飲用水源污染現(xiàn)狀與深度處理技術進展

齊玉平

摘要：詳細介紹了我國目前飲用水水源的污染現(xiàn)狀及飲用水深度處理技術的進展情況。提出了我國飲用水污染問題的解決途徑。

關鍵詞：水源污染飲用水深度處理技術

1我國飲用水水源的污染現(xiàn)狀

大量的工業(yè)廢水和生活污水未經(jīng)處理就直接排入水體致使82％的水域和93％的城市地下水源受到污染…，主要污染物為氨氮和有機物。據(jù)統(tǒng)計，我國城市污水年處理率僅為25％左右，全國668個城市有400多個缺水。我國同其它國家一樣也面臨著城市用水危機。

由于過量的氮、磷隨污水排入水體，導致水體的富營養(yǎng)化，加劇藻類大量繁殖。藻類不僅影響水處理工藝單元的正常運行，更重要的是許多藻類(如藍一綠藻)會釋放出藻毒紊，其中對人體危害最大的是微囊藻毒素，它專一性作用于肝臟，是極強的促腫瘤劑。傳統(tǒng)的常規(guī)凈水工藝(混凝、沉淀、過濾、氯消毒)雖然可以通過去除藻細胞而去掉一部分細胞固定的藻毒素，但對溶解于水中的藻毒素卻無能為力或去除率很低.有時甚至由于處理流程中藻細胞破裂釋放入水中而造成去除率的負增長。目前許多國家都已建立了飲用水微囊藻毒素的限制標準.我國也已將其列為非常規(guī)檢測項且，其最高允許含量為1ug／L。

有機物污染是水源污染的又一大特點，我國水環(huán)境中微量有機物污染狀況的初步調(diào)查表明：我國某些近海海域中有機氯農(nóng)藥殘留嚴重，主要挲為六六六，濃度高達100ng／L。正丁基酚、壬基酚、雙酚－A、2，4-二氯酚及五氯酚等在各種海域及內(nèi)陸江河中都普遍存在。

傳統(tǒng)的常規(guī)凈水工藝主要以去除水中懸浮及膠體物質(zhì)為主，以出水的濁度、色度和細菌總數(shù)為工藝控制的主要目標，面對病原微生物的去除率僅為50％，氨氦的去除率僅為10％，對有機物的去除率也只有10～50％，平均30％左右。這種低凈化能力使配水管網(wǎng)中殘存的微生物有可能重新繁衍生殖，造成二次污染，嚴重時會導致水傳播疾病的爆發(fā)。如廣東省1992年發(fā)生傷寒、副傷寒爆發(fā)流行7宗，其中4宗都是由于飲用水污染引起；遼寧省1990—1994年發(fā)生的飲用水污染事故中79.3％是屬于生物污染。

2飲用水深度處理技術進展

在眾多的給水深度處理技術中，膜分離技術、臭氧一生物活性碳聯(lián)合技術及納米二氧化鈦催化氧化技術是比較有發(fā)展?jié)摿Φ纳疃忍幚砑夹g。但這幾種技術也各有其局限性，在實際應用中應視水質(zhì)不同而定。

2.1膜分離技術膜分技術主要包括微濾、超濾、納濾和反滲透幾種壓力驅(qū)動膜工藝。

微濾膜和超濾膜是低壓驅(qū)動膜，能有效去除水中的顆粒物、濁度、細菌和胞囊，但對有機物的去除能力較低。因此在給水處理中必須與其它工藝結(jié)合，如活性炭吸附或納濾、反滲透等，才能保證出水水質(zhì)。

與微濾和超濾相比，納濾和反滲透則能去除更廣泛的給水污染物，如消毒副產(chǎn)物(DBPs)，合成有機物(SOCs)等。但反滲透膜分離技術在有效去除水中各種污染物的同時也將對人體有益的微量元素和礦物質(zhì)去除了，長期飲用這種水會引起人體新的“營養(yǎng)”不平衡。因此經(jīng)反滲透處理的水必須再礦化，礦化水中的營養(yǎng)元素也無法和天然水相比。

納濾介于反滲透和超濾之間，是在反滲透膜的基礎上發(fā)展起來的，納濾所需的操作壓力要比反滲透低得多，因此可比反滲透節(jié)約能耗40-50％。納濾出水在有效保留水中對人體有益的某些小分子物質(zhì)的同時，還能有效去除天然有機物，合成有機物(如表面活性劑、農(nóng)藥等)三致物質(zhì)，消毒副產(chǎn)物(三鹵甲烷和鹵乙酸)及其前提物和揮發(fā)性有機物，保證出水的生物穩(wěn)定性，出水也不需要礦化和穩(wěn)定，就可以滿足優(yōu)質(zhì)飲用水的要求。

納濾技術在飲用水處理方面具有不可比擬的優(yōu)越性。但在我國的應用還處于起步階段，主要用于普咸水的淡化和水質(zhì)的軟化。從目前情況來看，納濾技術在我國的推廣還存在一定困難，主要有：一是傳統(tǒng)的納濾膜主要是針對水質(zhì)軟化開發(fā)的，而飲用水的深度處理則需要能有效去除各種有機物，同時還能適當保留水中各種無機離子、硬度、堿度和微量元素的新型納濾膜還有待研究。二是我國目前納濾技術還不過關，特別是對納濾膜研究還處于試驗室研究、開發(fā)階段，無產(chǎn)品投放市場?？隙ǖ氖?，納濾技術的不斷發(fā)展、完善，其處理費用必將大幅度下降，在不久的將來，納濾技術將是作為一種關鍵技術普遍應用于我國的飲用水處理中。

2.2臭氧一生物活性碳技術該工藝是采用臭氧氧化和生物活性碳濾池聯(lián)用的方法，將臭氧化學氧化、活性碳物理化學吸附、生物氧化降解幾種技術合為一體，其主要目的是去除原水中微量有機物和氯消毒副產(chǎn)物的前體物等有機指標，提高飲用水的安全性。

在生物活性碳前加臭氧預氧化，一方面可以初步氧化水中的有機物及其它還原性物質(zhì)，以降低生物活性碳濾池的有機負荷：另一方面是臭氧預氧化作用可以使部分難生物降解有機物轉(zhuǎn)變?yōu)橐咨锝到馕镔|(zhì)，從而提高生物活性碳濾池進水的可生化性。

臭氧一生物活性碳工藝是一較為理想的飲用水除污染工藝，對水中各種污染物均有良好的去除效果，如對臭味物質(zhì)一二甲基已冰片的去除率達60-100％，紫外消光度60-70％，高錳酸鹽指數(shù)40-50％，三鹵甲烷前體物50％氨氨70-80％，處理出水毛細色譜峰圖總面積比進水減少60％左右，且可使Ames試驗為陽性的水轉(zhuǎn)為陰性。

臭氧一生物活性碳工藝最早應用在1961年西德Dusseldorf市Amstaad水廠，隨后在歐洲、北美等地得到大規(guī)模的推廣。國內(nèi)也有一些工程實例如上海周家渡水廠、大慶石化總廠等都取得良好的處理效果。但國內(nèi)學者對是否采用臭氧化上還存在爭議，主要是由于當原水中溴離子含量較高時，會生成可能具有致癌性的溴酸鹽類副產(chǎn)物，而且這些副產(chǎn)物較難通過生物活性碳去除，因此在實際應用中應根據(jù)水質(zhì)情況進行科學的實驗論證，從而選擇合理的水處理工藝。

2.3納米二氧化鈦催化氧化技術納米二氧化鈦光催化氧化技術是以納米級Ti02作為催化劑，在紫外光或太陽光的照射下催化氧化水中污染物的新型水處理技術，納米]502是一種n型半導體材料，因基粒子尺寸小，比表面積大而表現(xiàn)出傳統(tǒng)鈦白粉所不具備的奇異功能。納米粉晶的紅外振動吸收峰同時發(fā)生紅移和藍移，表現(xiàn)出量子尺寸效應、表面效應、小尺寸效應和宏觀量子隧道效應。]502表面活性大大提高，對水中的鹵代脂肪烴、燃料、硝基芳烴、多環(huán)芳烴、雜環(huán)化合物、酚類，表面活性劑、農(nóng)藥等都能有效進行降解。

由于納米粉未催化劑在使用過程中易失活、凝聚、回收困難，嚴重限制了其在水處理領域的應用和發(fā)展，近年來各國開展了關于負載技術的研究，其載體主要有玻璃、硅膠、海砂、陶瓷、活性碳、石英等。結(jié)果表明對光能利用率及催化效率都有不同程度的提高。其中的活性碳技術近年來受到較多關注，該技術將的光催化活性與活性碳的吸附性能結(jié)合于一體，一方面增強活性碳的凈化能力，不會產(chǎn)生二次污染，又能在普通太陽光照射下能恢復活性，延長使用壽命。另一方面活性碳的吸附能力又為催化反應提高濃度環(huán)境，提高光催化反應速率，并在反應的中間副產(chǎn)物吸附促使污染物完全凈化。

目前，日本、美國等國家已嘗試把納米光催化氧化技術用于處理中，但大都處于實驗室研究階段。

3結(jié)論與展望

要解決我國的飲用水問題必需同時做好兩個方面：一是嚴格控制飲用水源的污染；二是積極開發(fā)新型、高效、實用的水處理技術，從目前國內(nèi)的經(jīng)濟現(xiàn)狀和技術水平看，納濾和深度氧化技術還難以在我國得到大范圍的推廣，而生物活性碳或臭氧一生物活性碳技術可能更適用于目前的狀況，一些工程實例也證明了生物活性碳技術的優(yōu)越性，總之飲用水問題是一個國計民生的大問題，必須盡快得到解決。