水处理技术简史（上）

鉴古知今，回顾历史是为了更好地把握现在，面向未来。往事如流水，炎炎夏日，请作为环保人的你，静下心来，跟随小编一起看看人类在“水处理”技术探索过程中所走过的路。

地球虽然有70.8％的面积为水所覆盖，但淡水资源却极其有限，人类真正能够利用的仅仅是江河湖泊以及地下水中的一部分，仅占地球总水量的0.26％，而且分布不均。近百年来，随着全球人口不断膨胀，工业发展迅速，水资源状况急剧恶化。人类认识到水处理的重要性，并始终探索水处理的技术和方法。从简单的过滤沉淀到有机物的去除，从蒸馏净水到海水淡化，人类希望通过不断改进的技术方法让有限的水更净、更纯，更多地被人类所利用。

当时，人类没有先进的水处理技术，为降低疾病传播，采用简单的格栅截流和自然沉降等方法进行水处理。那个时期环境容量大，水体的自净能力也能够满足人类的用水需求。

经过多年实践和总结，几种传统的水处理工艺相继产生。

人们发现用砂子可以过滤掉细微悬浮物或沉淀杂质的方法。这就是沉淀物过滤法，目的是将水源内之悬浮颗粒物质或胶体物质清除干净。这是最古老且最简单的净水法，所以这个步骤常用在水纯化的初步处理。滤过悬浮的颗粒物质所使用的滤器种类很多，例如网状滤器，沙状滤器（如石英沙等）或膜状滤器等。

欧洲工业革命开始。而后，随着人类社会工业化进程的迅猛发展，工业污水也随之大量产生，工业强国的河流、湖泊遭到严重污染，逐渐成为社会公害，也威胁着人类的身体健康。人们也发现，当时简单的化学、物理方法已经难以处理这些污水，创新水处理技术势在必行。各国的科学家都开始着手研究水处理方法，最早是污水曝气试验。

曝气是利用充气或机械搅动等方法增大水与气体接触，进行溶氧或散除水中溶解性气体和挥发性物质的过程。水和空气充分接触以交换气态物质和去除水中挥发性物质，或使气体从水中逸出，如去除水的异味或CO2，H2S等气体；或使氧气溶入水中，以提高溶解氧浓度，达到除铁、锰或促进需氧微生物降解有机物的目的。

蒸馏法是古老却也是有效的水处理法，它可以清除任何不可挥发性的杂质，但是无法排除可挥发性的污染物，还有它需要很大的储水槽来存放。

气浮法亦称浮选，它是从液体中除去低密度固体物质或液体颗粒的一种方法。通过空气鼓入水中产生的微小气泡与水中的悬浮物黏附在一起，靠气泡的浮力一起上浮到水面而实现固液或液液分离的操作。

吸附法是利用多孔性固体物质吸收分离水中污染物的水处理过程。用于吸收污染物的固体吸附剂有：活性炭、活化煤、焦炭、树脂、木屑等。吸附作用常分为物理吸附、化学吸附和离子交换吸附。水处理过程中常采用吸附过滤床对水进行吸附法处理，可去除重金属离子（如汞、铬、银、镍、铅等），也用于水的深度处理。

硬水的软化需使用离子交换法，它的目的是利用阳离子交换树脂以钠离子来交换硬水中的钙与镁离子，以此来降低水源内之钙镁离子的浓度。其软化的反应式如下：

Ca2++2Na-EX→Ca-EX2+2Na+

Mg2++2Na-EX→Mg-EX2+2Na+

式中EX表示离子交换树脂，这些离子交换树脂结合了Ca2+及Mg2+后，将原本含在其内的Na+离子释放出来。

萃取法采用与水不互溶但能很好溶解污染物的萃取剂，使其与废水充分混合接触，利用污染物在水和溶剂中的溶解度或分配比的不同，达到分离、提取污染物和净化废水的目的。

污水中的有机物成为去除重点。1881年，法国科学家发明了第一座生物反应器，也是第一座厌氧生物处理池——moris池诞生，拉开了生物法处理污水的序幕。

1893年，第一座生物滤池在英国Wales投入使用，并迅速在欧洲北美等国家推广。技术的发展，推动了标准的产生。

1912年，英国皇家污水处理委员会提出以BOD5来评价水质的污染程度。

Arden和Lokett在英国化学工学会上发表了一篇关于“活性污泥法”的论文，Clark和Gage在曼彻斯特的劳伦斯污水试验站应用了此法。同时，第一座活性污泥法污水处理试验厂建成。两年后，美国建立了第一座活性污泥法污水处理厂。

1921年，活性污泥法传播到中国，中国建设了第一座污水处理厂——上海北区污水处理厂。1926年及1927年又分别建设了上海东区及西区污水厂，当时3座水厂的日处理量共为3.55万吨。

随着在实际生产生的广泛应用和技术上的不断革新改进，20世纪40-60年代，活性污泥法逐渐取代了生物膜法，成为污水处理的主流工艺。活性污泥法的诞生，奠定了未来100年间城市污水处理技术的基础。如今，活性污泥法及其衍生改良工艺是处理城市污水最广泛使用的方法。