（h+）对，这些电子和空穴对具有强氧化还原能力，能够将水中的污染物质（比如染料、油类、农药等）氧化成小分子的无害物质，如CO2、H2O以及其他矿化产物，光催化法因其运行成本低、无二次污染、条件温和等优点而备受关注，但该技术也面临着催化剂重复使用性、光效率低、反应速率慢等挑战。此外，科学家正在开发新型光催化剂，如掺杂型半导体、复合型半导体，以及多孔材料等，以提高光催化效率和利用太阳光作为激发光源的能力[4]。
3.3生物法
3.3.1活性污泥法
在该方法应用过程中，废水与富含微生的混合液共同流入曝气池，然后进行充分的曝气，其目的是为了促进微生物的生长和新陈代谢，使其能够高效地消耗废水中的有机污染物，在应用该方法之前需要进行进水预处理，移除大颗粒杂质，然后是对初沉池进行沉淀，去除悬浮固体，在曝气阶段中，溶解氧是关键因素，必须充分供应以保证微生物活动，紧接着是二沉池中的污泥沉淀，此时清水从上部流出，最后对剩余的污泥进行处理。
从应用效果来看，活性污泥法有效率地去除BOD（生化需氧量）、COD（化学需氧量）和TSS（总悬浮固体），但对于氮、磷等营养物质的去除则需要更复杂的处理步骤，如硝化作用和反硝化作用，近年来为了提高处理效率并节约能源消耗，该技术不断发展出多种改进型态，例如序批式活性污泥系统（SBR）和膜生物反应器（MBR），可以适应不同范围的废水处理量，并且能够有效适应废水成分的波动。
3.3.2生物膜法
生物膜由微生物细胞在固定床、填料床或浮动介质表面上形成的多层结构组成，微生物通过其自身的代谢活动分解水中的有机物和部分无机物质，生物膜系统能提供一个多样化的微环境，其中不同类型的微生物可以协同工作，有效分解各种复杂的污染物，相对于传统的活性污泥系统，生物膜法具有较高的抗冲击负荷能力、较低的剩余污泥产量以及更好的出水水质稳定性，此外能够在较小的反应器体积内处理大量的废水，从而节省空间和建设成本[5]。
目前该项技术广泛应用于城市污水处理、工业废水处理（如石油化工、造纸、食品加工等）以及某些复杂难降解有机物的特殊处理场合，常见的生物膜反应器类型包括生物滤池、旋转生物接触器（RBC）、流化床生物反应器等，虽然生物膜法效率较高，但仍存在一些挑战，例如膜面堵塞、微生物脱落及运行条件的优化等，需要进一步增强生物膜的稳定性，改善氧气的传输效率，同时开发新型高效生物膜载体等。
3.3.3人工湿地
人工湿地主要通过植物、微生物和湿地介质（如砂砾）的相互作用来去除水中的污染物，在人工湿地系统中，可以根据水流方式的不同分为表面流型和底层流型两大类，表面流型更接近自然湿地，其水流主要在湿地表面流动，适合于较高植物生长的场所，底层流型则将水流引入地下，更多适用于空间受限的城市环境，人工湿地在操作上具有灵活性，可根据处理目的和污染程度设计不同规模和类型，同时还为野生动植物提供了栖息地，增加了生物多样性。
3.4新兴技术
3.4.1微生物燃料电池
在微生物燃料电池中，污水作为电解质同时充当微生物的“食物”，此电池由两部分组成，阳极和阴极，间隔以膜分隔，微生物附着在阳极上，在消耗污水中的有机物质如葡萄糖或醋酸盐时释放出电子和质子，电子通过外部电路流向阴极，产生电流，而质子则通过膜移动到阴极，在阴极，电子、质子与氧气发生反应生成水，使得污染物得到有效分解，且整个反应产生的电能可以用于低功率设备或提高整个处理系统的能量自给率，这一过程不仅可以降解污水中的有机物，还能将化学能转换为电能，实现能源的回收。
3.4.2绿色材料吸附
传统的吸附材料如活性炭虽然效率高，但成本相对较高且再生处理复杂，而绿色材料包括生物质材料、农业副产品、工业废弃物等，这些材料通常经过简单处理就可以用于吸附，例如，稻壳、竹子、椰壳等农产品在经过碳化和一定的化学修饰后，可以制备成具有良好吸附性能的吸附剂，这些材料来源广泛、成本低廉，通过吸附可以有效去除水中的重金属、染料、农药等有害物质。此外再生与循环利用是绿色材料吸附技术的一个重要方面，经过污染物吸附饱和的材料可以通过物理或化学方法进行再生，恢复其吸附能力，并且回收其中的有价值成分。
4结语
根据水质保护标准内容的应用可以分析出，在水污染治理中，需要结合具体标准内容分析水体中主要存在的污染物质，根据污染物生物及化学性质，结合实际情况，实施针对性治理技术，在应用治理技术时必须随时跟踪检测水质的变化情况，加强水质监控，适当调整治理方案，确保水污染治理的效率性。
参考文献
[1]林钰烽，陈林江，傅宁.河道水体污染治理技术探析[J].黑龙江水利科技，2024，52（1）：73-75.
[2]陈秀锦，童超，黄攀丽，等.水污染治理过程中生物强化技术的运用思考[J].生态与环境科学，2023，4（6）：87-90.
[3]张春波.水污染治理中生物强化技术的应用研究[J].清洗世界，2023，39（11）：136-138.
[4]付乔乔.水环境监测技术及其在水污染治理工作中的应用[J].环境与生活，2023（11）：78-80.
[5]吴开庆.水污染治理技术和水质保护标准研究[J].山西化工，2023，43（5）：237-239.后台-系统设置-扩展变量-手机广告位-内容正文底部 -
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水污染治理技术和水质保护标准分析论文
人参与 2024-11-20 10:28:42 分类 : 理学 点这评论 作者：团论文网 来源：https://www.tuanlunwen.com/
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