飲用水深度處理技術(shù)的研究進(jìn)展與應(yīng)用現(xiàn)狀

摘要：細(xì)菌及濁度是傳統(tǒng)的飲用水處理工藝的主要處理對(duì)象，而隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工業(yè)及生活污染越來越嚴(yán)重，有機(jī)物和氨氮已成為飲水用的主要污染物，國(guó)家也相應(yīng)制定了更嚴(yán)格的飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)傳統(tǒng)技術(shù)處理得到的水質(zhì)不能達(dá)到飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，我們亟需研發(fā)新的處理技術(shù)對(duì)飲用水進(jìn)行深度處理，因而相關(guān)技術(shù)也應(yīng)運(yùn)而生。本文主要介紹了幾種常見的飲用水深度處理技術(shù)及它們的組合應(yīng)用，如膜分離技術(shù)、臭氧活性炭技術(shù)等。

關(guān)鍵詞：飲用水；深度處理；膜分離技術(shù)；臭氧活性炭技術(shù)

中圖分類號(hào)：K928.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文件編號(hào)：2095-672X（2017）03-0105-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2017.03.053

Abstract：Bacteria and turbidity are the main treatment objects of traditional drinking water treatment technology. With the rapid development of economy and the pollution of industry and life， organic matter and ammonia nitrogen have become the main pollutants in drinking water. The state has also developed a more stringent drinking water quality standard， the traditional technology to deal with the water quality can not meet the drinking water quality standards， we need to develop new treatment technology for deep treatment of drinking water， the relevant technology also came into being. This paper introduces several common drinking water treatment techniques and their combined applications， such as membrane treatment technology and ozone activated carbon technology.

Keywords：drinkingwater；advancedtreatment；membranetreatmenttechnology；ozone activated carbon technology

我國(guó)地大物博，水資源豐富，但人居占有量只有全世界平均值的1/4。近些年，隨著農(nóng)藥、化肥等的大量使用及工業(yè)的快速發(fā)展及污水處理系統(tǒng)的不完善，水中的有機(jī)污染物種類及含量日益增加，我國(guó)水污染問題越來越嚴(yán)峻 [1]。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，全世界11億人正在飲用受污染水源的水，長(zhǎng)期飲用這種水會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生嚴(yán)重的危害[2]。研究發(fā)現(xiàn)，惡性腫瘤等疾病都與水質(zhì)污染有關(guān)，每天約6000名兒童由于飲用不潔水體而死亡。為此，我國(guó)飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的制定也越來越嚴(yán)格，更加重視農(nóng)藥等有毒有害物、消毒副產(chǎn)物、砷、鉛及微生物的健康風(fēng)險(xiǎn)。傳統(tǒng)的飲用水處理工藝是混凝、沉淀、過濾及消毒，主要處理的是細(xì)菌、濁度及色度等，但不能有效去除臭味、有機(jī)物、氨氮、藻類及內(nèi)分泌干擾物等，且傳統(tǒng)的氯消毒會(huì)產(chǎn)生“三致”消毒副產(chǎn)物，還存在管網(wǎng)二次污染及出水不穩(wěn)定等問題[3]。針對(duì)這些問題，我們需要研究出更合理的飲用水處理技術(shù)，通過大量研究，國(guó)內(nèi)外的研究者研究出多種飲用水深度處理技術(shù)，下面主要介紹介紹膜分離技術(shù)、活性炭技術(shù)及臭氧-活性炭技術(shù)：

1 膜分離技術(shù)

膜分離技術(shù)是根據(jù)兩相之間的濃度、電位及壓力的不同，將水與污染物質(zhì)分離，達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。該技術(shù)與常規(guī)技術(shù)相比具有占地面積小、投藥量少甚至沒有、可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等一系列優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。根據(jù)分離膜孔徑的不同，可以分為以下幾種，詳見表1。

由上表可知，反滲透膜幾乎能去除懸浮物、細(xì)菌及有機(jī)物在內(nèi)的一切污染物質(zhì)，李紹峰等[4]研究發(fā)現(xiàn)，反滲透膜對(duì)AOC的去除率在76%～87%之間，TOC的去除率高達(dá)93%，但同時(shí)也會(huì)將人體必需的礦物質(zhì)和微量元素也去除了，雖已成被應(yīng)用于純水制作中，但長(zhǎng)期飲用不利于人的礦物質(zhì)吸收。相對(duì)其它種類的膜，它的成本高且易被污染。納濾膜的水通量高、相較反滲透膜能耗低、對(duì)Mg2+、Ca2+的去除率高達(dá)90%甚至更高，總鹽去除率也在50%到70%之間，同時(shí)可以去除消毒副產(chǎn)物、細(xì)菌、蛋白質(zhì)、溶解性有機(jī)物等，同時(shí)還可以保留部分礦物質(zhì)，是目前飲用水深度處理膜分離技術(shù)中的首選膜，如利用卷式芳香族聚酰胺類復(fù)合納濾膜的膜分離就是非常常見的一種飲用水深度處理技術(shù)。

超濾膜[5]可去除水中的蛋白質(zhì)、細(xì)菌、病毒等物質(zhì)，但不能去除金屬離子，必須和其它技術(shù)組合使用，才會(huì)使飲用水水質(zhì)達(dá)標(biāo)。微濾膜幾乎不能去除病毒及小分子有機(jī)物，不適合飲用水的深度處理，Siddiqui 等的研究也證明了這點(diǎn)。

由于生物污染及吸附污染等原因，膜會(huì)出現(xiàn)污染現(xiàn)象。目前，常用反沖洗及化學(xué)清洗等方法對(duì)膜進(jìn)行清洗。關(guān)于膜污染，也是研究的一個(gè)熱點(diǎn)和難點(diǎn)。實(shí)際應(yīng)用中，我國(guó)的馬脊梁煤礦就采用了預(yù)處理與膜分離技術(shù)相結(jié)合的方式制作飲用水，山東長(zhǎng)島南隍城納濾工程也利用了該深度處理技術(shù)將海水轉(zhuǎn)化為淡水。

2 活性炭吸附技術(shù)

作為飲用水深度處理中最成熟有效的技術(shù)之一，活性碳吸附技術(shù)可有效去除水中有機(jī)物，完善飲用水常規(guī)處理技術(shù)?；钚蕴?jī)?nèi)部有巨大的比表面積及孔隙率，微孔吸附作用是活性炭去除有機(jī)物的主要機(jī)理?；钚蕴坑挚杉?xì)分為煤質(zhì)活性炭、果殼活性炭及木質(zhì)活性炭。對(duì)杭州某個(gè)水廠進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)：活性炭對(duì)COD的去除率在10%到70%之間，對(duì)濁度的去除率在30%到80%之間，對(duì)TOC的去除在15%到40%之間。從20世界50年代活性炭被用于去除飲用水中的色度及臭味以來，在我國(guó)，活性炭一般與其它工藝聯(lián)用應(yīng)用于大量的飲用水處理工藝中。深圳梅林水廠及1975年建成的白銀某水廠就是利用該技術(shù)處理自來水。

除上述介紹的，還有超聲空化技術(shù)、吹脫技術(shù)、生物預(yù)處理技術(shù)、預(yù)氧化技術(shù)、紫外線消毒技術(shù)及光催化氧化技術(shù)等，這里就不一一闡述了。實(shí)際生產(chǎn)中，由于各種處理技術(shù)都有自己的不足，故可以將這些處理技術(shù)進(jìn)行組合使用，揚(yáng)長(zhǎng)避短，最大程度的發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。下面介紹了一種常見的組合技術(shù)：臭氧-活性炭技術(shù)。

3 臭氧-活性炭技術(shù)

臭氧具有強(qiáng)氧化性，能在水中分解為羥基自由基，將有機(jī)物氧化成小分子有機(jī)物，反應(yīng)速度快且不產(chǎn)生有害物質(zhì)。且有除臭、脫色的功效。臭氧-活性炭技術(shù)是1961年在歐洲最先使用，該技術(shù)將臭氧氧化技術(shù)、活性炭吸附技術(shù)等組合在一起。臭氧氧化技術(shù)與活性炭技術(shù)非?；パa(bǔ)，在一起能發(fā)揮彼此的優(yōu)勢(shì)，先對(duì)飲用水進(jìn)行臭氧預(yù)氧化，使水中的有機(jī)物及其他還原性物質(zhì)得到氧化，提高活性炭濾池進(jìn)水可生化性的同時(shí)也降低了活性炭濾池的有機(jī)負(fù)荷。Takeuchi等人通過研究發(fā)現(xiàn)，臭氧-活性炭工藝中，水樣經(jīng)臭氧氧化后，BOD/COD增加了0.23，極大的改善了水樣的可生化性。西方國(guó)家水廠資料統(tǒng)計(jì)表明，該工藝中活性炭使用壽命是單獨(dú)使用活性炭的6倍，且對(duì)有機(jī)物的去除能力也大大增加，大約是10倍之高。尤其我國(guó)已經(jīng)研制出比國(guó)外更低價(jià)高效的優(yōu)質(zhì)活性炭，相信在不久的將來，通過我們研究的深入，臭氧-活性炭技術(shù)會(huì)在我國(guó)有更廣泛的應(yīng)用。目前，昆明水廠、北京田村山水廠及上海周家渡水廠等都有應(yīng)用該技術(shù)進(jìn)行飲用水的深度處理。

當(dāng)然，除了臭氧-活性炭，還有其它組合技術(shù)也取得了很好的凈水效果，如臭氧-紫外線消毒技術(shù)、活性炭-膜技術(shù)等，這里亦不一一闡述了。

4 結(jié)論

工業(yè)的快速發(fā)展及農(nóng)藥、化肥的大量使用，有機(jī)物及氨氮變成我國(guó)飲用水的主要污染物，我國(guó)也制定更嚴(yán)格的飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。傳統(tǒng)的飲用水處理工藝已經(jīng)滿足不了現(xiàn)在的水質(zhì)要求了，為此，我們需要對(duì)飲用水進(jìn)行更深度的處理。目前，一系列的飲用水深度處理技術(shù)出現(xiàn)并在實(shí)際中得到應(yīng)用。本文主要介紹了幾種常見的飲用水深度處理技術(shù)及組合技術(shù)，如膜分離技術(shù)、生物預(yù)處理技術(shù)、超聲空化技術(shù)、光氧化技術(shù)、吹脫技術(shù)、臭氧-活性炭技術(shù)及活性炭-膜技術(shù)等。以期為后續(xù)的飲用水深度處理技術(shù)的研究提供系統(tǒng)的理論指導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)

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[5]董秉直，曹達(dá)文，劉遂慶，等.超濾膜活性炭用于優(yōu)質(zhì)飲用水生產(chǎn)工藝試驗(yàn)研究[J].給水排水，2001，27（1）：15-19.

收稿日期：2017-05-05

作者簡(jiǎn)介：馬衛(wèi)明（1976-），男，大專，上海金山自來水有限公司總經(jīng)理，研究方向?yàn)槌鞘猩铒嬘盟⒆詠硭?。