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一、前言

隨著人口的快速增長和人民生活水平的不斷提高，人類生活和自然水環境之間的矛盾日益顯現。我國水資源總量2.8萬億m³，居世界第六位，人均占有量為2240m³，約為世界人均占有量的1/4。按照國際標準，我國目前有16個省（區、市）人均水資源量（不包括過境水）低于嚴重缺水線，有6個省、區（寧夏、河北、山東、河南、山西和江蘇）人均水資源量低于500m³，為極度缺水地區。正是在這種極度缺水的情況下，我國的水環境問題仍不容樂觀，全國主要流域的I~III類水質斷面占64.2%，劣V類占17.2%。2012年，全國十大水系、62個主要湖泊分別有31%和39%的淡水水質達不到飲用水要求，嚴重影響人們生產和生活。同時，中國重大環境污染以及事故頻頻發生，水污染事故占一半左右。監察部的統計分析，國內近幾年每年水污染事故都在1700起以上。近幾年，水環境問題已經逐漸受到重視。2015年4月16日，國務院正式向社會公開《水污染防治行動計劃》（簡稱“水十條”）全文。據測算，“水十條”的實施帶動投資兩萬億元以上。經過多輪修改的“水十條”將在污水處理、工業廢水、全面控制污染物排放等多方面進行強力監管，并啟動嚴格問責制，鐵腕治污將進入“新常態”。2016年我國大力推進河長制，進一步明確了水環境問題的責任。2017年環保部和住建部聯合研究決定，對社會影響較大的205條黑臭水體實行重點督辦。目前我國水資源逐漸緊缺，水環境治理已經逐漸受到重視。該行業的發展勢必將帶動水環境治理專業裝備的需求和研發。目前在水環境治理專業特種設備領域中，國內外均處于起步階段，在此過程中，涉及到的專業設備、儀器、儀表和材料等，都存在廣闊的開發空間和良好的市場前景。

二、水環境污染治理技術

目前水環境污染治理相關技術主要涉及到三個領域，即內源污染控制、外源污染控制和監測系統。根據水體周圍地質情況和社會情況不同，水環境污染治理方案也各不相同。下面主要從三個方面介紹水環境污染治理的相關技術。

1.內源污染

通常狀態下水環境中的底泥和水體之間會達到一個動態平衡。即使底泥中的污染物含量高出水體中的幾十倍，在動態平衡的條件下底泥中不會有污染物釋放到自然水體，相反會有部分污染物沉積到底泥中。但是當底泥的物化或者生物形態發生變化時，底泥中的氮、磷特別是重金屬等污染物會釋放到水體，對水體造成內源污染。目前底泥治理技術主要有環保疏浚、原位覆蓋和原位鈍化技術。環保疏浚技術即將受污染的底泥從水體底部清理出來，是一種應用較為廣泛、技術較成熟的技術。但是其工程量較大、疏浚過程中二次污染和疏浚底泥的合理化利用等問題都亟待解決。另外兩種原位覆蓋和鈍化技術在國內基本處于研究階段，僅有少量的工程實踐，但其效果的穩定性和可行性目前還缺乏系統的研究。以上三種技術各自存在優缺點，隨著進一步的研究和開發，底泥處理的應用方向很可能是某幾種技術的結合使用。

2.外源污染

外源污染主要包括點源污染和面源污染。點源污染主要指未經處理的生活和生產廢水直接排入水體或者水體上游含有大量污染物。針對點源污染分散、水量小且水質波動大的特點，各個水處理的相關領域都已經有相對成熟的技術和設備。分散式污水處理設備主要采用的工藝有活性污泥法、物理化學法和電解法等，以上技術的組合基本可以滿足COD、氮、磷、SS、重金屬和油脂常規污染物的降解效果。除去常規的污染物，個人藥品和護理品（Ppcps）在水體中的殘留也逐漸受到重視。如各種馬西平、咖啡因和布洛芬等在水體中痕量存在。這類污染物被排入水體后，通過水體中食物鏈的累積，會在部分魚類體內富集。因其具有難降解性、生物毒性和長期危害性逐漸受到人們的重視。針對該類污染物的處理技術目前都處于研究階段，主要方法有活性污泥技術、高級氧化技術、活性炭吸附和膜技術等。而且大部分技術效果都不明顯或只能起到收集和富集作用，只有高級氧化法能將其無害化。在面源污染治理方面，城市雨水具有危害性及資源性。初期徑流雨水含有大量雜質，直接排入水體，污染河道；雨水徑流有明顯的初期沖刷作用，污染物集中在初期雨水中，因此控制初期雨水成為雨水利用系統和城市徑流污染控制的一項主要舉措。面源污染治理主要措施包括：以自然沉淀為主的屋頂雨水處理工藝、道路庭院雨水處理工藝（濾柵、混凝、沉淀、除油和過濾等）、中間控制工程（建設下沉式綠地、生物滯留設施、雨水濕地、植被緩沖帶、植草溝、滲透塘、滲井和濕塘等設施）以及集中處理方法（設置雨水凈化設施等）。

3.監測系統

內源污染的治理和外源污染的控制，以及水體環境的改善最主要的是由水質數據來反映。水環境污染治理中大部分的水質數據是人為地感官無法辨別的，因此過程中的監測設備的實用性和準確性至關重要。第一，實時準確的水質監測可以有效的控制污染物的排入；第二，水體數據的變化可以對水體富營養化的爆發和水環境的變化有預警作用；第三，長期的水質監測為水環境治理和應急事件的處理具有直接的參考價值。水環境污染治理中水質監測常規指標與污水處理基本相同。目前國產的監測設備與進口設備在耐用性和準確度上存在一定的差距。此外水環境污染治理中水質監測具有取樣點分散、取樣難度大和現場實驗條件差等特點。水質水文監測信息平臺建設應包括以下內容。水質監測：每條河道、水體設置評價斷面，初步考慮在每條渠道的起點、終點及重點雨水口下游布設在線式水質自動監測站。水量監測：按相關規劃要求，旱季水量不應低于生態需水量；在雨季，綜合考慮水系排澇安全需求，應保證有效收納周邊匯水，并控制城市內澇，進行合理排水。應在各重要節點下游布設在線式流速儀和在線式水位計。降水監測：建設自動化雨量站，并進行科學合理的選址。

三、水環境污染治理設備需求

水環境污染治理設備需求源自于其技術工藝，工藝的成熟基礎就是配套設備穩定可靠。水環境污染治理很大一部分涉及到水利工程的實施，因此將有大量的水利施工機械設備及通用設備（如泥漿泵、離心泵等）的需求。在污水處理專用設備方面除常用的專用機械設備外將增加對增氧推流設備、過濾分離系統、加藥系統等設備的需求。下面結合水環境污染治理工藝技術對相關設備需求進行簡單的介紹。首先關于內源污染的治理，目前應用比較廣泛的為疏浚技術，疏浚技術較為先進的設備為絞吸式挖泥船，該船將挖掘、輸送和排出等工序一次完成。但底泥疏浚帶來的問題其目前還無法避免，如擾動帶來的二次污染、對底棲生物生存環境的破壞和底泥運輸問題等。疏浚底泥減量問題也很嚴峻，一般底泥疏浚的深度50~100cm，疏浚過程會產生大量的高含水率底泥，不管是應用還是運輸降低含水率都是必須要解決的問題。通過對底泥的比阻（反應污泥脫水性能的指標）測定疏浚底泥比阻值0.8×109cm/g屬于易脫水的范圍。

目前脫水工藝有機械脫水、自然干化和土工袋脫水。機械脫水環境影響小，效率高，但需要投入大型設備，基建費用高，運行難度較大，自然風干和土工袋脫水在環境敏感地區很難實現。底泥的資源化利用是伴隨著底泥疏浚帶來的。以1988－2005年滇池和巢湖的疏浚為例，共完成底泥疏浚2.051×107m³，大量的底泥如果應用不當極易造成二次污染。利用首先面臨的問題是處理，不同地區底泥中污染物含量各不相同，因此采取工藝各不相同。我國目前關于底泥的污染物含量還沒有一個明確的標準。經測試發現其礦物質含量與粘土接近，因此目前其污染物含量的參考標準和資源利用參照土壤標準。目前已經有部分開展水泥熟料和粘土磚的燒結實驗。其次江河湖海等自然水體都具備一定的自凈能力，當水體中的污染物或者排入水體中污染物的含量超過了水體的自凈能力時水污染事件即會爆發。因此造成水體污染事件的原因種類繁多，該類水處理設備的種類也有很多種。

大體包括：針對點源污染中污染物的種類和含量研制的污水處理設備，如為了降低生活污水中氮、磷和COD含量研制的凈化槽；降低油脂含量研制的氣浮設備和降低污水中懸浮物研制的混凝沉淀裝置等；以凈化自然水體為目的的設備，例如通過活性污泥法降低水體中的COD和氮等污染物；利用通過加藥混凝沉淀去除水中的藻類和磷；通過在水體中種植水生生物降解水體中的污染物；通過曝氣或者推流設備改善水體中的溶解氧和水力特性減少藻類的爆發等。河道漂浮物和懸浮物的清理同樣是水環境治理的一個重要工作。由于雨水沖刷和私自排放以及河道管理問題，河道漂浮物不僅給河道帶來大量的污染物，同時水面漂浮的垃圾直接影響著河道的景觀。僅2003年初至汛期末三峽漂浮物的總量達40萬m³。目前針對河道漂浮物并沒有有效的治理措施，大部分地區為簡單的攔截和人工收集。高效簡便的漂浮垃圾收集和處理設備在河道和湖泊水環境治理方面有廣闊的應用前景。

四、結語

水環境污染治理具有覆蓋面廣、涉及范圍大和系統性強等特點，包括城市防澇、污水收集與輸送、污水處理與回用、水環境生態修復等內容。因此，在設備需求上更加強調實用性，注重耐用性和環境友好性（如低能耗、低噪聲等），在設備功能方面將突出智能化和集成性，實現遠程控制，無人值守，自我管理等技術的應用。我國的水環境污染治理正面臨著新的機遇和挑戰。一方面水污染事件頻發，水安全問題正在逐步受到重視；另一方面由于自然水體的特殊性專業化的設備和工藝還不夠完善。因此針對水環境治理的相關設備的開發和研制十分緊迫，且其市場空間十分巨大。

參考文獻

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作者：1師路遠；2常江 單位：1.北京市污水資源化工程技術研究中心，2.北京城市排水集團有限責任公司科技研發中心