工業(yè)污染對城市水資源的影響與控制策略分析

摘要：工業(yè)污染會改變水體理化性質(zhì)，導致生態(tài)系統(tǒng)功能退化和供水風險增加。工業(yè)污染影響城市水資源安全，必須進行有效控制。結(jié)合城市水資源特征，識別工業(yè)污染源，評估工業(yè)污染物的影響，最后提出城市水資源保護策略?？傮w來說，要推廣和應(yīng)用清潔生產(chǎn)技術(shù)，實現(xiàn)工業(yè)污染源頭控制，同時開發(fā)系統(tǒng)化控制工藝，有效處理不同工業(yè)污染物，最終建立水質(zhì)凈化的全過程防治體系，為城市水資源保護提供技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：工業(yè)污染；城市；水資源；影響；控制

中圖分類號：X52 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2025）01-0-03

Analysis of the Impact and Control Strategies of Industrial Pollution on Urban Water Resources

Abstract： Industrial pollution can alter the physical and chemical properties of water bodies， leading to degradation of ecosystem functions and increased water supply risks. Industrial pollution affects urban water resource security and must be effectively controlled. Based on the characteristics of urban water resources， the industrial pollution sources are identified， the impact of industrial pollutants are evaluated， and the urban water resource protection strategies are finally proposed. Overall， it is necessary to promote and apply clean production technology， achieve source control of industrial pollution， develop systematic control processes， effectively treat different industrial pollutants， and ultimately establish a full process prevention and control system for water purification， thus providing technical support for urban water resource protection.

Keywords： industrial pollution; city; water resources; impact; control

水資源是城市發(fā)展的命脈，其質(zhì)量安全直接關(guān)系到城市生態(tài)環(huán)境和公眾健康。工業(yè)生產(chǎn)過程中排放的污染物種類繁多，危害顯著，成為威脅城市水資源安全的重要因素。相較于其他污染源，工業(yè)污染具有集中度高、毒性強、持久性等特點，給水環(huán)境治理帶來巨大挑戰(zhàn)。深入研究工業(yè)污染對城市水資源的影響機制，對制定科學的控制策略具有重要的現(xiàn)實意義。

1 城市水資源特征

1.1 水資源系統(tǒng)組成

城市水資源分為3類，即地表水、地下水和再生水。地表水主要由河流、湖泊和水庫構(gòu)成，承擔供水和生態(tài)功能。地下水分布于含水層，具有儲量穩(wěn)定、水質(zhì)優(yōu)良的特點，是城市供水的重要補充水源[1]。再生水來源于污水處理廠出水，深度處理后可用于工業(yè)生產(chǎn)和市政。不同類型水體之間存在水力聯(lián)系，共同構(gòu)成城市水循環(huán)系統(tǒng)。工業(yè)生產(chǎn)活動向水體排放污染物，污染物通過地表徑流、土壤滲透等途徑在水資源系統(tǒng)中擴散遷移，影響整個水環(huán)境質(zhì)量。水資源系統(tǒng)的各組成要素相互作用，因此污染防治需要采取統(tǒng)籌兼顧的系統(tǒng)治理方案。

1.2 水質(zhì)基準要求

城市水資源質(zhì)量直接關(guān)系到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和居民生活用水安全。飲用水水源地執(zhí)行國家一級或二級標準，重點控制細菌、重金屬和有機物等指標。工業(yè)用水水質(zhì)要求因行業(yè)而異，電子工業(yè)要求采用去離子水，造紙行業(yè)需要控制水的硬度[2]。景觀水體重點關(guān)注透明度、氮磷含量等影響觀感的指標。再生水水質(zhì)標準針對特定用途分級設(shè)置，工業(yè)冷卻用水主要控制結(jié)垢和腐蝕性指標。水質(zhì)基準要求是評價工業(yè)污染影響程度的重要依據(jù)，也是制定污染控制目標的基礎(chǔ)。工業(yè)污染往往導致水質(zhì)指標超標，威脅用水安全。

1.3 主要用水功能

城市水資源承擔生活、生產(chǎn)和生態(tài)3個功能。生活用水包括居民飲用、生活雜用等，水質(zhì)要求最高，要重點防范工業(yè)污染帶來的健康風險。工業(yè)用水覆蓋生產(chǎn)工藝、設(shè)備冷卻和鍋爐補給等環(huán)節(jié)，水質(zhì)超標將影響產(chǎn)品質(zhì)量和設(shè)備運行[3]。生態(tài)用水維持河湖生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定，支撐水生生物生存，工業(yè)污染會破壞生態(tài)系統(tǒng)平衡，造成生物多樣性下降。此外，城市水體具有景觀、防洪等功能，水質(zhì)惡化將降低水體景觀價值。工業(yè)污染對水資源多重功能的影響表明，污染防治需要統(tǒng)籌考慮不同功能的水質(zhì)保障要求。

2 工業(yè)污染源識別

2.1 工業(yè)污染源類型

化工、冶金和電鍍等重化工業(yè)是城市主要工業(yè)污染源，排放的污染物種類多，毒性強，處理難度大?；U水含有苯系物、酚類等有機污染物，具有生物毒性和致癌性；冶金行業(yè)排放含重金屬離子的廢水，對水環(huán)境造成長期危害；電鍍行業(yè)產(chǎn)生的氰化物和六價鉻廢水毒性顯著[4]。輕工業(yè)中，造紙行業(yè)排放高污染的廢水，紡織印染行業(yè)產(chǎn)生大量含染料和助劑的廢水，食品加工業(yè)排放含高濃度氨氮和有機物的廢水。制藥行業(yè)排放的廢水中，抗生素和藥物中間體難以降解，電子工業(yè)產(chǎn)生的含氟、含磷廢水處理要求高。裝備制造業(yè)機加工過程產(chǎn)生含油廢水，表面處理工序排放重金屬污染物。不同工業(yè)污染源的分布特征、生產(chǎn)規(guī)模和工藝水平直接影響其污染物排放強度，要結(jié)合行業(yè)特點確定重點防控對象。

2.2 污染物排放特征

工業(yè)污染物排放呈間歇性、波動性和累積性。生產(chǎn)工藝的間歇運行導致廢水排放量和污染物濃度存在明顯波動，部分行業(yè)受訂單影響，表現(xiàn)出季節(jié)性排放規(guī)律。有機污染物濃度與生產(chǎn)負荷密切相關(guān)，開停車和設(shè)備清洗時段污染物濃度顯著升高[5]。重金屬污染物在工藝參數(shù)調(diào)整和設(shè)備維護過程中易發(fā)生超標排放。廢水溫度變化影響生化處理效果，pH值波動加大化學處理難度。突發(fā)性事故和違規(guī)操作導致污染物瞬時高濃度排放，對水環(huán)境造成嚴重沖擊。長期累積的污染物在雨季形成二次污染，底泥中污染物再懸浮加重水質(zhì)惡化。部分特征污染物具有持久性，在環(huán)境中難以降解，通過食物鏈富集放大危害。排放特征的深入分析為源頭管控和末端處理提供技術(shù)依據(jù)。

2.3 污染負荷評估

污染負荷評估從排污總量、污染物濃度和環(huán)境影響3個維度開展。大型化工園區(qū)日均廢水排放量達到數(shù)萬噸，其中，化學需氧量、氨氮等常規(guī)污染物濃度超過排放標準2～5倍。重金屬污染物濃度較低，但毒性大，生物富集系數(shù)高，長期積累導致水生態(tài)系統(tǒng)退化。難降解有機物的持續(xù)輸入使水體富營養(yǎng)化加劇，藻類過度生長引發(fā)水質(zhì)惡化。評估工作采用在線監(jiān)測與實驗室分析相結(jié)合的方法，建立污染源清單和排放臺賬。通過物料衡算核算各類污染物產(chǎn)生量和排放量，評估達標排放可行性。水質(zhì)模型模擬計算污染負荷對受納水體的影響程度，確定環(huán)境容量和總量控制要求。評估結(jié)果為污染治理設(shè)施改造升級和運行管理優(yōu)化提供科學依據(jù)，支撐排污許可和總量控制制度的實施。

3 工業(yè)污染物的影響評估

3.1 水質(zhì)理化影響

工業(yè)污染物改變水體的基本理化性質(zhì)，導致水質(zhì)指標全面惡化。重金屬離子使水體pH值降至5.5以下，呈現(xiàn)強酸性，抑制微生物活性，影響水體自凈能力。有機物生化降解過程消耗大量溶解氧，使水體溶解氧含量低于3 mg/L，加劇黑臭現(xiàn)象。懸浮物含量超過150 mg/L，顯著增加水體濁度，降低透明度，影響水生植物光合作用。油類物質(zhì)在水面形成連續(xù)油膜，阻礙大氣復(fù)氧過程，產(chǎn)生厭氧環(huán)境。染料和有色污染物使水體呈現(xiàn)異常色度，色度超過50倍，嚴重影響景觀效果。工業(yè)廢水溫度比一般水體高10～15 ℃，打破水體天然分層結(jié)構(gòu)，加速底泥中污染物釋放。電導率升高表明水中離子態(tài)污染物含量增加，無機鹽含量超標。持久性有機物在水相中難以降解，部分指標長期超標。水質(zhì)理化性質(zhì)改變引發(fā)一系列連鎖反應(yīng)，破壞水環(huán)境系統(tǒng)穩(wěn)定性，降低水環(huán)境容量，影響水功能區(qū)劃要求的實現(xiàn)。

3.2 生態(tài)系統(tǒng)影響

工業(yè)污染導致水生生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)生根本性改變，生物多樣性指數(shù)至少下降50%。重金屬污染物在生物體內(nèi)的富集系數(shù)為102～104，通過食物鏈逐級放大，底棲生物體內(nèi)重金屬含量至少超過背景值10倍，造成生物畸形、生長遲緩和死亡。有機污染物分解過程使水體溶解氧含量持續(xù)降低，魚類缺氧，窒息死亡，魚類數(shù)量至少減少60%。持久性有機物對浮游生物具有顯著的生物毒性，抑制其生長繁殖，浮游植物生物量減少導致初級生產(chǎn)力下降30%。水生植物葉綠素含量降低，光合作用受阻，生物量顯著減少，系統(tǒng)喪失水質(zhì)凈化和生態(tài)修復(fù)功能。耐污生物大量繁殖，取代敏感物種，群落結(jié)構(gòu)簡單，生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性持續(xù)下降。底棲動物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，生物完整性指數(shù)下降，指示生態(tài)系統(tǒng)健康狀況惡化。食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)被破壞，能量流動和物質(zhì)循環(huán)過程受阻，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能退化。水體自凈能力下降80%以上，生態(tài)修復(fù)難度顯著增加。

3.3 供水安全影響

工業(yè)污染物進入供水系統(tǒng)，對飲用水安全構(gòu)成嚴重威脅。常規(guī)凈水工藝對重金屬的去除率低于60%，難降解有機物去除率僅為30%～50%，出水水質(zhì)難以穩(wěn)定達標。水源地特征污染物超標導致自來水廠處理成本增加，部分時段被迫降低供水量或停產(chǎn)，影響居民正常用水。氯化消毒時，次氯酸與有機污染物反應(yīng)生成三鹵甲烷等副產(chǎn)物，增加致癌風險。微量有機物和重金屬在人體內(nèi)蓄積，長期暴露可能引發(fā)器官損傷和基因突變。輸配水管網(wǎng)中，殘余污染物發(fā)生化學反應(yīng)，產(chǎn)生異味，引發(fā)群眾投訴量上升300%。應(yīng)急供水處理成本增加，設(shè)備維護費用上升50%，給水務(wù)企業(yè)運營帶來嚴重壓力。工業(yè)企業(yè)限產(chǎn)停產(chǎn)造成直接經(jīng)濟損失數(shù)億元。供水水質(zhì)不穩(wěn)定增加應(yīng)急處置難度，威脅供水安全。水源地修復(fù)和凈水工藝改造需要大量資金投入，社會環(huán)境成本顯著提高。

4 城市水資源保護策略

4.1 應(yīng)用清潔生產(chǎn)技術(shù)

推廣清潔生產(chǎn)技術(shù)是實現(xiàn)工業(yè)污染源頭控制的關(guān)鍵措施?；ば袠I(yè)通過工藝改進將原料利用率至少提高至95%，減少廢水產(chǎn)生量40%。采用無磷脫脂劑替代傳統(tǒng)磷化工藝，廢水總磷濃度降低80%。電鍍行業(yè)使用逆流漂洗技術(shù)，用水量減少60%，重金屬污染物排放下降50%。造紙工業(yè)采用氧脫木素工藝替代傳統(tǒng)氯漂工藝，消除二噁英類污染物。紡織印染推廣數(shù)碼印花技術(shù)，染料使用量減少70%，廢水色度降低明顯。制藥企業(yè)開發(fā)酶催化合成路線，提高產(chǎn)品收率，副產(chǎn)物產(chǎn)生量減少80%。升級并改造設(shè)備，淘汰落后產(chǎn)能，使用自動控制系統(tǒng)，杜絕跑冒滴漏。中水回用技術(shù)實現(xiàn)分質(zhì)供水，工業(yè)園區(qū)水循環(huán)利用率達到90%。清潔生產(chǎn)審核推動企業(yè)技術(shù)升級，建立節(jié)水減排長效機制，從源頭削減污染物排放量。

4.2 污染物控制工藝

針對不同工業(yè)污染物特征，開發(fā)系統(tǒng)化控制工藝。重金屬廢水處理采用化學沉淀-膜分離工藝，出水重金屬濃度穩(wěn)定達到地表水的Ⅲ類標準。高濃度有機廢水采用厭氧-好氧生化處理系統(tǒng)，化學需氧量的去除率達95%，產(chǎn)生的沼氣回收利用。難降解有機物處理采用高級氧化-生物處理聯(lián)用工藝，確保特征污染物穩(wěn)定達標。含油廢水采用氣浮-過濾組合工藝進行處理，油類去除率超過99%。高鹽廢水采用蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)，實現(xiàn)廢水零排放，副產(chǎn)物實現(xiàn)資源化利用。含氮廢水采用短程硝化反硝化工藝，運行成本降低30%。廢水分質(zhì)分流收集系統(tǒng)避免相互干擾，確保處理效果。自動加藥控制系統(tǒng)實現(xiàn)廢水處理過程的精細化管理，運行穩(wěn)定性顯著提升。污染物控制工藝的系統(tǒng)集成實現(xiàn)廢水深度處理。

5 結(jié)論

工業(yè)污染影響城市水資源安全，必須明確城市水資源特征，有效識別工業(yè)污染源，評估工業(yè)污染物的影響，科學采取城市水資源保護策略。為了實現(xiàn)工業(yè)污染防治，必須采取全過程控制措施，包括源頭減排、過程管控和末端治理。未來，要將技術(shù)創(chuàng)新和管理優(yōu)化相結(jié)合，構(gòu)建多層次防控體系，從而實現(xiàn)城市水資源的有效保護和可持續(xù)利用。

參考文獻

1 張艷娟，段正康，張 錕.竹皮活性炭對工業(yè)廢水中高濃度Cr（Ⅵ）的吸附[J].當代化工，2024（9）：2171-2176.

2 張良東，郭文杰.快速測定白酒工業(yè)廢水-底鍋水總磷方法的探究[J].釀酒，2023（6）：99-102.

3 曾小龍.新政策下工業(yè)廢水產(chǎn)生、治理及回收利用分析[J].皮革制作與環(huán)?？萍?，2023（20）：8-10.

4 王國慶，吳念鵬，張 雯，等.MBR+臭氧催化氧化處理工業(yè)廢水的設(shè)計優(yōu)化及存在問題分析[J].凈水技術(shù)，2024（1）：110-117.

5 劉 琪，雷培樹，余琴芳，等.工業(yè)廢水難降解有機物深度處理技術(shù)與設(shè)計綜述[J].凈水技術(shù)，2024（4）：34-45.