探討飲用水水質(zhì)處理技術(shù)
　　譚大榮
　　建湖縣自來水公司江蘇建湖224700
　　我國自來水處理工藝90%以上仍采用20世紀初形成的混凝、沉淀、過濾和加氯消毒的常規(guī)工藝。這種工藝是建立在有合格水源的基礎(chǔ)上,以去除濁度和細菌為主要目標,對有機物尤其是溶解性有機物的去除能力很低(20%~30%)。2000年,我國7大重點流域地表水普遍存在有機污染,各流域干流僅有57.7%的斷面滿足我國供水水源Ⅲ類水質(zhì)的標準;新的病原微生物隱孢子蟲、微孢子蟲尺寸小(1~5μm),很難用常規(guī)過濾技術(shù)去除,而且對加氯消毒有很強的抗性;含有機污染物的水經(jīng)加氯消毒后還會產(chǎn)生有機鹵化物等“三致”物質(zhì)。供水水質(zhì)的下降嚴重危害健康,已引起供水行業(yè)和居民的極大關(guān)注。
　　1飲用水深度凈化的目的與對策
　　改善飲用水水質(zhì)有兩條途徑:一是控制污水的排放量及提高污水處理率,保護飲用水源；二是強化處理工藝對受污染水源進行深度處理。經(jīng)過深度凈化后的飲用水應(yīng)去除三鹵甲烷等有機污染物,不危害健康;去除病原菌和病毒,不引起傳染性疾病;硬度和礦質(zhì)元素含量適當,有益健康。
　　我國不宜將深度凈化工藝設(shè)于自來水廠,因為要在所有水廠加設(shè)深度處理工藝,改造和運行費用相當可觀。如加設(shè)臭氧活性炭工藝會使自來水廠的基建費用增加50%,且市政供水中只有2%用于生活飲用,其余為工業(yè)和消防等用水,全面提高市政供水水質(zhì)是不經(jīng)濟的。再者,我國中小城市陳舊的鑄鐵供水管網(wǎng)和二次供水設(shè)施也會對深度處理的出廠水造成二次污染。在小區(qū)設(shè)置集中凈化裝置供給管道直飲水具有良好的經(jīng)濟性,取用便利,衛(wèi)生可靠,已在上海和深圳等地推廣應(yīng)用。廣州市政府明文規(guī)定新建小區(qū)和公共場所必須配套分質(zhì)供水系統(tǒng)。
　　我國目前的分質(zhì)供水方式是在廚房設(shè)置一根深度凈化水管,供給烹飪和飲用水。其余生活用水仍使用市政自來水。但水中有害化學(xué)物質(zhì)通過消化系統(tǒng)進入人體并不是最主要的途徑,通過皮膚和呼吸也能攝入。研究表明當用含三氯苯乙烷的水淋浴時,通過呼吸吸入的化學(xué)物質(zhì)比口腔進入的要多6~80倍。只在水龍頭上安一個水過濾器還不足以保證人體免受水中有害化學(xué)物質(zhì)的損害。因此分質(zhì)供水時應(yīng)在衛(wèi)生間也留一個深度凈化水的供水管,使有經(jīng)濟條件的家庭在淋浴時也能使用保證健康的水。
　　2飲用水深度凈化技術(shù)
　　2.1預(yù)氧化
　　預(yù)氧化技術(shù)是一種提高常規(guī)混凝工藝效率的方法,由于氧化劑破壞無機顆粒表面的有機涂層,可降低其穩(wěn)定性。氯是最早的水處理預(yù)氧化劑,但其危害健康的氯化副產(chǎn)物限制了其推廣;高錳酸鉀可用于受污染污水處理,生產(chǎn)性試驗結(jié)果表明可以在一定條件下去除微量有機污染物,能有效地破壞水中某些氯化消毒副產(chǎn)物前驅(qū)物質(zhì),水的致突變活性顯著下降,除臭、藻類,并有良好的助凝效能。由于高錳酸鉀可使雜環(huán)類有機物發(fā)生某些結(jié)構(gòu)或性質(zhì)的改變,將其與活性炭聯(lián)用處理微污染原水,對水中微量有機物具有優(yōu)良的去除效能,尤其是對人體危害較大的苯類、硝基苯類、鹵代烴和多環(huán)芳烴類等有機物,可明顯地去除或降低其含量。高鐵酸鹽是一種強氧化劑,其標準狀態(tài)下氧化勢高達2.2V,對低溫低濁水有顯著的助凝作用和優(yōu)良的除污染和藻類作用;臭氧也可以用于預(yù)氧化,尤其能有效地去除腐植質(zhì)引起的色、嗅、味等,對還原狀態(tài)的錳、硫的去除能力也強于氯。
　　2.2活性炭吸附法
　　以活性炭為代表的多孔介質(zhì)吸附工藝可有效地去除色度、濁度和有機污染物。在美國1/3的活性炭用于給水凈化,活性炭在我國給水處理工藝中的應(yīng)用也較廣。當有機物的尺寸特性與活性炭的孔徑分布協(xié)調(diào)一致時,活性炭才具有較高的吸附性能及有機物去除率。具有較發(fā)達中孔的顆粒活性炭(GAC)非常適合于水處理;活性炭纖維(ACF)只有單一的微孔,孔徑5~14μm,水中大部分有機物很難進入ACF的有效吸附面積中,對有機物的去除僅在20%左右;由細炭粉壓縮而成的壓縮活性炭衛(wèi)生條件比粉末活性炭好,對有機物的去除效率在30%~57%,還具有對進水進行亞微濾和去除原生動物的作用。
　　由于GAC去除有機物的壽命僅3~6個月,再生困難,更換價格昂貴,生物活性炭(BAC)技術(shù)應(yīng)運而生。BAC是以活性炭為載體,利用自然吸附生長的微生物,在水處理中同時發(fā)揮活性炭的物理吸附和微生物的生物降解作用。依靠長期通水自然形成的BAC菌種復(fù)雜,生物降解速率不高,通過投加高活性工程菌人工固化形成的BAC則具有高效、長效、運行穩(wěn)定和出水無病原微生物等優(yōu)點。
　　2.3臭氧氧化
　　臭氧溶解在水中會自行分解成羥基自由基,間接地氧化有機物、微生物和氨,反應(yīng)速度快且沒有選擇性。在任何pH條件均能將水中多種有機物氧化為無機物,如造成水體色、臭和味的腐植質(zhì),酚、氨氮、鐵、錳和硫等還原物質(zhì)。此外,臭氧具有很高的氧化電位,容易通過微生物細胞膜擴散,并能氧化微生物細胞的有機體或破壞有機體鏈狀結(jié)構(gòu)而導(dǎo)致細胞死亡,因此能夠殺死藻類和滅菌,對一些頑強的微生物如病毒、芽孢等有強大的殺傷力。臭氧代替氯作為消毒劑效果更佳,劑量小、作用快,不產(chǎn)生三鹵甲烷等有害物質(zhì),也可使水的口感和觀感大為改觀。
　　2.4膜法
　　膜法是在壓差推動下的物理分離過程。采用膜過濾技術(shù)是去除致癌原生動物的有效方法。隨著膜價格的逐年降低,其在未來水處理中具有廣泛的應(yīng)用前景。States研究表明:只要膜設(shè)備運行正常,即使進水水質(zhì)發(fā)生變化,出水中的細菌數(shù)量一般都在檢出限以下。
　　超濾(UF)、微濾(MF)對膠體和細菌的去除效果較好,但對有機物和鹽類的去除效果一般。由于不需要昂貴的預(yù)處理去除顆粒,處理能力低于2×104m3的小型膜工藝水廠的制水成本與常規(guī)工藝相當或較低。處理單元體積小,易于自動化控制;納濾(NF)能有效地去除水中致突變物質(zhì)和色度,TOC去除率90%,AOC去除率80%。NF對細菌有很好的去除效果,可以作為物理消毒取代常規(guī)化學(xué)消毒。但進入納濾膜的水需經(jīng)酸化、加防垢劑等預(yù)處理防止離子沉淀,預(yù)過濾防止顆粒對膜污染,控制操作壓力為0.8~1.0MPa,操作較麻煩。由于超濾膜在去除有機物和病原菌的同時,也去除了80%陰陽離子,長期飲用不利健康;反滲透膜孔徑<2nm,對有機物、金屬氧化物、微生物及膠體物質(zhì)有較高的去除能力,可用于水的純化,尤其是半咸水脫鹽和半導(dǎo)體工業(yè)超純水。但反滲透膜對無機物去除的“良莠不分”,使水中的有益礦物質(zhì)和微量元素也同時去除。純水具有很強的溶解性,當大量飲用純水后,體內(nèi)的一些人體所必需的微量元素和營養(yǎng)物質(zhì)被迅速溶解并排出體外,體內(nèi)物質(zhì)失去平衡,尤其是兒童和老年人如長期飲用對健康不利。該方法操作壓力高(>1.5MPa),因膜易阻塞和污染,對預(yù)處理要求嚴。預(yù)處理的目的是全部或部分去除原水中的微生物、膠體、無機或有機雜質(zhì),為后續(xù)處理工序創(chuàng)造條件,一般采用粒徑0.4~0.8mm的石英砂過濾器或孔徑2~20μm的微孔過濾器。反滲透的操作復(fù)雜,出水率低,出水長期飲用不利健康,因此不適于飲水深度處理。
　　2.5紫外線消毒
　　紫外線消毒是一種物理消毒法,不向水中添加任何物質(zhì),不影響水的理化性質(zhì),不產(chǎn)生三鹵甲烷等“三致”物質(zhì),細菌病毒的對數(shù)殺滅率達3~5,對周邊沒有化學(xué)物質(zhì)和噪聲污染。但由于紫外線的消毒效果受原水水質(zhì)、波長、水層厚度和照射時間等多因素影響,設(shè)計中要充分考慮,原水需經(jīng)預(yù)處理去除色度、濁度和鐵等雜質(zhì)。
　　2.6礦化
　　水是人體的常量與微量元素的來源,深度處理工藝在去除有機污染物的同時,也去除了一部分微量元素,不能達到溶解性總固體300mg/L、硬度170mg/L和偏堿性的優(yōu)質(zhì)飲用水推薦值。將深度處理出水流經(jīng)木魚石會溶出Ca2+、Mg2+、K+等常量元素和Sr、Se等微量元素,明顯改善水質(zhì)。

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