水质监测与水环境污染治理技术研究
摘要
关键词
水质监测;水环境污染治理;技术研究
正文
引言:水是生命之源,水环境质量直接关系到人类的生存与发展。然而,随着经济的快速发展和人口的不断增长,水环境污染问题日益严峻。水质监测作为水环境管理的基础,能及时发现污染状况。开展水环境污染治理技术研究,是解决当前水污染问题、恢复良好水环境的迫切需求,具有重要的现实意义。
1.水质监测技术
1.1传统水质监测方法
传统水质监测方法在水质评估方面有着不可忽视的重要性。它主要基于实验室分析,通过采集水样带回实验室进行各种物理、化学和生物指标的测定。例如,化学需氧量(COD)的测定,通常采用重铬酸钾法,这种方法经过多年的发展和完善,准确性较高,能反映水中有机物的含量,是评估水体受有机物污染程度的关键指标之一。在测定重金属含量时,会运用原子吸收光谱法,这种方法对铅、汞、镉等重金属的检测限较低,可以精确地检测出水中微量的重金属。此外,传统的微生物检测方法通过培养、计数等手段来确定水中细菌、病毒等微生物的种类和数量,从而判断水体是否受到微生物污染。然而,传统水质监测方法也存在一些局限性,如操作较为繁琐,需要较长的检测周期,而且在水样采集和运输过程中可能会导致水样变质,影响检测结果的准确性。
1.2新型水质监测技术
随着科技的不断发展,新型水质监测技术逐渐崭露头角。传感器技术是其中的重要代表,例如光学传感器,它利用光学原理对水中的物质进行检测。这种传感器可以实时、连续地监测水质,能够快速响应水中特定物质浓度的变化。像基于荧光原理的传感器,可以对水中的某些有机污染物进行特异性检测,一旦水中有目标有机污染物出现,传感器就能通过检测其荧光特性的变化来确定污染物的存在和浓度。另外,生物传感器也备受关注,它利用生物活性物质(如酶、抗体、微生物等)与目标污染物之间的特异性反应来进行检测。这种传感器具有很高的选择性,能够区分不同种类的污染物。例如,利用酶传感器可以检测水中的农药残留,酶与农药发生特异性反应,通过检测反应过程中的信号变化来定量农药的含量。而且新型水质监测技术还具有便携性的优势,能够在现场进行快速检测,大大提高了水质监测的效率。
2.水环境污染治理技术
2.1物理治理技术
物理治理技术是水环境污染治理的重要手段之一。沉淀法是一种常见的物理治理方法,其原理是利用水中污染物的重力沉降特性,使污染物在重力作用下逐渐沉淀到水底。例如,在污水处理厂中,通过设置沉淀池,污水在池中缓慢流动,较大颗粒的悬浮物会逐渐沉降到底部,从而实现初步的水质净化。过滤法也是广泛应用的物理技术,通过砂滤、活性炭过滤等方式,可以有效地去除水中的悬浮颗粒、部分有机物和异味。砂滤主要依靠砂粒之间的孔隙来截留水中的杂质,而活性炭具有巨大的比表面积,能够吸附水中的有机污染物、色素和嗅味物质。此外,膜分离技术在近年来得到了快速发展,包括微滤、超滤、纳滤和反渗透等。这些膜技术通过膜的选择性透过作用,能够精确地分离水中的不同物质。例如,反渗透膜可以有效地去除水中的盐分和小分子有机物,生产出高质量的纯净水,在海水淡化和高盐度废水处理方面有着广泛的应用。
2.2化学治理技术
化学治理技术在水环境污染治理中发挥着独特的作用。化学混凝法是常用的化学治理技术之一,它通过向水中投加混凝剂,如聚合氯化铝、硫酸亚铁等,使水中的细小颗粒和胶体物质凝聚成较大的絮体,然后通过沉淀或过滤去除。混凝剂在水中水解形成的多核羟基络合物能够吸附和电中和水中的污染物,改变其表面性质,促使它们相互聚集。氧化还原法也是重要的化学治理手段,例如,利用臭氧氧化技术可以有效地去除水中的难降解有机物。臭氧具有强氧化性,能够打断有机物的化学键,将其分解为小分子有机物或无机物质。在处理含重金属废水时,化学沉淀法是常用的方法,通过向废水中投加硫化物、氢氧化物等沉淀剂,使重金属离子形成难溶的沉淀物,从而达到去除重金属的目的。例如,向含汞废水投加氢硫化钠,汞离子会与硫离子结合生成硫化汞沉淀,这种沉淀物的溶解度极低,可以有效地从废水中分离出来。
2.3生物治理技术
生物治理技术凭借其环境友好、成本较低等优点在水环境污染治理中占据重要地位。活性污泥法是一种经典的生物治理技术,它主要依靠活性污泥中的微生物来分解水中的有机物。活性污泥是由细菌、真菌、原生动物和后生动物等组成的微生物群体,这些微生物在有氧条件下,将水中的有机物作为营养物质进行代谢分解,最终将其转化为二氧化碳、水和微生物细胞物质。生物膜法也是一种有效的生物治理技术,它通过在载体表面形成生物膜来处理污水。生物膜中的微生物同样能够分解有机物,而且生物膜具有较高的生物量和稳定性。此外,水生植物修复技术在水体污染治理中也得到了广泛应用,例如,芦苇、菖蒲等水生植物具有吸收和富集氮、磷等营养物质以及部分有机物和重金属的能力。这些植物通过根系吸收污染物,将其转化为自身的组成部分或者进行代谢分解,从而达到净化水体的目的。
3.水质监测与治理技术的协同应用
3.1监测数据对治理技术的指导
水质监测数据在水环境污染治理技术的选择和实施过程中起着至关重要的指导作用。准确的监测数据能够反映水体污染的类型、程度和分布情况,从而为治理技术的针对性选择提供依据。例如,如果监测数据表明水体中有机物污染严重,化学需氧量(COD)和生化需氧量(BOD)数值较高,那么在治理技术的选择上就可以优先考虑生物治理技术,如活性污泥法或生物膜法,因为这些技术对有机物的分解效果较好。如果监测发现水中存在大量的重金属污染,那么就需要根据重金属的种类和浓度选择合适的化学治理技术,如化学沉淀法或离子交换法。同时,监测数据还可以为治理技术的参数调整提供参考。在治理过程中,通过实时或定期的水质监测,可以了解治理效果,根据监测数据对治理技术的运行参数进行调整,如生物治理中的曝气强度、化学治理中的药剂投加量等,以确保治理效果达到最佳状态。
3.2治理效果的监测评估
治理效果的监测评估是水质监测与治理技术协同应用的重要环节。在水环境污染治理项目实施后,需要通过水质监测来评估治理效果是否达到预期目标。对于物理治理技术,如沉淀和过滤,需要监测处理后水中悬浮物、颗粒物的去除率,以及水质的透明度等指标。如果经过沉淀处理后,水中悬浮物的含量大幅降低,透明度明显提高,说明沉淀法的治理效果较好。对于化学治理技术,要监测处理后水中目标污染物的浓度变化,如化学氧化法处理后的有机物浓度、化学沉淀法处理后的重金属浓度等。如果这些污染物的浓度降低到了规定的排放标准以下,说明化学治理技术达到了预期的治理效果。对于生物治理技术,除了监测水中有机物、营养物质等污染物的浓度变化外,还需要关注生物群落的结构和功能变化。如果治理后水体中的微生物多样性增加,水生生物的生存环境得到改善,说明生物治理技术取得了良好的效果。通过对治理效果的全面监测评估,可以及时发现治理过程中存在的问题,为进一步优化治理方案提供依据。
结语:水质监测与水环境污染治理技术的研究是一项长期而艰巨的任务。通过对水质监测技术的不断完善和水环境污染治理技术的创新应用,能够更好地掌握水环境状况,有效解决水污染问题。未来,应进一步加强两者的协同配合,推动水环境质量的持续改善,为人类创造更加健康、美好的生存环境。
参考文献:
[1]陈伟忠.水质自动监测技术在水环境保护中的作用研究[J].资源节约与环保,2022(09):72-75.
[2]严杨.水质自动监测技术在水环境保护中的实践刍议[J].科技风,2022(23):56-59.
[3]唐曙暇.水质自动监测技术在水环境保护中的应用[J].资源节约与环保,2022(07):12-15.
...