自來水廠水處理工藝的研究進(jìn)展及應(yīng)用研究

龍騰霄

（桂林市自來水公司，廣西 桂林 541003）

自來水廠水處理工藝的研究進(jìn)展及應(yīng)用研究

龍騰霄

（桂林市自來水公司，廣西 桂林 541003）

近些年，隨著工業(yè)及農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，水環(huán)境污染日益嚴(yán)重，自來水廠需要處理的主要污染物變?yōu)橛袡C(jī)物及氨氮，國家也制定了相應(yīng)的新的水處理標(biāo)準(zhǔn)。傳統(tǒng)的自來水處理工藝處理的水質(zhì)已達(dá)不到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，故亟需研究新的自來水處理工藝。文章主要介紹了自來水廠水處理工藝的研究進(jìn)展及相關(guān)應(yīng)用，以期為后續(xù)的研究者提供理論指導(dǎo)。

自來水廠；水處理；工藝

研究發(fā)現(xiàn)，我國的淡水資源為全球的6%，但人均占有量僅為全球平均值的1/4，淡水資源緊張，近些年，隨著農(nóng)業(yè)化肥的大量使用，及工業(yè)的飛速發(fā)展，我國的水環(huán)境污染日益嚴(yán)峻，飲用水中的主要污染物變?yōu)橛袡C(jī)物及氨氮，淡水資源更加緊張。目前，我國常用的水處理工藝還是混凝、沉淀、過濾、氯消毒，該工藝對細(xì)菌和濁度等有很好的處理效果，但不能有效去除氨氮及有機(jī)物，且氯消毒還會產(chǎn)生對人體有害的消毒副產(chǎn)物。我國現(xiàn)在仍有很多人處在飲用不潔水的危險中，研究發(fā)現(xiàn)，飲用不潔水會嚴(yán)重危害人體的身心健康。研究發(fā)現(xiàn)，水污染與惡性腫瘤、女性疾病、嬰兒畸形等疾病都有直接或間接的關(guān)聯(lián)，每天全球大約有6000個小孩因為飲用不潔水而死亡。隨著人們生活質(zhì)量的提高，飲用水的水質(zhì)安全已成為人們的關(guān)注熱點(diǎn)，因此需要研發(fā)新的自來水廠水處理工藝，使人們喝上安全健康的飲用水。

1 水處理工藝

通過總結(jié)發(fā)現(xiàn)，研究者研發(fā)的新工藝可總結(jié)分類為預(yù)處理、強(qiáng)化常規(guī)處理及深度處理三個部分。

1.1 強(qiáng)化常規(guī)處理

顧名思義，強(qiáng)化常規(guī)處理就是在傳統(tǒng)水處理工藝的基礎(chǔ)上，對相關(guān)部分進(jìn)行進(jìn)一步強(qiáng)化，可相應(yīng)分為強(qiáng)化混凝、強(qiáng)化沉淀、強(qiáng)化過濾及強(qiáng)化消毒。其中，可通過投加粉末活性炭、調(diào)節(jié)pH值、增加混凝劑的量等方法進(jìn)行強(qiáng)化混凝；可通過使用新型絮凝劑等方法進(jìn)行強(qiáng)化沉淀；可通過使用新型濾料濾池進(jìn)行強(qiáng)化過濾；可通過使用新型消毒劑進(jìn)行強(qiáng)化消毒。目前，國內(nèi)也有相關(guān)的研究和應(yīng)用。

1.2 深度處理

（1）臭氧——活性炭技術(shù)。臭氧——活性炭技術(shù)開始于1961年，是目前世界上最先進(jìn)的飲用水深度處理技術(shù)，它將臭氧技術(shù)和活性炭技術(shù)有機(jī)結(jié)合。首先利用臭氧的強(qiáng)氧化性對自來水進(jìn)行預(yù)氧化，將水中的有機(jī)物高效快速的還原成小分子有機(jī)物，降低后續(xù)濾池的有機(jī)負(fù)荷，然后在水中投加活性炭，利用活性炭的微孔吸附作用對水中有機(jī)物等進(jìn)行有效的去除。董艷紅等利用臭氧——活性炭中試工藝處理松花江微污染水進(jìn)行相關(guān)研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)臭氧活性炭除了有深度處理的作用，還節(jié)省混凝劑投加量，起到助凝作用。使出水水質(zhì)即使在冬天濁度依然達(dá)標(biāo)；袁志彬等通過小試發(fā)現(xiàn)經(jīng)過生物——活性炭技術(shù)可以去除70%～90%的氨氮及40%～50%的CODmn。王占金等人的研究發(fā)現(xiàn)，臭氧——生物活性炭技術(shù)可以有效去除消毒副產(chǎn)物，且臭氧對鹵乙酸及三鹵甲烷前驅(qū)物的去除率高，生物活性炭只可有效去除鹵乙酸前驅(qū)物。根據(jù)相關(guān)的西方國家統(tǒng)計的水廠資料發(fā)現(xiàn)，臭氧——活性炭技術(shù)對有機(jī)物的處理能力高出單獨(dú)使用活性炭的10倍或更甚，且該技術(shù)的活性炭使用壽命也比單獨(dú)使用活性炭要高，差不多是6倍的關(guān)系。臭氧活性炭技術(shù)也存在的不足，如若自來水中含有溴離子，經(jīng)該技術(shù)處理后會生成致癌的消毒副產(chǎn)物，嚴(yán)重影響人類的身心健康。對這個難題的攻克是研究者研究的一個熱點(diǎn)。

目前為止，臭氧——活性炭工藝已經(jīng)在國外自來水廠得到大量應(yīng)用。日本的村野凈水廠和北故凈水廠、美國的海斯明水廠、英國的氏吉威林水廠及德國的慕尼黑多奈水廠等都是很成功的實用案例。我國近些年來，已經(jīng)研制出低于其他國家成本的優(yōu)質(zhì)高效活性炭，并且也有了不少應(yīng)用，如北京的第九水廠和田村山水廠、昆明水廠及上海周家渡水廠等。

（2）膜分離技術(shù)。根據(jù)兩相間濃度、壓力和電位的不同，膜分離技術(shù)可以利用選擇性透過膜可將污染物和水進(jìn)行有效分離。該技術(shù)依據(jù)分離膜孔徑分為反滲透技術(shù)、納濾技術(shù)、超濾技術(shù)及微濾技術(shù)?？傮w來說膜分離技術(shù)可以實現(xiàn)自動化、占地面積小、投藥量少甚至沒有，等等，具有光明的應(yīng)用前景。

由于反滲透膜孔徑小，只允許水分子通過，幾乎能分離出一切細(xì)菌、懸浮物及有機(jī)物。李紹峰等通過研究發(fā)現(xiàn)，反滲透膜可以去除76%～87%的AOC及93%甚至更高的TOC。但由于其也將人體生長必須的微量元素及礦物質(zhì)去除了，故若長期飲用該技術(shù)處理的自來水會不利人的身體健康。且反滲透膜還存在一個缺點(diǎn)，即成本高。納濾膜最適合用于深度處理自來水，它可以在保留部分礦物質(zhì)的同時對鹽類、消毒副產(chǎn)物、蛋白質(zhì)、細(xì)菌、溶解性有機(jī)物進(jìn)行有效去除。畢飛等通過試驗驗證了納濾膜可以有效去除消毒副產(chǎn)物，并分析了它的作用機(jī)理。目前，自來水廠應(yīng)用最多的是超濾膜，它可以有效去除膠體、懸浮物及幾乎所有致病微生物，但對有機(jī)物的去除率不高。實際工藝中，會將它與其他工藝聯(lián)用。目前會將超濾技術(shù)與常規(guī)工藝聯(lián)用，常見于老廠改造，該聯(lián)用技術(shù)的出水水質(zhì)穩(wěn)定安全。在我國，超濾技術(shù)應(yīng)用不是特別廣泛，2005年蘇州木瀆鎮(zhèn)水廠使用超濾技術(shù)的水廠，這是我國的首次。但在國外，該技術(shù)已在50多家水廠得到應(yīng)用。微濾膜由于膜孔徑是μm級，不太適合自來水廠的單獨(dú)使用，一般要將它與其它工藝聯(lián)用。

膜分離工藝雖然有諸多優(yōu)點(diǎn)，但膜污染一直是研究者的一個難題。若這個難題被攻克，膜分離技術(shù)將會在自來水廠得到更廣泛的使用。

2 結(jié)語

由于傳統(tǒng)自來水廠的水處理工藝不能去除現(xiàn)在水源水中含有的大量有機(jī)物及氨氮，故研究者研究了大量的新的水處理工藝，總的分為原水預(yù)處理、強(qiáng)化常規(guī)處理及深度處理三大部分，其中深度處理是最熱門的研究方向。目前，深度處理研究最多的是臭氧活性炭技術(shù)及膜分離技術(shù)。兩者在現(xiàn)實中也已經(jīng)有大量應(yīng)用。但這兩種技術(shù)也還存在各自的不足，未來，還需要通過大量研究克服這些難題，使深度處理技術(shù)更好地服務(wù)飲用水的水質(zhì)處理，還全民一個健康的飲用水環(huán)境。

［1］桑松表，鄧慧萍.強(qiáng)化混凝去除飲用水中消毒副產(chǎn)物前驅(qū)物（DBPF P）的應(yīng)用［J］.城鎮(zhèn)供水，2007，（3）：14-16.

［2］董艷紅，王立軍，閆鈺，等.臭氧/生物活性炭工藝巧度處理微污染原水中試內(nèi)［J］.中國給水排水，2013，（9）：45-48.

［3］袁志彬，王占生.臭氧——活性炭工藝在給水處理中的作用研究［J］.工業(yè)用水與廢水，2005，（1）：1-4.

［4］王占金，于衍真.臭氧生物活性炭工藝去除水源水中有機(jī)物的研究進(jìn)展［J］.江蘇化工，2008，（5）：7-10.

［5］李紹峰，劉偉，黃君禮.NF和RO膜用于飲用水處理的研究［J］.南京理工大學(xué)學(xué)報，2003，27（1）：93-97.

［6］畢飛，陳歡林，高從堦.納濾膜去除飲用水中微量有機(jī)物的研究進(jìn)展［J］.現(xiàn)代化工，2011，（7）：21-26.

Research Progress and Application of Water Treatment Process in W aterworks

LONG Teng-xiao
（Guilin Water Supply Company，Guilin，Guangxi 541003，China）

In recent years，with the rapid developmentof industry and agriculture，the pollution ofwater environment is becomingmoreandmore serious，themain pollutants thatneed to be treated by thewater plantbecome organicmatterand ammonia nitrogen，and the corresponding new water treatmentstandard has been formulated.Thewater quality treated by traditionalwater treatmentprocess can not reach the relevantstandards.It isurgent to study the new water treatmentprocess.This papermainly introduces the research progressand related application ofwater treatment technology inwater plant，with a view to providing theoreticalguidance for follow-up researchers.

waterplant；water treatment；process

TU991.2

A

2095-980X（2017）05-0033-01

2017-04-23

龍騰霄（1976-），女，廣西桂林人，碩士研究生，助理工程師，主要研究方向：環(huán)境工程。