我國(guó)飲用水處理工藝分析

1、時(shí)間：2009-03-12 09:49來(lái)源:作者：關(guān)鍵詞:水處理，給水處理，飲用水處理我國(guó)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(duì)水中溶解性有機(jī)污染物的去除作用有限。國(guó) 內(nèi)外近些年來(lái)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(lèi)方法。我國(guó)城市自來(lái)水水質(zhì)明顯低于國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家。這一方面是由于我國(guó)多數(shù)水 源的原水水質(zhì)相對(duì)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(guó)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(duì)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

2、污水處理設(shè)施 建設(shè)的長(zhǎng)期欠缺，加上工程投資大、運(yùn)行管理費(fèi)用高，因而我國(guó)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(zhǎng)時(shí)期內(nèi)，對(duì)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(wèn)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(lèi)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(guò)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(duì)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(duì)人體危害較大。傳統(tǒng)

3、給工藝對(duì)這些有機(jī)微污染物的去除效果有限，迫切需要研究開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)高效的微污 染物去除技術(shù)。水中藻類(lèi)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(lèi)比重小，沉淀效果差；藻類(lèi)在代謝過(guò)程中產(chǎn)生多種嗅味，對(duì)水的感官性狀產(chǎn) 生直接影響；某些藻類(lèi)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(lèi)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(guò)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(lèi)（如藍(lán)藻）能產(chǎn)生藻毒素，對(duì)人 體和動(dòng)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(lèi)會(huì)粘附 在濾料表面，使濾池過(guò)濾周期顯著縮短，造成濾池頻繁反沖洗；有機(jī)成分對(duì)膠體產(chǎn)生嚴(yán)重保

4、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(guò)程中引入的一些副產(chǎn)物（如聚丙烯酰胺中的單體等），也會(huì)對(duì)飲用水 水質(zhì)產(chǎn)生不良影響。在氯化消毒過(guò)程中產(chǎn)生的多種鹵代有機(jī)副產(chǎn)物對(duì)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(huì)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(chóng)、隱孢子蟲(chóng)等致病原生動(dòng)物的滅活，是目前消毒技術(shù)研究的關(guān)鍵問(wèn)題。 目前我國(guó)的生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)過(guò)低，明顯低于發(fā)達(dá)國(guó)家。有必要?jiǎng)討B(tài)地、及時(shí) 地、科學(xué)地對(duì)飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行系統(tǒng)研

5、究，并及時(shí)地對(duì)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(guó)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(guó)國(guó)情、易于在我國(guó)推廣應(yīng)用的安全與優(yōu)質(zhì)飲用水處理技術(shù)。我國(guó)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(duì)水中溶解性有機(jī)污染物的去除作用有限。國(guó) 內(nèi)外近些年來(lái)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(lèi)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

6、的使用通過(guò)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(guò)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(guó)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^(guò) 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(guò)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(lái)，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(guò)程中可逐漸地形成生物活性炭，微生物不斷對(duì)吸附在活性炭 表面的有機(jī)污染物進(jìn)

7、行生物降解，從而可以有效地延長(zhǎng)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(zhǎng)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(duì)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(guò)氧化氫和臭氧，它們?cè)跇?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+2.07 V），因而具有最強(qiáng)的氧化性，對(duì)水質(zhì)的適應(yīng)能力強(qiáng)，目前已被發(fā)達(dá) 國(guó)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

8、物氧化破壞，但僅能 使水中含有不飽和鍵或者部分芳香類(lèi)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(guó)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(guó)一直難以推廣應(yīng)用?！鞍宋濉逼陂g，我國(guó)開(kāi)展了高錳酸鉀除微污染技術(shù)研究，投資相對(duì) 較小，已在 多個(gè)水廠和凈水設(shè)施中應(yīng)用。過(guò)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(guò) 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(duì)紅血球有破壞作用。氯對(duì)有機(jī)物具有一定

9、的氧化作用，長(zhǎng)期以來(lái) 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(duì)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(guó)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(duì)比了各種化學(xué)預(yù)氧化技術(shù)的相對(duì) 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(duì)于去除水中微量有機(jī)污染物有良好 的效果。我國(guó)部分高校對(duì)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(guò)程中，利用微生物 對(duì)水中有機(jī)污染物進(jìn)行代謝分解，使之無(wú)機(jī)化?！鞍宋濉焙?/p>

10、“九五”期間，我國(guó) 對(duì)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(duì)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(duì)有機(jī)污染物有一定去除效果。在我國(guó)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(duì)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(duì)于 北方地區(qū)，特別對(duì)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(zhǎng)，因而設(shè)備投資較大。膜技術(shù)膜技術(shù)是近些年來(lái)發(fā)展起來(lái)的給水處理工藝。膜在除污染中的作用是通過(guò)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(guò)濾在去除水 中有害成分（微污染物）的同時(shí)，還將 水中無(wú)機(jī)離子去除（如反滲透），長(zhǎng)期 飲用高純水并不利于身體健康?？傊?，目前國(guó)內(nèi)外在受污染水處理技術(shù)領(lǐng)域開(kāi)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