书城科普读物青少年身边的环保丛书:人类的环保之路
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第23章 防治水污染和水资源短缺的措施(1)

水是生命之源。长久以来,我们都以为水是取之不尽、用之不竭的,直到今天,我们才知道要珍惜水资源。针对世界水资源的污染和短缺,我们要做到防治结合,既要治理、回用废水,将其资源化,又要防止水的进一步污染和浪费。

建立节水型社会

如果鱼儿没有了水水资源的安全,大有文章可做,好的水资源保护和政策利用,可以督促人们保护和合理利用水资源,有利于缓解水资源的供求矛盾,确保水资源的安全。相反,水资源就会遭到破坏和浪费,水资源的安全程度就会遭到威胁。

以色列因为缺水,实行了管道调水工程,水价高到14美元/立方米,折合人民币116元/立方米,是中国水价的28倍。以色列围绕获取水源采取扩张军事手段,占领大片阿拉伯领土,阿以冲突更为复杂,20世纪60年代以色列实施国家引水工程,阿拉伯国家为了与之抗争,实施了自己的河水改道工程,最后成了中东第三次战争的重要起因。此外,叙利亚、伊拉克同土耳其之间争夺水资源的斗争也十分激烈,这种斗争将会引起国际冲突。这些例子屡见不鲜。

我国是人口大国,缺水问题特别严重,进行节水革命刻不容缓,节水革命就是要建设节水城市、节水工业、节水农业,建立节水生活方式和建设节水型社会。

请节约每一滴水

第一,培养全民的节水意识,狠抓节水宣传,要革命就要制造革命的舆论,进行节水革命就必须从节水意识抓起,要让全国人民都知道我国水资源匮乏的实际,重视紧迫感,通过各种媒体大力宣传国情和水情,讲透节约用水的重要性,把节约用水、保护水体作为一种社会公德,增强公民节水的使命感、责任感,让大家都为节水型社会建设作贡献。为实现人水和谐相处的最终目标,在日常生产和生活全过程中,人人必须树立节水意识和观念,排斥那些毫不吝啬地浪费水资源、满不在乎地污染水资源的行为。

第二,重视水资源的保护和管理。搞好水资源的保护和管理是进行节水革命的重要一环,为此,要打破现在多龙治水的局面,改变部门地区分隔管理的现状,要强化水源的开发保护、监督和管理,水资源管理部门要制定国内河流、水库和地下水的开采办法,落实保护措施,研究和出台用水规定、节水政策和节水法规。

第三,加强节水技术的研究和开发。节水革命一定要狠抓研究和技术创新。近年来,德国经过研究使棉纺厂用水节省80%,在居民用水方面美国水务局对7.4万居民安装节水型水池,澳大利亚和瑞典专门研究厕所用水,降低用水分别达到80%和84%,此外中水、雨水也在世界许多地方得到推广和使用。在农田用水方面,用滴灌、机灌代替漫灌水,提高利用率,减少淡水用量,提高农作物产量,这些例子充分说明节水方面有很多可以创新的地方,节水的研究可以大有作为。

第四,制定水价政策,推动水价改革。要推动节约用水就要充分发挥水价的经济杠杆作用,要改变低水价造成的错误导向,要促进人们节水意识的增强,也有利于节水科技产品的开发和推广。

第五,扶持清洁产业。在新世纪,清洁产业的新概念是:从原料选择到产品设计,从产品设计到工艺设计,从产品销售到产品维修,从产品使用到产品废弃,都要考虑到选择适宜原材料,尽量节约原材料,减少废弃物,不增加污染,不断促进废弃物的利用和资源循环。国家通过征税来扶持清洁产业,对于企业减少排污有很大的作用。

地埋式中水处理设施

第六,严格治理污水和垃圾,防治污染水体。为了减少污染和垃圾对水体的污染,必须加强管理,除了严禁不达标污水排入江河湖海外,还要加强垃圾处理的管理。当前全国各地垃圾围城十分严重,对地下水的污染极其严重,对此必须引起高度重视,以保护江河与地下水资源的卫生。

第七,开发利用污水资源,发展中水处理、污水回用技术。城市中部分工业生产和生活产生的优质杂排水经处理净化后,可以达到一定的水质标准,作为非饮用水使用在绿化、卫生用水等方面。

水资源的短缺和污染已成为我国可持续发展的瓶颈,成为未来20年我国实现全面建设小康社会目标所面临的重大挑战之一。建设节水型社会是解决我国干旱缺水问题最根本、最有效的战略举措。

废水处理的科学方法

废水中污染物多种多样,废水处理就是利用各种技术措施将各种形态的污染物从废水中分离出来,或将其分解、转化为无害和稳定的物质,从而使废水得以净化的过程。

根据所采用的技术措施的作用原理和去除对象,废水处理方法可分为物理处理法、化学处理法和生物处理法三大类。

物理处理法

目前,各国对水污染大多采取净化处理的办法,最便宜的是滤去沙砾,除去浮渣,使其他杂质沉入淀池底,形成污泥。也就是物理处理法。废水的物理处理法是利用物理作用来进行废水处理的方法,主要用于分离去除废水中不溶性的悬浮污染物。

(1)沉淀法

沉淀法在当今的废水处理中应用广泛。沉淀法的基本原理是利用重力作用使废水中重于水的固体物质下沉,从而达到使之与废水分离的目的。这种工艺处理效果好,并且简单易行。

沉淀法一般需要多道工序、逐渐净化:

①在沉砂池去除无机砂粒;

②在初次沉淀池中去除重于水的悬浮状有机物;

③在二次沉淀池去除生物处理出水中的生物污泥;

④在混凝工艺之后去除混凝形成的絮凝体;

⑤在污泥浓缩池中分离污泥中的水分,浓缩污泥。

(2)气浮法

用于分离比重与水接近或比水小,靠自重难以沉淀的细微颗粒污染物。其基本原理是在废水中通入空气,产生大量的细小气泡,并使其附着于细微颗粒污染物上,形成比重小于水的浮体,上浮至水面,从而达到使细微颗粒与废水分离的目的。

(3)离心分离

使含有悬浮物的废水在设备中高速旋转,由于悬浮物和废水质量不同,所受的离心的不同,从而可使悬浮物和废造纸废水生物处理回用水分离。根据离心力的产生方式,离心分离设备可分为旋流分离器和离心机两种类型。

生物处理法

物理处理法的缺点是留有至少50%的耗氧杂质在水中,而且留下大量污泥。因此,最受欢迎的是利用微生物、细菌、霉菌、酵母菌和一些原生物,使污水中的有机物分解为二氧化碳、水、硫酸盐等简单的无机物,达到污水净化的目的。

在自然界中,栖息着巨量的微生物。这些微生物具有氧化分解有机物并将其转化成稳定无机物的能力。废水的生物处理法就是利用微生物的这一功能,并采用一定的人工措施,营造有利于微生物生长、繁殖的环境,使微生物大量繁殖,以提高微生物氧化、分解有机物的能力,从而使废水中的有机污染物得以净化的方法。

生物膜处理材料——悬浮球

不同的微生物可以净化不同的污水。芽孢杆菌能消除污水中的酚,耐汞杆菌能吸收污水中的汞。有一种细菌能把滴滴涕转变成溶于水的物质,消除毒性。真菌可以吃掉浮在水面上的油类。枯草杆菌、马铃薯杆菌能消除己丙酰胺。溶胶假单孢杆菌可以氧化剧毒的氰化物。红色酵母菌和蛇皮癣菌对聚氯联苯有分解能力。

根据采用的微生物的呼吸特性,生物处理可分为好氧生物处理和厌氧生物处理两大类。根据微生物的生长状态,废水生物处理法又可分为悬浮生长型(如活性污泥法)和附着生长型(生物膜法)。

(1)好氧生物处理法

好氧生物处理是利用好氧微生物,在有氧环境下,将废水中的有机物分解成二氧化碳和水。好氧生物处理处理效率高,使用广泛,是废水生物处理中的主要方法。好氧生物处理的工艺很多,包括活性污泥法、生物滤池、生物转盘、生物接触氧化等工艺。

(2)厌氧生物处理法

厌氧生物处理是利用兼性厌氧菌和专性厌氧菌在无氧条件下降解有机污染物的处理技术,最终产物为甲烷、二氧化碳等。多用于有机污泥、高浓度有机工业废水,如啤酒废水、屠宰厂废水等的处理,也可用于低浓度城市污水的处理。污泥厌氧处理构筑物多采用消化池,最近20多年来,开发出了一系列新型高效的厌氧处理构筑物,如升流式厌氧污泥床、厌氧流化床、厌氧滤池等。

(3)自然生物处理法

自然生物处理法即利用在自然条件下生长、繁殖的微生物处理废水的技术。主要特征是工艺简单,建设与运行费用都较低,但净化功能易受到自然条件的制约。

用微生物处理废水一般采用活性污泥法、塔式生物过滤法、生物转盘法、氧化塘法等。尽管微生物的本领奇妙,但它们对通气性、酸碱度、营养物、温差等都有一定的要求。因此,使用时一定要掌握好它们的生长规律。

化学处理法

经过微生物处理后,水中仍留下比较复杂的化学污染物,而且还不能除掉不断增加的氮和磷,因此,人们经常通过化学方法继续净化污水。

所谓化学处理法,是利用化学原理消除污染物,或者将其转化为有用的物质。经常使用的办法是中和、氧化还原、混凝、电解等。例如,美国加利福尼亚州的大和湖是一个非常深而景色秀丽的湖,但它受到兴旺旅游业的威胁。政府为此在那里兴建了一个处理工厂,每天吸取750万吨湖水,除去普通的污染和污泥后,用石灰除去磷,并在解吸塔中吹出氮(它在污水中通常是以氨的形式出现),然后使水首先通过分离床除去残余的磷,最后通过活性炭吸附掉大部分留下来的化学物质。

(1)中和法

中和法是利用化学方法使酸性废水或碱性废水中和达到中性的方法。在中和处理中,应尽量遵循“以废治废”的原则,优先考虑废酸或废碱的使用,或酸性废水与碱性废水直接中和的可能性;其次才考虑采用药剂(中和剂)进行中和处理。

(2)混凝法

混凝法是通过向废水中投入一定量的混凝剂,使废水中难以自然沉淀的胶体状污染物和一部分细小悬浮物经脱稳、凝聚、架桥等反应过程,形成具有一定大小的絮凝体,在后续沉淀池中沉淀分离,从而使胶体状污染物得以与废水分离的方法。通过混凝,能够降低废水的浊度、色度,去除高分子物质——呈悬浮状或胶体状的有机污染物和某些重金属物质。

(3)化学沉淀法

化学沉淀法是通过向废水中投入某种化学药剂,使之与废水中的某些溶解性污染物质发生反应,形成使难溶盐沉淀下来,从而降低水中溶解性污染物浓度的方法。化学沉淀法一般用于含重金属工业废水的处理。根据使用的沉淀剂的不同和生成的难溶盐的种类,化学沉淀法可分为氢氧化物沉淀法、硫化物沉淀法和钡盐沉淀法。

(4)氧化还原法

氧化还原法是利用溶解在废水中的有毒有害物质,在氧化还原反应中能被氧化或还原的性质,把它们转变为无毒无害物质的方法。废水处理使用的氧化剂有臭氧、氯气、次氯酸钠等,还原剂有铁、锌、亚硫酸氢钠等。

(5)吸附法

活性炭具有很强的吸附性吸附法是采用多孔性的固体吸附剂,利用同一液相界面上的物质传递,使废水中的污染物转移到固体吸附剂上,从而使之从废水中分离去除的方法。具有吸附能力的多孔固体物质称为吸附剂。根据吸附剂表面吸附力的不同,可分为物理吸附、化学吸附和离子交换性吸附。在废水处理中所发生的吸附过程往往是几种吸附作用的综合表现。废水中常用的吸附剂有活性炭、磺化煤、沸石等。

(6)离子交换法

离子交换是指在固体颗粒和液体的界面上发生的离子交换过程。离子交换水处理法即是利用离子交换剂对物质的选择性交换能力去除水和废水中的杂质和有害物质的方法。

(7)膜分离

可使溶液中一种或几种成分不能透过,而其他成分能透过的膜,称为半透膜。膜分离是利用特殊的半透膜的选择性透过作用,将废水中的颗粒、分子或离子与水分离的方法,包括电渗析、扩散渗析、微过滤、超过滤和反渗透。主要的处理技术有稳定塘和土地处理法。

城市废水资源化

城市废水的大量排放不但是水资源的浪费,同时也会造成污染。世界上不少缺水国家把城市废水的资源化作为解决水资源短缺的重要对策之一。

废水净化后的人工湖

城市废水资源化的意义