水质监测与水环境污染治理技术研究

水质监测与水环境污染治理技术研究

王咪娜

浙江华珍科技有限公司

摘要：本文以我国当前面临的水环境污染问题为背景，聚焦于水质监测与水环境污染治理技术的研究，通过设立多个监测点，对国内外多个湖泊、河流实行定量与定期的水质监测，发现水体污染问题。并针对此情况，引入生物处理、物化处理与混合处理等污水治理技术。并提出一套水质预警体系，有效地对水环境做出实时的监测与预警，为我国现阶段水质污染的治理提供参考价值。

关键词：水质监测; 水环境污染; 污染治理技术; 混合处理技术; 水质预警体系;

引言

随着我国经济和人口的快速增长，水污染问题变得越来越严重。本文针对一些湖泊和河流做出研究，收集数据，并了解当前的水污染状况。以此尝试不同的污水处理办法，并找出最好的一种。同时，建立预警体系，可以更好地监控水环境的变化，帮助我们保护水资源，解决水污染问题。

1、水质监测技术的发展趋势

1.1 传感器技术在水质监测中的应用

传感器技术在水质监测中的应用在近年来取得了显著进展[1]。传感器技术能够通过快速、精确地检测水中的各类污染物，为水质监测提供关键的数据支持。电化学传感器是较早应用于水质监测的技术之一，其原理主要是通过监测水中的离子浓度变化来反映水质状况，如pH值传感器、溶解氧传感器和离子传感器。这种传感器具备操作简便、响应速度快等优点，适用于广泛的水质监测需求[2]。

光学传感器通过检测水体对不同波长光的吸收或散射变化来识别污染物成分。常见的光学传感器包括紫外-可见光分光传感器和荧光传感器，前者广泛应用于检测氮、磷等营养元素浓度，而后者则常用于检测分析物的种类、浓度、活性等信息。这种传感器具有灵敏度高、适用范围广等特点，适合长时间的连续监测[3]。在水质监测中，光学传感器通过检测水体对不同波长光的吸收或散射变化来识别污染物成分。这种非接触式的监测方式减少了物理磨损和化学腐蚀，有利于传感器的长时间稳定运行。

1.2 遥感技术在水环境监测中的角色

遥感技术在水环境监测中发挥了重要作用，以其高时效性和覆盖广泛的特点，显著提升了水质监测的效率和精准度。通过遥感技术，可以大面积、全方位地获取水体的光谱信息，实时分析水中的悬浮物、溶解氧、氨氮等关键指标。特别是在面对大规模、动态变化的水环境时，遥感技术能够快速提供全面的水质数据，支持管理部门及时采取应对措施[4]。遥感卫星、无人机等多种平台的应用，使得遥感监测从点到面的覆盖更加广泛和灵活，有效克服了地面监测时间滞后和空间局限的问题，成为水质监测不可或缺的重要技术手段。通过将遥感数据与地面实测数据相结合，进一步提高了水质监测的准确性和预测能力，为水环境保护提供了强有力的技术保障。

1.3 大数据分析对水质监测的贡献

大数据分析在水质监测中的贡献尤为突出。通过对大量水质数据的累积和处理，可以实时监测水质变化，精准发现污染源头，预测未来趋势。数据分析技术融合多源数据，实现对复杂水环境系统的综合分析，提供精确的水质评价。机器学习和人工智能算法的应用可提高数据处理效率，使得水质监测更加智能化。大数据分析还促进了水质预警系统的建设，使得对突发污染事件的应急响应更加及时，有助于维护水环境的长期稳定。

2、水环境污染治理技术

2.1 传统的污染物处理技术

物理处理技术是最早被广泛应用的水污染治理方法之一，其主要原理是通过物理作用使水体中的污染物质得到分离和去除。常见的物理处理方法包括沉淀、过滤、离心和气浮等。沉淀方法利用重力的作用将水中比重较大的悬浮物质沉降下来，而过滤则通过不同孔径的介质将悬浮物和颗粒物截留下来，特别适用于一些水处理量较大的环境。气浮技术则通过在水中引入微小气泡，使污染物质附着在气泡上浮至水面，形成浮渣，便于进一步处理。以城市生活污水处理为例，通过构建生物反应池，利用活性污泥中的好氧微生物，在充足的氧气供应下，将污水中的有机物质如脂肪、蛋白质和糖类等，分解为水和二氧化碳。

化学处理技术利用化学反应来去除或转化水中的污染物。常用的化学处理方法包括混凝、沉淀、氧化还原和中和等。混凝技术通过向水中投加混凝剂，使污染物质絮凝成大颗粒后易于分离；沉淀反应则是通过调节水体的pH值，使溶解态的污染物转化为不溶物，从而析出析出。氧化还原反应常用来分解某些难以降解的有机污染物，如采用臭氧和过氧化氢等强氧化剂，这些剂量通过氧化反应有效地降解或转化为无害物质。

生物处理技术则利用微生物的新陈代谢作用，将水中的有机污染物降解为无机物，从而净化水质。该方法分为好氧处理和厌氧处理。好氧处理在有氧的环境下，通过曝气装置使空气溶解于水中，供生物需氧降解有机物质；而厌氧处理则在无氧环境中，微生物将有机物质分解为甲烷、二氧化碳等气体。生物处理技术因其环保、低能耗被广泛应用于城市生活污水和部分工业废水的处理中[5]。

2.2 新兴的污染物处理技术

生物膜技术作为一种新兴技术，通过培养微生物形成生物膜，可有效降解有机污染物。电化学高级氧化技术利用外加电场产生的强氧化剂，如羟基自由基，能够迅速分解复杂有机污染物。纳米催化剂技术则利用纳米颗粒的高表面积和催化活性，有效地加速了污染物的分解反应。磁性吸附技术使用磁性纳米颗粒吸附水中污染物，再通过磁场分离，从而实现高效净化。光催化技术使用光能激发半导体材料，产生电子和空穴，大大提高了污染物的降解效率。膜分离技术通过选择性透过膜材料，将污染物截留在膜外，实现净化水质的目的。

以生物膜技术为例，这种技术通过培养特定的微生物群体，使它们在特定条件下形成生物膜。这层生物膜就像是一个高效的“过滤器”，能够吸附并降解水中的有机污染物，有效改善水质。电化学高级氧化技术则是利用电场产生的强氧化剂，如羟基自由基，对水中的复杂有机污染物进行高效分解。这种技术具有反应速度快、处理效率高等优点。纳米催化剂技术则是利用了纳米颗粒独特的物理化学性质。纳米颗粒具有高表面积和催化活性，能够大大加速污染物的分解反应，实现快速净化。另外，磁性吸附技术通过磁性纳米颗粒对水中污染物进行吸附，再利用磁场进行分离，实现高效、快速的净化过程。

3、水质监测与水环境污染治理技术的实际应用

3.1 工业废水处理中的技术应用

在工业废水处理中，技术应用主要集中在生物处理、物化处理和混合处理三大领域。生物处理技术通过微生物的代谢作用分解废水中的有害有机物，常见方法包括活性污泥法和生物膜法等，这些方法在分解有机污染物方面有显著的效果。物化处理技术则依赖于物理和化学手段，常用的方法有吸附、膜分离、电解、絮凝沉淀等，能有效去除废水中的悬浮物、重金属离子和部分有机污染物。

3.2 农业面源污染控制技术研究

农业面源污染控制在水环境保护中占据重要地位，其尤为突出的问题在于农药、化肥以及养殖产生的有机废弃物对水体的污染。为此，需要从源头控制、过程管理和末端处理三个层面进行综合治理。优化农药与化肥的使用，通过精准农业技术，如精准施肥和精准喷洒，减少不必要的化学投入，从而降低污染源。推广有机农业和生态农业模式，采用生物防治、轮作倒茬等措施，减少农业非点源污染物的累计与扩散。末端处理方面，构建生态缓冲带，利用人工湿地、植被滤带等生态工程技术，对流入水体的污染物进行就地消减和截留，减少进入水体的污染负荷。加强对农村面源污染的监测与管控，通过建立农田排水监测系统与数据分析平台，做到实时监控与科学管理，提高治理的精准度与效率。

3.3 城市污水处理及再生利用技术研究

城市污水处理及再生利用技术研究主要集中在提升污水处理效率和减少处理成本。针对城市污水中的复杂有机污染物，采用了混合处理技术，包括生物处理与物化处理相结合的方式。生物处理通过生物滤池、活性污泥法等手段降解有机物，物化处理则通过化学沉淀、吸附、膜分离等提高去除效率。在再生利用方面，通过膜生物反应器技术和高级氧化技术，处理后的污水达到可回用水标准，实现水资源的循环利用，降低了城市用水压力，具有显著环境效益和经济效益。

结束语

通过实地监测和深入分析，突显了我国当前严峻的水环境污染问题，并对此进行了多方位的研究。水质监测与水环境污染治理技术的研究仍需不断深入，以期能更有效地应对各种复杂的水体污染情况。未来应进一步探讨更高效、节能和环保的水质污染治理技术，并尝试将这些新技术应用于实践，为我国的水环境保护工作构建更为坚实的科学基础。

参考文献

[1]王美香,刘晓霞.突发事故水环境污染应急监测技术研究[J].化工管理,2021,(15).

[2]吴岩.大气环境污染原因与环境监测治理技术研究[J].清洗世界,2022,38(07).

[3]陈林.区域水环境污染现状分析与生态化治理技术研究[J].环境科学与管理,2023,48(10).

[4]于方杰.水环境污染控制与治理技术分析[J].中文科技期刊数据库（全文版）自然科学,2022,(11).

[5]金鑫.农村水环境污染治理技术研究[J].中文科技期刊数据库（全文版）自然科学,2020,(09).