摘要：我國(guó)大部分城鎮(zhèn)飲用水源目前已受到不同程度污染,給人們的飲用水安全問題帶來(lái)了巨大威脅,也給常規(guī)給水處理工藝提出了新的挑戰(zhàn).根據(jù)我國(guó)微污染水源水的特點(diǎn),結(jié)合最近幾年微污染水源水處理技術(shù)工藝的研究和發(fā)展以及在微污染水源水處理中的研究和實(shí)踐,分析與討論我國(guó)微污染水源水處理對(duì)策和措施,同時(shí)對(duì)幾種適宜的深度處理技術(shù)進(jìn)行介紹,分析評(píng)述微污染水源水處理工藝技術(shù)的發(fā)展方向.

　　關(guān)鍵詞：微污染水源水,給水處理,深度處理技術(shù),飲用水安全

　　微污染水是指飲水水源受到主要是有機(jī)物污染.使部分指標(biāo)超過(guò)飲用水源的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn).[1]微污染水一般是由于工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生活等方面產(chǎn)生的污水未經(jīng)適當(dāng)處理,直接排入供水水源導(dǎo)致的,微污染水主要含有微量有機(jī)物、農(nóng)藥、氨氮等有害污染物,常規(guī)水處理工藝很難將其除掉.隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市人口的日益集中與增加,眾多河流受到污染,成為微污染水,喪失了飲用水水源的功能和作用.但是在當(dāng)前水資源嚴(yán)重短缺的形勢(shì)下,微污染水源水仍是重要水源.

　　一.常規(guī)工藝局限性

　　常規(guī)混凝、沉淀、過(guò)濾、消毒水處理工藝主要去除水中和懸浮物、膠體雜質(zhì)和細(xì)菌【2】,對(duì)當(dāng)前受污染嚴(yán)重水體已經(jīng)力不從心.常規(guī)工藝的局限性主要表現(xiàn)在以下幾方面:

　　首先是對(duì)有機(jī)物的去除率較低.【3】研究表明常規(guī)工藝只能去除水源水中20%-30%的有機(jī)物,而且主要是懸浮性有機(jī)物.溶解性有機(jī)物的存在阻礙了混凝劑對(duì)膠體的脫穩(wěn)作用,從而也影響了常規(guī)工藝對(duì)原水濁度的去除效果;其次是對(duì)水源水中普遍存在的氨氮問題不能有效解決;再次是常規(guī)工藝對(duì)水中微量有機(jī)污染物去除效果不明顯.在氯化消毒過(guò)程中,氯會(huì)與水中有機(jī)物反應(yīng)生成三鹵甲烷等有機(jī)鹵化物,這些鹵化有機(jī)物在較高濃度時(shí)有致癌性.

　　由此可見,在水源受污染情況下經(jīng)常規(guī)工藝處理后的生活飲用水水質(zhì)安全性是不能保證的.

　　二.微污染水處理技術(shù)簡(jiǎn)析

　　針對(duì)微污染水源水的處理問題,在飲用常規(guī)處理工藝的基礎(chǔ)上,國(guó)內(nèi)外進(jìn)行了大量的研究和實(shí)踐.歸納起來(lái)主要是強(qiáng)化處理技術(shù)、預(yù)處理技術(shù)以及深度處理技術(shù).

　�。ㄒ唬�強(qiáng)化常規(guī)處理技術(shù)-強(qiáng)化混凝常規(guī)工藝

　　所謂強(qiáng)化混凝是指為提高常規(guī)混凝效果所采取的一系列強(qiáng)化措施,即確定混凝的最佳條件(混凝劑種類、混凝劑投加量、pH值等),增大絮體對(duì)水中超微顆粒的碰撞、吸附和脫除作用,降低出水濁度,提高對(duì)有機(jī)物的去除率.由于強(qiáng)化混凝不需要新的構(gòu)筑物,初期資金投入較小,工藝比較簡(jiǎn)單,日常運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用較低,被國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者所看好.美國(guó)環(huán)保局(USEPA)推薦強(qiáng)化混凝為控制水中天然有機(jī)物的最好方法.[4]Joseph等人比較了三種主要的天然有機(jī)物去除工藝的特征,認(rèn)為強(qiáng)化混凝是去除水中天然有機(jī)物較經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的一種工藝。

　�。ǘ�）預(yù)處理技術(shù)

　　預(yù)處理通常是指在常規(guī)處理工藝前面,采用適當(dāng)物理、化學(xué)和生物的處理方法,對(duì)水中的污染物進(jìn)行初級(jí)去除,同時(shí)可以使常規(guī)處理更好地發(fā)揮作用,減輕常規(guī)處理和深度處理的負(fù)擔(dān),發(fā)揮水處理工藝整體作用,提高對(duì)污染物的去除效果,改善和提高飲用水水質(zhì).

　　1．氧化預(yù)處理

　�。�1）化學(xué)氧化預(yù)處理技術(shù)

　　化學(xué)氧化預(yù)處理是一種傳統(tǒng)處理方法,是指向微污染水源水中投加化學(xué)氧化劑，以氧化分解水中的有機(jī)物.化學(xué)氧化法同時(shí)還能有效去除水中大量存在的藻類.常用的化學(xué)氧化劑有：臭氧、高錳酸鉀、雙氧水、二氧化氯、紫外光氧化及其聯(lián)合工藝.但化學(xué)氧化預(yù)處理技術(shù)會(huì)使氯化后的出水致突變性增加,且運(yùn)行費(fèi)用高.目前,研究的熱點(diǎn)是各氧化劑之間的協(xié)同作用,使飲用水源中的各種有機(jī)物得到更全面和徹底的去除.

　　（2）生物預(yù)處理技術(shù)

　　水源水生物處理技術(shù)的本質(zhì)是水體天然凈化的人工化.通過(guò)微生物的降解,去除水源水中包括腐殖酸在內(nèi)的可生物降解的有機(jī)物及可能在加氯后致突變物質(zhì)的前驅(qū)物和NH3-N、NO2-等污染物,再通過(guò)改進(jìn)的傳統(tǒng)工藝的處理,使水源水水質(zhì)大幅度提高.常用方法有生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物流化床,生物接觸氧化池和生物活性炭濾池.這些處理技術(shù)可有效去除有機(jī)碳及消毒副產(chǎn)物的前體物,并可大幅度的降低NH3-N,對(duì)鐵、錳、酚、濁度、色、嗅、味均有較好的去除效果,費(fèi)用較低,可完全代替預(yù)氯化.

　�。ㄈ�）深度處理技術(shù)

　　深度處理技術(shù)通常是指在常規(guī)處理工藝以后,采用適當(dāng)?shù)奶幚矸椒?將常規(guī)處理工藝不能有效去除的污染物或消毒副產(chǎn)物的前體物加以去除,提高和保證飲用水質(zhì).應(yīng)用較為廣泛的深度處理技術(shù)有:臭氧氧化、活性炭吸附、臭氧活性炭、膜技術(shù)、光催化氧化等.

　　1.臭氧氧化

　　臭氧是一種強(qiáng)氧化劑,由于投量的限制,臭氧不能將水中有機(jī)物全部無(wú)機(jī)化,但可將大分子有機(jī)物分解成分子較小的中間產(chǎn)物.臭氧預(yù)處理的水再經(jīng)氯化消毒,水中“三致”物質(zhì)可能低于未預(yù)處理的水,也可能更高,視其效果而定,這是因?yàn)槌粞醺碑a(chǎn)物,如醛、酮、醇、過(guò)氧化物氯化會(huì)產(chǎn)生三鹵甲烷.

　　2.活性炭吸附

　　活性炭具有巨大的比表面積和發(fā)達(dá)的空隙,是一種良好的吸附劑,用于給水處理,主要去除溶解性有機(jī)物、嗅味、微污染物質(zhì)等.活性炭可使Ames試驗(yàn)陽(yáng)性的水變?yōu)殛幮运?但活性炭吸附性能受其本身特性和吸附質(zhì)性質(zhì)的影響,且隨炭使用時(shí)問的延長(zhǎng),吸附效果也會(huì)發(fā)生變化.活性炭對(duì)一些有機(jī)氯化物的去除效果比較差,雖對(duì)水中氯化產(chǎn)生的致突變物質(zhì)有去除作用,但并不能有效去除氯化致突變物質(zhì)的前體物.

　　3.臭氧活性炭

　　臭氧活性炭聯(lián)用深度處理技術(shù)采取先臭氧氧化后活性炭吸附,在活性炭吸附中又繼續(xù)氧化的方法,揚(yáng)長(zhǎng)避短,這一工藝可使活性炭充分發(fā)揮吸附作用.在炭層中投加臭氧,可使水中的大分子轉(zhuǎn)化為小分子,改變其分子結(jié)構(gòu)形態(tài),提供了有機(jī)物進(jìn)入較小孔隙的可能性,使大孔內(nèi)與炭表面的有機(jī)物得到氧化分解,使活性炭可以充分吸附未被氧化的有機(jī)物,從而達(dá)到水質(zhì)深度凈化的目的.當(dāng)然臭氧活性炭聯(lián)用技術(shù)也有其局限性,例如臭氧在破壞一些有機(jī)物結(jié)構(gòu)的同時(shí)也可能產(chǎn)生一些有污染性質(zhì)的中間產(chǎn)物.研究結(jié)果表明,水源經(jīng)臭氧——活性炭吸附深度處理,氯化后出水水質(zhì)仍具有致突變性.

　　4.膜處理技術(shù)

　　在膜處理技術(shù)中，反滲透(RO)、超濾(UF)、微濾(MF)、納濾(NF)都能有效地去除水中的臭味、色度、消毒副產(chǎn)物前體及其他有機(jī)物和微生物，去除污染物范圍廣且不需要投加藥劑，設(shè)備緊湊合容易自動(dòng)控制。但膜處理要求對(duì)原水進(jìn)行嚴(yán)格的各種預(yù)處理和常規(guī)處理及定期的化學(xué)清洗，所以膜濾的基建投資和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用高，并且仍存在著膜堵塞和膜污染以及反滲透和納濾濃縮物處理等問題。然而隨著清洗方式的改進(jìn)，膜堵塞和膜污染問題的改善以及各種膜價(jià)格的下降，膜濾作為一種去除水中有機(jī)物和微生物的新工藝，將會(huì)對(duì)水處理產(chǎn)生重要的影響。

　　目前膜研究的又一重點(diǎn)是膜的污染問題.膜過(guò)濾對(duì)進(jìn)水水質(zhì)要求較高,需定期清洗膜,基建投資運(yùn)行費(fèi)用高.

　　5.光催化氧化

　　光催化氧化是以化學(xué)穩(wěn)定性和催化活性很好的TiO2為代表的n型半導(dǎo)體為敏化劑的一種光敏化氧化.對(duì)水中優(yōu)先控制有機(jī)污染物(三氯甲烷、四氯化碳、六氯苯、六六六等)有很強(qiáng)的氧化能力.一般認(rèn)為在適合的條件下,有機(jī)物經(jīng)催化氧化的最終產(chǎn)物是CO和水.該方法具有強(qiáng)氧化性、對(duì)作用對(duì)象的無(wú)選擇性與最終可使有機(jī)物完全礦化的優(yōu)點(diǎn).但是TiO2粉末顆粒細(xì)微,不便回收,同傳統(tǒng)工藝相比,光催化氧化處理費(fèi)用高,設(shè)備復(fù)雜.

　　三.發(fā)展趨勢(shì)與對(duì)策

　　水源水的水質(zhì)問題越來(lái)越受到人們的重視,盡管我國(guó)在這方面做了大量工作但仍有許多問題亟待解決.因此,發(fā)展以下幾個(gè)方面的凈水技術(shù)將是當(dāng)前的趨勢(shì)：

　�、俑纳蒲趸�和消毒.選擇既經(jīng)濟(jì)又安全的新型消毒劑和尋找合理的加注方式都是研究的重要方面.

　　②推廣臭氧—活性炭深度處理工藝.

　�、鄄捎蒙�物濾塔、生物膨脹床與流化床、生物轉(zhuǎn)盤等生物預(yù)處理工藝.

　�、苣ぬ幚砑夹g(shù)的研究.隨著膜制造技術(shù)的發(fā)展和成本的降低,膜處理在今后的城市水廠中必將得到更為廣泛的開發(fā)和利用.

　�、莅l(fā)揮各單元組合的協(xié)同作用,進(jìn)行多元組合,如臭氧—生物處理—常規(guī)處理—活性炭吸附—消毒等.要從根本上解決水源水水質(zhì)問題,還須從以下兩方面著手:

　　a.加強(qiáng)污水處理,提高污水處理率.

　　b.從源頭上控制污染物,即加強(qiáng)水源保護(hù).這不僅有利于飲用水水質(zhì)的提高水源水水質(zhì)的改善,更是恢復(fù)生態(tài)平衡,造福子孫后代的大事.

　　四.結(jié)論

　　總的來(lái)說(shuō)，生物預(yù)處理是一種經(jīng)濟(jì)有效且在毒理學(xué)上安全的方法,它通過(guò)降解BOM來(lái)降低甚至消除了輸水管網(wǎng)中菌群生長(zhǎng)的可能性,從而減少了消毒劑的消耗,并進(jìn)而降低THM的形成;通過(guò)降低Zeta電位減少對(duì)混凝劑的消耗,其對(duì)NH3-N和其它有機(jī)污染物有良好的處理效果,尤其在與傳統(tǒng)工藝(混凝—沉淀—過(guò)濾—消毒)聯(lián)用后,對(duì)降低飲用水致突變活性效果也很好.由于生物處理是借助于微生物新陳代謝去吸收利用水中的污染物,因此會(huì)有各種代謝產(chǎn)物以及微生物本身進(jìn)入水中.其中大多數(shù)物質(zhì)的特性及對(duì)人體健康的可能影響還所知甚少.而且,該方法投資少,見效快,適合中國(guó)國(guó)情.因此,生物預(yù)處理與傳統(tǒng)工藝的組合是好的.研究新的凈水工藝,增加新的治理措施是當(dāng)今給水研究人員及自來(lái)水廠急需解決的課題.

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