可持续发展视角下的水污染防治路径探索

刘雅坤，马林林

（山东利源海达环境工程有限公司，山东 济南 250100）

引言

水作为人类生活和经济发展的基础资源，受到了严重的污染威胁。水污染不仅对生态系统造成了破坏，还给人类健康和社会经济带来了巨大风险。因此，寻找可持续发展的水污染防治路径至关重要。

1 可持续发展视角下的水污染防治原则

在可持续发展的框架下，水污染防治应遵循一系列原则，以确保环境友好性和资源的可持续利用。其中，环境友好性原则是重要的指导原则。

1.1 环境友好性原则

1.1.1 避免或使对环境的不良影响最小化

为了有效防治水污染，我们必须采取一系列措施避免或最大限度地减少对其环境的不良影响，因而需要从源头控制、采用生态友好型技术和工艺、实施环境风险评估和环境管理计划等多方面入手。首先，减少有害物质的排放是水污染防治的关键措施之一。工业企业应严格遵守环保法规和标准，采取减少污染物排放和循环利用的措施，通过改进生产工艺、安装废水处理设备、实施封闭式生产等措施，可以显著降低有害物质的排放量。其次，控制污染源头也是十分重要的，包括加强对农业、工业和城市污水的管理与监测，确保其排放符合相关标准。针对农业活动，推广科学合理的施肥方法及农药的使用和管理，可以减少农业非点源污染。对于工业和城市污水，要建设和完善废水处理设施，确保污水经过适当处理后再排放。采用生态友好型技术和工艺也是有效防治水污染的重要途径。例如，引入生物修复、湿地处理、植物过滤等自然系统工程，利用植物和微生物的作用来降解和吸收污染物，从而实现废水净化和资源回收。此外，开发和推广低能耗、高效率的环保技术，如膜分离、光催化等技术，可以提高废水处理效果并减少能源消耗[1]。另外，通过实施环境风险评估和环境管理计划，可以识别潜在的环境风险，并通过采取相应的预防和控制措施，可以降低对水环境的不良影响。环境风险评估可以对周边环境进行全面评估，确定可能存在的污染源和影响范围，从而有针对性地采取措施进行预防和控制。同时，建立健全环境管理计划，包括监测、报告、应急处理和持续改进等，可以确保环境保护工作的有效实施和持续改善。

1.1.2 探索低成本、高效能的环境友好型技术

在水污染防治过程中，积极探索和采用低成本、高效能的环境友好型技术是至关重要的。这些技术不仅可以有效去除水中的污染物，提高水资源利用率，还能减少其对环境的负面影响。首先，生物处理方法是一种广泛应用的环境友好型技术。例如，利用生物滤池、活性污泥法和植物湿地等生物处理系统，可以通过微生物的降解作用将有机污染物转化为较为稳定和无害的物质。这些生物处理方法具有操作简便、投资成本低以及运行费用较低的特点，适用于中小型废水处理厂和农村地区。其次，膜分离技术是一种高效的水处理技术，能够实现对污水中的悬浮固体、胶体物质和溶解性有机物的有效分离。膜分离技术包括微滤、超滤、纳滤和反渗透等多种形式，具有高效、可靠、占地面积小、操作简便等优点。该技术可以广泛应用于水处理、海水淡化、废水回用等领域，提高了水资源利用率。另外，先进的氧化技术也是一种针对难降解有机污染物的处理方法，该技术是通过产生强氧化剂如羟基自由基或过氧化物来降解有机污染物，使其转化为低毒或无毒物质。常用的先进氧化技术包括紫外光催化氧化、臭氧氧化和高级氧化技术等。这些技术具有高效、无二次污染和适用范围广的特点，在处理难降解有机污染物方面具有潜力[2]。此外，还有其他一些环境友好型技术也值得探索和应用。例如，电化学技术、吸附材料和生物炭等都可以在水污染防治中发挥重要作用，而且这些技术具有成本较低、操作简单且可持续发展的特点，可以有效去除污染物、改善水质并保护水资源。

1.2 经济可行性原则

在面对水污染防治问题时，我们需要以可持续发展为基础，同时考虑经济可行性的原则。这意味着我们需要寻找既能够保护水资源又会产生经济效益的解决方案。

1.2.1 考虑水污染防治措施的成本效益

我们必须评估和分析不同水污染防治措施的成本效益，其中包括建设、运营和维护成本及实施这些措施所能带来的环境和经济效益。通过综合考虑，我们可以确定最具成本效益的水污染防治措施，并确保投入的资源可以得到最大化利用。

1.2.2 寻找可持续、具有经济可行性的解决方案

在确定水污染防治解决方案时，应注重可持续性和经济可行性，采用既能满足当前需求，又不会牺牲未来世代需求的解决方案。例如，我们可以探索利用可再生能源驱动污水处理设施的方式，减少对有限资源的依赖，并同时降低能源消耗和排放量。此外，还要考虑采用循环经济模式，通过回收和再利用废水中的有价值物质，实现资源的有效利用，并为企业和社会带来经济效益，从而推动可持续发展并促进经济增长。

2 源头控制措施

2.1 减少工业废水排放

工业废水是水污染的重要来源之一，因此减少工业废水排放对于水污染防治至关重要。在评估工业废水污染程度时，污染物排放浓度是一个重要的指标，可通过以下公式计算：

为了降低工业废水的排放浓度，可以采取多种措施。首先，改进生产工艺是一项重要且有效的措施。通过优化生产过程，减少或替代有害物质的使用，可以降低废水中污染物的浓度。其次，提高资源利用率也是一项关键措施。通过循环利用废水、回收和再利用其中有价值的物质，可以减少废水的排放量，从而降低污染物的排放浓度。此外，推广清洁生产技术也是减少工业废水排放的重要途径。清洁生产技术强调资源的有效利用、废物的最小化产生和污染物的减排。通过采用先进的生产工艺和设备，优化物料流程、有效地进行能源利用和废物处理，可以显著减少工业废水的排放，提高生产效率。

严格的监管和管理也是减少工业废水排放的关键。加强对工业企业的环境监测，加大执法力度，建立健全排污许可制度和处罚机制，并对违规排放行为进行严厉惩罚，可以有效地约束工业企业的废水排放行为，推动企业更重视环境保护和污染防治[3]。

2.2 控制农业非点源污染

农业活动是造成水环境非点源污染的主要原因之一，特别是营养物质的过量排放对水体生态系统产生了严重影响。因此，实施农业非点源污染控制措施是保护水资源和促进农业发可持续展的关键。在评估农业营养物质流量时，营养物质的输入量和输出量是重要的计算指标。营养物质输入量包括化肥、畜禽粪便和农药等来源；而营养物质输出量则主要是通过径流和渗漏的方式流失到水体中。营养物质的输入量和输出量可以利用以下公式进行计算：

为了减少农业非点源污染，工作人员需要采取一系列管理措施。首先，确定适宜的施肥量是关键。工作人员可以通过土壤养分测试和合理的施肥计划，并根据作物的需求进行化肥，避免过度施肥导致营养物质的流失。其次，推广有机肥料的利用也是一项重要策略。有机肥料具有较低的溶解度和渐进释放的特性，能够减少养分的流失风险，同时能够改善土壤的质量。此外，土壤保持和水资源管理也是农业非点源污染控制的重要手段。例如，通过建立植被覆盖带、构筑沟渠和水槽等措施，可以减少径流速度，防止土壤被侵蚀和养分流失。合理的灌溉管理和节水技术的应用也是降低农业非点源污染的重要措施之一。

3 水污染防治路径探索

3.1 污水处理技术

在水污染防治过程中，污水处理技术具有至关重要的作用，可以通过传统的物理化学处理方法和生物处理方法有效净化污水，从而改善水环境质量。

3.1.1 传统的物理化学处理方法

传统的物理化学处理方法包括物理过程和化学过程，如沉淀、过滤、吸附和氧化等。这些方法通过利用不同物理和化学性质的原理，将污水中的悬浮物、溶解物和有机物去除或使这些物质转化为无害物质。例如，化学需氧量（COD）是衡量污水中有机物含量的重要指标，可以通过以下公式进行计算：

COD=（初始COD浓度-终止COD浓度）/反应时间

传统物理化学处理方法相对简单，而且效果明显，适用于大规模处理和初级处理阶段。然而，这些方法可能会产生废渣和化学副产物，而且需要消耗能源。因此，在综合考虑成本效益和环境影响方面，需要进一步优化和整合这些传统技术。

3.1.2 生物处理方法

生物处理方法是利用微生物的代谢活动来分解和转化污水中的有机物，典型的生物处理方法包括好氧处理和厌氧处理。在好氧处理过程中，微生物在充分供氧条件下将有机物氧化为二氧化碳和水，并产生生化需氧量（BOD），可以用以下公式计算：

BOD=（初始BOD浓度-终止BOD浓度）/反应时间

在厌氧处理过程中，微生物可以在缺氧或无氧条件下降解有机物，产生甲烷等沼气。生物处理技术具有高效、经济、环保等优势，能够减少能源消耗和化学物质的使用。然而，其操作要求较高，需要控制好养物质的供应和微生物群落的稳定性。

3.2 新技术和创新方法

随着科技的进步，新技术和创新方法在水污染防治中发挥着越来越重要的作用，其中膜技术和高级氧化技术成为专业人士的研究热点，具有广阔的应用前景。

3.2.1 膜技术在水污染防治中的应用

膜技术是基于半透膜的特性，通过物理隔离、筛选和浓缩等过程，将污染物与清洁水分离。该技术可以高效去除微小颗粒、胶体、有机物和溶解盐等污染物，具有高度选择性和能耗低的特点。膜技术的应用范围广泛，包括膜过滤、膜生物反应器、膜萃取、膜吸附等。在膜技术中，通量和截留率是评估其性能的重要指标。通量是指单位时间内通过膜的流量，可以用以下公式计算：

通量=通过膜的体积/单位时间

截留率则是指膜对污染物的去除效率。

膜技术在水污染防治中具有许多优点，如高效净化、灵活性强、操作简便等。然而，膜污染和能耗问题是其发展过程中需要解决的难题。因此，进一步研究和改进膜材料、膜结构和膜过程是关键，可以提高膜技术的性能及其可持续发展能力[4]。

3.2.2 高级氧化技术的发展与应用

高级氧化技术是利用强氧化剂或光催化剂产生活性氧自由基，再通过氧化反应降解有机污染物。该技术可以有效降解难降解的有机物和毒性物质，因而具有广谱性和高度选择性。常见的高级氧化技术包括臭氧氧化、Fenton反应、光催化氧化等。高级氧化技术的处理效果通常通过反应速率常数进行评估。反应速率常数表示单位时间内反应物消失的速率，可以用以下公式计算：

反应速率常数=（初始浓度-终止浓度）/反应时间

高级氧化技术广泛应用于水污染防治中，尤其对难以降解的有机污染物具有良好的处理效果。然而，该技术在实际应用中也面临着能源消耗和催化剂回收等挑战。因此，相关技术人员需要进一步研究和开发高效、低成本的催化剂和反应体系，并结合各种条件优化策略，将有助于高级氧化技术的可持续发展和实际应用。

4 结论

本文从可持续发展的视角探索了水污染防治的路径，首先，源头控制是水污染防治的重要策略。通过减少工业废水排放和农业非点源污染，可以降低污染物在水体中的浓度，而改进生产工艺、提高资源利用率、合理施肥和推广有机肥料利用等措施都是有效的源头控制方法。其次，新技术的应用对于水污染防治至关重要。膜技术和高级氧化技术等新兴技术能够有效地去除水体中的污染物。通过计算通量和截留率以及反应速率常数，可以评估和优化这些技术的处理效果。然而，新技术的发展还面临一些挑战，例如高成本和运营维护等难题，因而需要进一步研究和创新来解决这些难题。此外，环境教育与思想意识的提高也是水污染防治的重要路径之一。加强公众对水污染问题的认知，可以推动个人和社会行为的改变。通过教育培训、宣传活动和信息传递等手段，引导公众采取环保措施，共同参与到水污染防治工作中。最后，多部门合作和全球共同努力是实现水污染防治目标的关键。政府、企业、科研机构和公众等各方应加强合作，共同制定相关政策和标准，进一步推动污染防治技术的创新和知识交流。此外，国际合作也至关重要，因为水污染是全球性问题，需要跨国界的协作才能彻底解决。只有通过综合性的措施和持续不断的努力，才能实现水环境的健康保护和可持续发展的目标。