水污染與中國凈水技術發(fā)展

陳秀峰

摘 要：本文闡述了我國飲用水面臨的水質污染問題，包括無機化合物污染、合成有機化合物污染、微生物污染和環(huán)境激素污染。在此基礎上總結了中國凈水技術，包括超濾凈水技術、電去離子凈水技術、氣浮凈水技術、生態(tài)混凝土污水處理技術和膜處理工藝技術。建議加強對不同地區(qū)水質污染的調(diào)查，加強對環(huán)境激素污染等新污染問題的調(diào)研，加強凈水技術的綜合集成研究。

關鍵詞：凈水技術；發(fā)展；中國

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.23.019

1 面臨的水污染問題

水污染問題已成為當今社會廣泛關注的問題。水污染危害眾多。

危害一：危害人體健康。水污染直接影響飲用水源的水質。當飲用水源受到污染時，而相關水處理部門卻不能很好的解決這一污染，這將會導致如腹水、腹瀉、腸道線蟲、肝炎、胃癌、肝癌等很多疾病的產(chǎn)生?？傊?，水污染危害人體健康是多方面的，也是不能被忽視的。

危害二：降低農(nóng)作物的產(chǎn)量和質量。由于污水提供的水量和肥分，很多地區(qū)的農(nóng)民，有采用污水灌溉農(nóng)田的習慣。含有毒有害物質的廢水污染了農(nóng)田土壤，造成作物枯萎死亡，使農(nóng)民受到極大的損失。

危害三：影響漁業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)量和質量。漁業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)量和質量與水質直接緊密相關。淡水漁場由于水污染而造成魚類大面積死亡事故，已經(jīng)不是個別事例，還有很多天然水體中的魚類和水生物正瀕臨滅絕或已經(jīng)滅絕。海水養(yǎng)殖事業(yè)也受到了水污染的破壞和威脅。

危害四：制約經(jīng)濟的發(fā)展。由于作為社會經(jīng)濟支柱的工業(yè)需要利用水作為原料或洗滌產(chǎn)品和直接參加產(chǎn)品的加工過程，水質的惡化將直接影響產(chǎn)品的質量。而水污染不論是對于人類健康的影響，還是對于農(nóng)業(yè)，漁業(yè)和其他副業(yè)的影響，都是在很大程度上影響里經(jīng)濟的發(fā)展。

目前全球使用的化學品超過60000種，其中70%可能對健康有害。按污染種類劃分，可以把水污染分為無機化合物污染（IOCs）、合成有機化合物（SOC）污染、微生物污染和環(huán)境激素污染。

2 凈水技術當前面臨的主要問題

我國凈水技術主要面臨的主要問題如下：

（1）盡管給水事業(yè)近年來得到了較快的發(fā)展，但發(fā)展還是很不平衡。根據(jù)統(tǒng)計目前全國仍約有300個城市缺水，其中100多個城市嚴重缺水。此外，廣大農(nóng)村隨著經(jīng)濟和社會的發(fā)展，對自來水的供應要求也越來越迫切，也是供水量需要增長的一個重視方面。

（2）水資源的缺乏，我國水資源人均占有量為世界的1/4.被列為世界13個貧水國之一，而且由于地域分布和時空分布的不平衡，在我國北方地區(qū)缺水更嚴重，我國北方廣大地區(qū)水資源僅占全國的8-10%，矛盾更為突出。經(jīng)濟活躍的南方地區(qū)水質型資源缺水嚴重。

（3）水源水質污染嚴重，在我國七大水系中，海河水系污染嚴重，劣V類水質斷面占50%以上；遼河水系總體水質較差，劣V類水質斷面占40.6%；黃河水系總體水質較差，支流污染普遍嚴重；淮河干流以Ⅳ類水體為主，支流及省界河段水質仍然較差；松花江水系以Ⅳ類水體為主。珠江和長江干流雖以Ⅱ類水體為主，但城市江段的污染也很嚴重。

（4）供水水質目標隨著人民生活水平的提高而提高，國家衛(wèi)生部新的《生活飲用水衛(wèi)生規(guī)范》實施，提出了更高的水質目標，對凈水技術提出了新的要求。

（5）建設資金的短缺，由于需要建設和改造的項目很多，規(guī)模有很大，資金籌措成為突出矛盾，同樣對凈水技術提出了更高的要求，必須使有限資金發(fā)揮更大的效益。

針對上述實際問題，加快凈水技術的發(fā)展，提高凈水技術水平是推動我國水業(yè)發(fā)展的強有力支撐。

3 中國凈水技術的發(fā)展

3.1 超濾凈水技術的提出和發(fā)展

超濾（UF）是在靜壓差推動力作用下進行溶質分離的膜過程，超濾可分離溶液中的微粒、蛋白質、膠體和大分子等等，處理范圍廣泛，與反滲透相重疊（在小孔徑范圍內(nèi)），與微孔過濾相重疊（在大孔徑范圍內(nèi)），可分離組分直徑為0.005至10μm范圍。研究證明超濾膜仍然具有很好的分離效果，對于溶質和溶劑分子均小于膜孔徑的溶液。而眾所周知，超濾膜的截留機理主要是物理篩分作用，對此最好的解釋是膜的孔徑和膜表面的化學特性分別起著不同的截留作用。

原水在進入反滲透系統(tǒng)之前先進行預處理，水質達到要求后再經(jīng)加壓泵進入膜組件。預處理方案的選擇主要依據(jù)是原水的水質情況進行選擇，現(xiàn)在一般采用超濾作為反滲透的預處理。

超濾技術是伴隨著反滲透技術的日漸成熟而逐漸發(fā)展起來的。具體時間事件見表1。

3.2 電去離子凈水技術的提出和發(fā)展

電去離子凈水技術（electrodeionization）是一種脫鹽新工藝，一種將電滲析和離子交換相結合的新工藝，縮寫為EDI。電去離子凈水技術發(fā)展具體時間見表2。

電去離子凈水技術在我國被稱為填充床電滲析。國外一些專家的分析與論證表明， 采用EDI和反滲透（RO）組合工藝在當今的水處理脫鹽系統(tǒng)中，可確保獲得最佳的水處理工藝性能。

3.3 氣浮凈水技術的提出和發(fā)展

氣浮法的產(chǎn)生開始于選礦，是一種高效、快速的固液分離技術。它的原理是，在水中通入或在水中產(chǎn)生大量的微細氣泡，使其粘附于雜質絮粒上，造成密度小于水的，依靠浮力使其上浮于水面，從而實現(xiàn)固液分離。根據(jù)氣泡的產(chǎn)生方式不同，氣浮過程可分為電解（凝聚）氣浮、布氣氣浮和溶氣氣浮，其中的部分回流式壓力溶氣氣浮它在某些方面可以作為替代沉淀的新技術，是水處理最常用的工藝。

3.4 生態(tài)混凝土污水處理技術的提出與發(fā)展

關于生態(tài)混凝土的凈水機理國外進行了較多的研究，生態(tài)混凝土（Eco-Concrete）污水處理技術是20世紀90年代國外開始研究的一項新技術。所謂生態(tài)混凝土是一類具有特殊結構與表面特性的特種混凝土。因為在混凝土內(nèi)具有大量的連通孔，具有良好的透水性。但是由于第一，污水中的固體物質沉積在混凝土上，迅速堵塞了大孔混凝土的孔隙，使其失去凈水功能；第二，普通大孔混凝土凈水效果還不夠理想；第三，混凝土在流動水中鈣離子大量流失，使水泥水化產(chǎn)物分解，造成強度降低，直至破壞，混凝土的耐久性不夠；第四目前還沒有設計出合理使用生態(tài)混凝土的實際工程應用方法和如何確定其凈水效果等等原因。因此，國外至今沒有取得實際應用，

3.5 膜處理工藝技術的提出與發(fā)展

半透膜又稱分離膜或濾膜，膜壁上布滿小孔。膜分離技術是指不同粒徑分子的混合物在在分子水平上通過半透膜時實現(xiàn)選擇性分離的技術。膜分離技術是一種節(jié)省能源的分離技術，它的最大特點是僅靠一定的壓力作為驅動力就能獲得很高的分離效果，在分離過程中不伴隨有相的變化。

微濾是一種精密過濾技術，已在飲用水深度處理中得到了廣泛的應用，主要用于過濾 0.1～10μm大小的細菌、懸浮顆粒和膠體物質；超濾主要用于去除孔徑范圍為 0.05～1μm的固體顆粒、懸浮物、大分子有機物和膠體；納濾操作壓力通常為 0.5MPa～1.0MPa，是介于反滲透與超濾之間的一種新型的壓力驅動膜分離技術。納濾膜具有離子選擇性，它對二價離子的去除率高，為95%以上，但對一價離子的去除率較低，為40%～80%；反滲透膜法的原理是依據(jù)其他物質不能透過反滲透膜在高于溶液滲透壓的作用下，從而將這些物質和水分離開來。

目前，第一，由于超濾膜工藝在運行過程中所需的操作壓力要遠小于納濾與反滲透；第二，由于超濾膜的孔徑要比微濾膜小，出水水質要好于微濾，所以我國國內(nèi)所采用的膜處理工藝中主要以超濾膜工藝為主，正因為如此，超濾膜工藝的發(fā)展前景很被看好。

4 結語

人們對生活質量要求日益提高，隨之對飲用水水質的要求也日益提高，因此對水處理工作者提出了更大的挑戰(zhàn)。由于不同地區(qū)、不同水源面臨的水污染問題有所差異，而水質不同應采取不同的凈水技術，因此加強對水質污染的調(diào)查研究極為重要。建議加強對近幾年國內(nèi)外突現(xiàn)的新污染問題的調(diào)查研究。

另外，水處理工作者今后應加強凈水技術的綜合集成研究，而不是簡單單一的凈水技術的研究和應用。這就需要加強與水處理有關的不同專業(yè)、不同學科之間的合作，運用現(xiàn)有的各種相關水處理技術，加以優(yōu)化組合。例如與微生物學合作，建立新的微生物指數(shù)以監(jiān)控水質等；與毒理學協(xié)作，以確認水中某些微量物質是否造成對健康的影響。

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