物理方法因為不需要額外投加化學藥劑，也不存生物污染等問題，被認為是清潔的水處理技術。因而，按照物理的原理和過程實現污染物分離、降解、轉移、轉化和資源化，成為水處理領域的重要研究與產業(yè)方向�，F階段已有大量研究或應用的主流物理技術包括：膜分離技術、磁分離技術、電轉移和轉化技術、光降解技術、聲和波處理技術等。這些技術改變了傳統的物理化學和生物處理的基本理論原則，將待處理體系置于一個或一組非直接的物質間交互作用的環(huán)境當中，以物理分離的方式轉移污染物和凈化水質，或在強磁場、強電場等物理作用下直接轉化污染物和凈化水質，或通過物理過程產生自由基等活性物種而間接地降解污染物和凈化水質。由此可見，物理水處理實際分為以下4類過程機理，并因此而適應于不同水質要求的處理方式。

第一類是水處理的物理分離過程。物理分離的特點是不發(fā)生物質降解、轉化等導致物質結構改變的過程，一般不產生二次污染。去除水中的污染物，一般是通過截留、沉降、浮移、轉移、聚集等分離過程來實現。水處理工藝中經常采用的沉淀、氣浮、過濾等就是最基本的物理分離方法，但常規(guī)的水處理分離工藝效率較低，無法直接完成對水中懸浮物、化學污染物、藻類、微生物高效去除的目的。同時，這些單元技術前往往會有混凝、氧化等前置工藝，并有化學藥劑的加入，被認為是不太清潔的水處理過程。近10年來，超濾、微濾、納濾、反滲透等在水處理中廣泛應用，使水處理的分離過程不僅可以完成顆粒物質的去除，而且還可以去除非溶有機物、大分子有機物和無機物以及微生物等。膜技術已帶動了水處理理念與工藝的深刻變革，相應的前置工藝也在尋求與之相適應的發(fā)展和完善，人們正在探索重構基于膜分離特征的混凝、沉淀等新理論和新工藝，將在藥劑使用、混合與反應參數以及反應器結構等方面進行變革與創(chuàng)新，形成全新的混凝-過濾新工藝原理及設計運行體系。與此同時，科學研究也正在挑戰(zhàn)一些我們未曾想象過的水處理分離方法，嘗試將諸如超導等現代高技術運用于水處理過程。超導技術的應用主要是分離水中的賦磁顆粒物，這也是磁分離方法應用領域的延伸。我們有理由相信，這種應用探索也一定會從另一個角度促進超導技術的發(fā)展和進步。電吸附分離技術近年來也被高度關注，并成為具有前景的脫鹽或離子分離方法。人們試圖開發(fā)更高容量的電極材料，利用所具有的高電容特性獲得更高效率和更為簡易的分離除鹽效果。當然，膜、磁、電及其它水處理分離方法，都還存在諸多原理和技術問題，需要不斷地研究探索和應用實踐。

第二類是水處理的物理直接轉化過程。這類過程會涉及污染物或水中共存物質的結構和形態(tài)變化，包括了物質的降解、新物質的生成等反應。但這類反應與高壓脈沖放電等方法不同，不產生羥基自由基等活性物種，是一種直接電降解污染物的過程，在適當的電壓和反應應時間下，水中有機物會得到完全礦化，而不需要額外投加化學藥品。但直接電降解可能要消耗更多的電能，具有較高的處理成本。同時，在電壓或反應時間不足的情況下，也可能由于對污染物轉化的不徹底而產生某些有毒害的副產物。因此，人們將改善這種弊端的方法寄托于間接的電降解過程。

第三類是水處理的物理間接降解過程。這一過程會有中間活性物種的產生和作用，一般是通過電、光、聲、波等物理作用強化產生羥基自由基、原子氫等強氧化還原中間物種，實現對污染物的強化轉化，是物理作用及與其產生的間接化學反應協同的過程機制。比如，電芬頓技術就是通過在亞鐵離子的催化下與陰極產生的過氧化氫反應生成強氧化性的羥基自由基，間接對污染物進行高效礦化。而在采用了鈀等催化陰極的電化學反應器中，可能生成原子氫而強化還原水中的氯代有機物等。同樣，聲、波、光及其協同反應的體系中，水處理過程也會產生類似羥基自由基的活性物種，而化學催化材料的輔助可顯著提升對污染物的礦化效率，降低能量消耗。

第四類是分離和轉化的協同過程。水處理工藝多是不同技術單元的優(yōu)化組合，也是不同處理功能的集成和優(yōu)化。通過有效的分離而去除顆粒態(tài)或大分子污染物，再通過適當的直接或間接轉化過程使污染物降解或礦化，這是一種典型的水處理工藝邏輯。但是，現在的主體工藝都是化學或生物的方法的組合，加入化學藥劑是最常用的手段，因而可能帶來處理后水質的安全性問題。如果我們采用物理的優(yōu)化組合方法，實現污染物分離和降解的非化學及非生物處理過程協同，那將是一個更安全、更有魅力的技術方向。

（本文刊登于《給水排水》雜志2014年第4期）