飲水的處理工藝技術(shù)分析

張茂松

摘要：水環(huán)境的惡化、需水量的增長、海水等成為飲用水的待用水源、環(huán)境危機(jī)、能源危機(jī)、可持續(xù)性發(fā)展的理念、以及人們對(duì)優(yōu)質(zhì)健康飲用水的渴求等因素，都對(duì)飲用水處理技術(shù)提出了新的要求。

關(guān)鍵詞：水處理 工藝 研究

1 混凝工藝

混凝工藝主要去除水中的懸浮顆粒、濁度和消毒副產(chǎn)物（DBPS）的前驅(qū)物質(zhì)—天然有機(jī)物（NOM）。其效果與混凝藥劑品種、投加量、pH值、攪拌程度、混凝劑和助凝劑投加順序、原水特性等因素有關(guān)。快速劇烈的混合，利于混凝藥劑擴(kuò)散和水中膠體的脫穩(wěn)。當(dāng)水中有污染或污染較輕的情況下，可采用強(qiáng)化混凝或二次混凝達(dá)到預(yù)期效果。

2 沉淀

沉砂池去除污水中泥砂等粗大顆粒，有平流沉砂池和曝氣沉砂池；沉淀池除去有機(jī)和無機(jī)可沉懸浮物和膠體混凝物?？煞譃槠搅鞒恋沓睾托惫艹恋沓?，一般以斜管沉淀池性能為佳。

3 水的過濾

集常規(guī)過濾、顆粒活性炭吸附與生物膜氧化技術(shù)于一體的生物過濾，可有效去除水中氨氮、鐵錳、有機(jī)物及濁度。改善和提高了飲用水的生物穩(wěn)定性和安全性，且運(yùn)行可靠、投資省、運(yùn)行費(fèi)用低。但尚需解決：①控制進(jìn)入輸配水管網(wǎng)的最大可生物降解有機(jī)物質(zhì)（BOM）的濃度；②生物過濾的最佳反沖洗標(biāo)準(zhǔn)；③非生物顆粒對(duì)生物膜性能可能產(chǎn)生的影響；④慢速生物降解有機(jī)物的去除機(jī)理與條件；⑤水中有機(jī)物與氨氮共存的情況下，氨氮對(duì)有機(jī)物降解的影響；鐵、錳共存的情況下，鐵的存在對(duì)除錳的影響。生物過濾替換傳統(tǒng)過濾，是減少飲用水有機(jī)污染、提高飲用水的安全性與生物穩(wěn)定性的客觀需要。

4 消毒

①氯氣消毒法除不能盡除水中有機(jī)物，易生成“三致”氯代物外，其產(chǎn)品水的味覺與嗅覺的不佳；由于長期使用，細(xì)菌產(chǎn)生了抗藥性,使氯氣的用量逐年增加。②二氧化氯消毒技術(shù)：相對(duì)于臭氧和氯消毒，殺菌能力更強(qiáng)，剩余量更穩(wěn)定，作用更持久，消毒后不產(chǎn)生有毒的三氯甲烷等氯化有機(jī)物，并能有效地控制出水的色度、嗅味，還可沉淀水中的鐵、錳等，因此用量少、作用快、殺菌率高。但成本較氯高；不易壓縮儲(chǔ)存，只能在使用現(xiàn)場制造。常用于代替預(yù)氯處理或（混凝沉淀）前加氯，即作為第一次消毒及氧化。③臭氧氧化技術(shù)：通過臭氧與其它消毒劑比較研究后得出以下結(jié)論：從消毒效果看，臭氧＞二氧化氯＞氯＞氯胺。而從消毒后水的致突變性看則氯＞氯胺＞二氧化氯＞臭氧。由此可顯示出臭氧消毒的優(yōu)點(diǎn)。國際上已普遍應(yīng)用，特別是法國普及率很高。但由于臭氧對(duì)細(xì)菌有顯著的后增長效果，因此近來人們注意將臭氧與其它凈水技術(shù)結(jié)合使用：如臭氧一氯、臭氧-紫外線消毒、臭氧與生物活性炭（O3·BAC）等，能獲得滿意的殺菌效果。④光氧化技術(shù)：利用在可見光或紫外光照射作用下，產(chǎn)生氧化能力極強(qiáng)的OH基，進(jìn)行復(fù)雜反應(yīng)，將有機(jī)物高效去除。光激發(fā)氧化技術(shù)是以O(shè)3、H2O2、O2和空氣等作為氧化劑，將氧化劑的氧化作用和光化學(xué)輻射相結(jié)合，其氧化效果要比單獨(dú)使用UV或O3、H2O2、O2好得多。⑤光催化氧化技術(shù)：使用過渡金屬氧化物TIO2等為代表的催化劑而進(jìn)行的光敏氧化反應(yīng)，產(chǎn)生的OH，具強(qiáng)氧化性、對(duì)分解作用對(duì)象無選擇性及最終可使有機(jī)物完全礦化,耗氧速度不高、反應(yīng)速率受水溫變化影響較小、PH值變化對(duì)催化劑活性沒有影響,但處理費(fèi)用高，設(shè)備復(fù)雜,在經(jīng)濟(jì)上還只限于小水量規(guī)模的處理。催化劑的中毒情況和再生仍需研究，TIO2粉末顆粒細(xì)微、不便回收；光浪費(fèi)嚴(yán)重；效率相對(duì)較低；缺乏殘余消毒能力。⑥高錳酸鉀氧化：能有效去除水中的多種有機(jī)污染物；能顯著控制氯化消毒副產(chǎn)物；用于預(yù)處理，可以破壞氯仿和四氯化碳的前驅(qū)物質(zhì)，并有一定的色、嗅、味的去除效果。缺點(diǎn)是：對(duì)高分子量、高沸點(diǎn)有機(jī)污染物，去除效果很差；KMNO4投加量控制不當(dāng)時(shí)會(huì)引起水的色度和濁度增加；另外,反應(yīng)中生成MNO2產(chǎn)生了額外的污泥。高錳酸鉀與粒狀活性炭聯(lián)用，由于相互促進(jìn)的協(xié)同作用，對(duì)原水表現(xiàn)出優(yōu)良的去除效果。⑦高鐵酸鉀氧化：通過其強(qiáng)烈的氧化作用，殺死了菌體，它集消毒、絮凝、氧化、吸附及助凝于一體，具有殺毒效果好、功能多、安全性好、應(yīng)用廣的優(yōu)點(diǎn)，但高鐵酸鉀不穩(wěn)定，難于制備。⑧磁化消毒：利用磁場降解水中的污染物。其影響因素有：磁場力、水流流速、流體與磁體表面的接觸面積、懸浮顆?；蛐跄w的粒徑、懸浮顆粒的磁化率等。磁分離設(shè)備簡單、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、處理量大,不受自然溫度的影響。用于水的殺菌消毒處理、不會(huì)產(chǎn)生有害的副產(chǎn)品、能同時(shí)凈化多種污染、可處理礦化度較高的水源、可去除那些耐藥性和毒性很強(qiáng)的病原微生物、細(xì)菌以及一些難降解的有機(jī)物等。通過投加磁種和混凝劑，可使各種性質(zhì)的弱磁性微細(xì)顆粒甚至半膠體顆粒在高梯度磁場中能得到高效去除。但是，由于剩磁作用，被吸附的磁性顆粒難以被沖洗干凈，影響著下一周期的工作效率。⑨電化學(xué)氧化：通過電極產(chǎn)生具有滅菌作用的活性物質(zhì)以及水分子在電流作用下形成電子活化水，二者協(xié)同作用達(dá)到殺菌的效果。滅菌效果與電流密度、電極類型及滅菌時(shí)間有關(guān)。優(yōu)點(diǎn)在于，整個(gè)過程僅需要電流作用，且反應(yīng)在室溫條件下即可進(jìn)行。缺點(diǎn)是當(dāng)水中溶解物質(zhì)濃度太低時(shí)，反應(yīng)較慢；電極材料較昂貴。在歐洲，電化學(xué)氧化法在水的消毒和有害廢棄物的處理等方面有越來越多的應(yīng)用。⑩生物活性碳技術(shù)：是物理吸附和生物降解的簡單組合。吸附飽和的生物活性碳在不需要再生的情況下，可利用其生物降解能力，繼續(xù)發(fā)揮控制污染物的作用，與原先單獨(dú)使用活性碳吸附工藝相比，出水水質(zhì)得到提高，也增加了水中溶解性有機(jī)物的去除，從而降低了氯化時(shí)的Cl2投加量,降低了CHCl3的生成量，而且延長了活性碳的再生周期，減少運(yùn)行費(fèi)用。

5 深度處理工藝

深度處理通常是指在常規(guī)處理工藝以后，采用適當(dāng)?shù)奶幚矸椒?，將常?guī)處理工藝不能有效去除的污染物或消毒副產(chǎn)物的前體物加以去除,提高和保證飲用水質(zhì)。顯而易見,較之傳統(tǒng)工藝，深度處理成本大，代價(jià)高。深度處理國外應(yīng)用較為普遍，我國尚處于起步階段，大部分老水廠均未采用深度處理，只是部分新水廠采用了活性炭吸附處理。常見深度處理技術(shù)還有：化學(xué)氧化、空氣攪拌、生物法、膜技術(shù)及新型合成吸附劑等。粒狀活性炭吸附法能有效地去除水中有機(jī)污染物，但對(duì)重金屬離子的去除能力有限?；瘜W(xué)氧化法與光化學(xué)氧化法也只對(duì)水中有機(jī)污染物有效。納濾、超濾、微濾能有效地去除水中懸浮物、膠體、大分子有機(jī)物、細(xì)菌與病毒,但不能去除水中的小分子有機(jī)物。反滲透系統(tǒng)能夠有效地去除水中的重金屬離子、有機(jī)污染物、細(xì)菌與病毒，并能將對(duì)人體有益的微量元素、礦物質(zhì)（如鈣、磷、鎂、鐵、碘等）一并去除干凈。吹脫技術(shù)能有效去除揮發(fā)性有機(jī)物，但對(duì)難揮發(fā)性有機(jī)物去除效果很差。用于去除水中低濃度揮發(fā)性的有機(jī)物，去除效果隨溫度的升高而增加。在飲用水深度處理中，吹脫法費(fèi)用低，約為活性碳運(yùn)行費(fèi)用的1/2～1/4。

6 小結(jié)

水環(huán)境的惡化、需水量的增長、海水等成為飲用水的待用水源、環(huán)境危機(jī)、能源危機(jī)、可持續(xù)性發(fā)展的理念、以及人們對(duì)優(yōu)質(zhì)健康飲用水的渴求等因素，都對(duì)飲用水處理技術(shù)提出了新的要求。面對(duì)資源性缺水、水質(zhì)性缺水、生活污水以及供水水質(zhì)的變化等不同情況，如何合理凈化污水，如何采用適當(dāng)加工方法，去除水中的礦物質(zhì)、有機(jī)成分、有害雜質(zhì)及微生物等，同時(shí)又在一定程度上保留了人體健康所必須的各種微量元素和礦物質(zhì)，獲得沒有任何添加物（臭氧除外）可以直接飲用的水，正是飲用水處理技術(shù)的目的所在。近年來，傳統(tǒng)飲用水處理技術(shù)的改進(jìn)和深度處理的迅猛發(fā)展，使優(yōu)質(zhì)飲用水成為可能。