目前我國飲用水處理過程

【專家解說】：我國城市自來水水質(zhì)明顯低于國外發(fā)達(dá)國家。這一方面是由于我國多數(shù)水源的原水水質(zhì)相對較低、污染嚴(yán)重、水中濁度和色度及有機(jī)物濃度偏高；另一方面是由于我國絕大多數(shù)水廠仍然主要采用的是常規(guī)給水處理工藝，對某些特殊有機(jī)污染物的去除效果有限，難以充分適應(yīng)不斷變化的水質(zhì)。由于污水處理設(shè)施建設(shè)的長期欠缺，加上工程投資大、運(yùn)行管理費(fèi)用高，因而我國的污水處理率在短時(shí)期內(nèi)難以得到明顯提高，在今后相當(dāng)長時(shí)期內(nèi)，對于微污染水（含有微量污染物的水）的凈化處理將是一個(gè)重要的研究課題。目前制約飲用水處理領(lǐng)域的科技問題可以歸納為以下幾個(gè)方面： （1）水中微量有機(jī)污染物去除的工藝?yán)碚撆c技術(shù)； （2）水中藻類及其代謝產(chǎn)物（嗅味、藻毒素等）的強(qiáng)化處理技術(shù)； （3）水處理過程副產(chǎn)物的去除與控制技術(shù)； （4）常規(guī)水處理的強(qiáng)化技術(shù)； （5）高效消毒技術(shù)等。 飲用水中微量有機(jī)污染物對人體危害大，但難于去除。特別是高穩(wěn)定性的溶解性有機(jī)污染物，如鹵代有機(jī)物、硝基化合物、多環(huán)芳烴等，對人體危害較大。傳統(tǒng)給水處理工藝對這些有機(jī)微污染物的去除效果有限，迫切需要研究開發(fā)經(jīng)濟(jì)高效的微污染物去除技術(shù)。 水中藻類一般帶負(fù)電，具有較高的穩(wěn)定性，難于混凝，嚴(yán)重地影響給水處理效果；藻類比重小，沉淀效果差；藻類在代謝過程中產(chǎn)生多種嗅味，對水的感官性狀產(chǎn)生直接影響；某些藻類尺寸很小，可穿透濾池進(jìn)入到給水管網(wǎng)中，影響管網(wǎng)內(nèi)水質(zhì)；藻類是典型的氯化消毒副產(chǎn)物前驅(qū)物質(zhì)，在后續(xù)消毒過程中與氯作用生成多種有害副產(chǎn)物，增加水的致突變活性；某些藻類（如藍(lán)藻）能產(chǎn)生藻毒素，對人體和動物構(gòu)成威脅，其中有些藻毒素是肝毒素和神經(jīng)毒素。此外，藻類會粘附在濾料表面，使濾池過濾周期顯著縮短，造成濾池頻繁反沖洗； 有機(jī)成分對膠體產(chǎn)生嚴(yán)重保護(hù)作用，影響混凝效果，導(dǎo)致耗藥量顯著增加，水中鋁的剩余濃度升高。 水處理過程中引入的一些副產(chǎn)物（如聚丙烯酰胺中的單體等），也會對飲用水水質(zhì)產(chǎn)生不良影響。在氯化消毒過程中產(chǎn)生的多種鹵代有機(jī)副產(chǎn)物對人體危害較大，是飲用水中重點(diǎn)控制的副產(chǎn)物。特別是傳統(tǒng)的預(yù)氯化工藝，高濃度的氯與原水中較高濃度的有機(jī)污染物直接作用，生成的氯化消毒副產(chǎn)物濃度會更高。 消毒一直是給水處理中最為重要的環(huán)節(jié)。消毒效果不佳將造成流行病爆發(fā)，特別是甲第蟲、隱孢子蟲等致病原生動物的滅活，是目前消毒技術(shù)研究的關(guān)鍵問題。 目前我國的生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)過低，明顯低于發(fā)達(dá)國家。有必要動態(tài)地、及時(shí)地、科學(xué)地對飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行系統(tǒng)研究，并及時(shí)地對標(biāo)準(zhǔn)作出補(bǔ)充。 一般除污染工藝設(shè)備投資較大，由于受資金限制，難以大規(guī)模地采用昂貴的除污染工藝，這也是目前我國飲用水質(zhì)量偏低的主要原因，急迫需要研究與發(fā)展適合我國國情、易于在我國推廣應(yīng)用的安全與優(yōu)質(zhì)飲用水處理技術(shù)。 我國飲用水源污染嚴(yán)重，但絕大多數(shù)城市水廠采用的是傳統(tǒng)的常規(guī)給水處理工藝，其主要功能是除濁、除色和殺菌，對水中溶解性有機(jī)污染物的去除作用有限。國內(nèi)外近些年來發(fā)展了一些受污染水的凈化處理技術(shù)，主要可分為吸附法、氧化法、生物法、膜法等幾大類方法。 活性炭吸附 活性炭吸附是一種較早地被應(yīng)用于生產(chǎn)的除微污染技術(shù)，其原理是利用活性炭巨大的比表面積吸附水中的有機(jī)污染物。粒狀活性炭的使用通過活性炭濾床實(shí)現(xiàn)，將其置于砂濾后或者取代現(xiàn)有砂濾床。受污染的水經(jīng)過活性炭濾床后，有機(jī)污染物被截留在活性炭濾床中。但由于我國水源污染較重，活性炭使用不久便飽和、失效，水體污染嚴(yán)重時(shí)活性炭只能運(yùn)行幾周時(shí)間?；钚蕴康奈叫阅芸梢酝ㄟ^再生得到恢復(fù)，但更換活性炭頻繁、再生費(fèi)用很高。粉末活性炭在應(yīng)用中基建與設(shè)備投資較低，使用靈活方便。但活性炭難以回收，使用過程中運(yùn)行費(fèi)用較大，僅在污染嚴(yán)重時(shí)期使用。近些年來，人們將粉末活性炭預(yù)涂到某些載體上，提高了粉末活性炭利用率，也提高了有機(jī)污染物的去除效率。 粉狀活性炭在運(yùn)行過程中可逐漸地形成生物活性炭，微生物不斷對吸附在活性炭表面的有機(jī)污染物進(jìn)行生物降解，從而可以有效地延長活性炭的使用周期。預(yù)氧化可以提高有機(jī)污染物的可生化性，延長活性炭使用周期。 氧化工藝 氧化除污染方法是利用強(qiáng)氧化劑分解水中的有機(jī)污染物。氧化工藝一般除污染效果好、適應(yīng)面廣，應(yīng)用得相對較多。目前能夠用于給水處理的氧化劑主要有氯、二氧化氯、高錳酸鉀、過氧化氫和臭氧，它們在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氧化還原電位分別為1.36V、1.50V、1.69V、1.77V和2.07V。 顯然，臭氧在可用于給水處理的幾種氧化劑中具有最高的氧化還原電位（氧化電位+2.07V），因而具有最強(qiáng)的氧化性，對水質(zhì)的適應(yīng)能力強(qiáng)，目前已被發(fā)達(dá)國家較多地應(yīng)用于給水處理中。臭氧能使水中多種有機(jī)污染物氧化破壞，但僅能使水中含有不飽和鍵或者部分芳香類的有機(jī)污染物氧化分解，相當(dāng)多的穩(wěn)定性有機(jī)污染物(如農(nóng)藥、鹵代有機(jī)物和硝基化合物等)難以被氧化分解。雖然臭氧氧化技術(shù)在我國也進(jìn)行了多年的研究工作，但由于投資很大、運(yùn)行管理費(fèi)用很高，在我國一直難以推廣應(yīng)用。 “八五”期間，我國開展了高錳酸鉀除微污染技術(shù)研究，投資相對較小，已在多個(gè)水廠和凈水設(shè)施中應(yīng)用。過氧化氫除污染能力很低，但與二價(jià)鐵聯(lián)用在酸性條件下有較強(qiáng)的氧化能力，由于在給水處理中難以進(jìn)行pH調(diào)整，因而過氧化氫的應(yīng)用受到限制。二氧化氯具有很強(qiáng)的消毒能力，但與有機(jī)物氧化時(shí)被還原成亞氯酸根，后者對紅血球有破壞作用。氯對有機(jī)物具有一定的氧化作用，長期以來被用做給水處理的預(yù)氧化劑，但由于氯與原水中多種有機(jī)污染物作用，生成一些列對人體危害較大的鹵代有機(jī)物，因而預(yù)氯化逐漸地受到各國的限制。建設(shè)部在“九五”期間研究了化學(xué)預(yù)氧化除污染技術(shù)，對比了各種化學(xué)預(yù)氧化技術(shù)的相對除污染效能，發(fā)現(xiàn)某些化學(xué)預(yù)氧化復(fù)合技術(shù)對于去除水中微量有機(jī)污染物有良好的效果。 我國部分高校對光化學(xué)氧化除污染技術(shù)進(jìn)行了研究，利用光催化氧化降解水中微量有機(jī)污染物，一般可應(yīng)用于小型凈水設(shè)施，但在大規(guī)模水廠中應(yīng)用設(shè)備投資較大。 生物預(yù)處理技術(shù) 生物預(yù)處理技術(shù)是在常規(guī)給水處理工藝流程之前或在處理過程中，利用微生物對水中有機(jī)污染物進(jìn)行代謝分解，使之無機(jī)化?！鞍宋濉焙汀熬盼濉逼陂g，我國對各種生物預(yù)處理技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)研究工作，表明對于可生化性較高的水，生物預(yù)處理能夠顯著地去除水中氨氮，對有機(jī)污染物有一定去除效果。在我國的華南地區(qū)已進(jìn)行了生產(chǎn)性試驗(yàn)，當(dāng)水中有機(jī)污染物可生化性較強(qiáng)時(shí)，可明顯地提高水質(zhì)；但對于受工業(yè)廢水污染、可生化性較低的原水，生物預(yù)處理除污染效率較低。生物預(yù)處理對于北方地區(qū)，特別對于低溫水的處理效果有限，由于微生物活性較低，需要停留時(shí)間較長，因而設(shè)備投資較大。 膜技術(shù) 膜技術(shù)是近些年來發(fā)展起來的給水處理工藝。膜在除污染中的作用是通過其很小的孔徑將水中有機(jī)物分子截留到膜的一側(cè)，從水相中去除。具有除污染作用的膜主要有納濾膜和反滲透膜。目前膜處理技術(shù)設(shè)備投資大，膜更換費(fèi)用較高，一般只用于小規(guī)模的凈水設(shè)施，難以應(yīng)用于大規(guī)模水廠。此外，膜過濾在去除水中有害成分（微污染物）的同時(shí)，還將水中無機(jī)離子去除（如反滲透），長期飲用高純水并不利于身體健康。 總之，目前國內(nèi)外在受污染水處理技術(shù)領(lǐng)域開展了大量研究工作，但能夠在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用從而經(jīng)濟(jì)有效地提高飲用水水質(zhì)的新技術(shù)與設(shè)備還仍然有限。特別缺乏具有高效低耗等特征易于在我國推廣應(yīng)用的除微污染技術(shù)與設(shè)備。我國在“八五”和“九五”期間主要是針對單項(xiàng)除微污染技術(shù)進(jìn)行研究，但對于除微污染集成技術(shù)與成套設(shè)備的研究尚較薄弱。由于我國飲用水源普遍受到污染，對受污染水源水的凈化處理集成技術(shù)與成套設(shè)備在我國具有相當(dāng)大的潛在市場，是我國水工業(yè)產(chǎn)業(yè)的一個(gè)重要方面，有重要的研究與開發(fā)價(jià)值。