农村饮水中常用水处理技术分析

2011-02-15陈波

中国水利 2011年3期

关键词：液氯二氧化氯分子筛

陈波

（水利部机关服务局新水天润公司，100053，北京）

农村饮水中常用水处理技术分析

陈波

（水利部机关服务局新水天润公司，100053，北京）

农村饮水安全；水处理技术；分析

获得安全饮用水是人们健康的有效保障。全国正在实施的农村饮水安全工程是实现这一保障的重要举措，采取适宜的水处理技术，对实现这一保障目标至关重要。本文梳理了“十一五”期间承担的“农村安全供水集成技术研究与示范”项目中分析研究的农村饮水不安全问题主要类型，对这些类型的水采取了相应的处理技术，并对这些技术进行比较分析。

一、常规饮用水消毒技术

农村分散供水和大部分集中供水无消毒措施，很大部分农村人口饮用水大肠杆菌超标，饮用水消毒的普及是饮水安全的基本保证。

1.液氯消毒工艺

氯消毒工艺已有上百年历史，目前已经达到高度自动化的程度。向水中注入氯气（或液氯）以消除水中的细菌，这一手段在杀灭肠道传染病等方面发挥了重要作用。但氯气本身是一种能够严重威胁人体健康的有毒物质。氯在杀死水中某些细菌的同时，能与水中的一些有机物产生反应，形成卤化有机化合物，如三氯甲烷，是一种国际上公认的强致癌物质。对氯消毒工艺进行改进可以减少三氯甲烷的生成。尽管氯消毒有其缺点，但消毒效果好，目前还没有能全部代替它的消毒剂。液氯消毒适合于农村集中供水消毒，采用此方法时应加强工艺管理，注意提高工艺。

2.次氯酸钠水消毒处理技术

在所有的消毒剂中，液氯最为经济。但是，由于液氯运输、管储方面不安全，而且在投加时因气体同水体的溶解性较低，氯气瓶气压不断变化，存在投加计量不够准确的问题。氯气扩散性极强，对环境存在毒害作用。次氯酸钠液是一种广泛用于包括自来水、中水、工业循环水、游泳池水、医院污水等各种水体的消毒剂。同其他消毒剂相比，次氯酸钠液非常具有优势。它清澈透明，互溶于水，彻底解决了像臭氧等气体消毒剂因难溶于水而不易做到准确投加的技术问题；也没有液氯、二氧化氯等药剂时常具有的跑、泄、漏、毒等安全隐患。它不仅消毒效果好，投加准确，操作安全，使用方便，易于储存，还可以在任意环境工作状况下投加，适用于农村小型集中供水消毒。

3.二氧化氯水消毒处理技术

二氧化氯（ClO2）是一种高效强力广谱杀菌剂。其杀菌原理及性能在于二氧化氯能快速透过微生物的细胞壁和细胞膜，氧化破坏其中的生物酶或氨基酸，从而杀灭微生物。二氧化氯还能有效杀灭多数藻类。与氯相比，二氧化氯杀菌效果受pH值影响小，能在pH值6~9的范围有效杀灭微生物，因此用于循环冷却水等碱性水体处理时，二氧化氯比其他氯系消毒剂效果更好。

二氧化氯是一种黄绿色气体，具有与氯相似的刺激性气味，不稳定，其在空气中的浓度大于10%时易于发生爆炸，温度升高、曝光或与有机物接触时也会发生爆炸。二氧化氯的挥发性较大，稍一曝气即从溶液中逸出。二氧化氯不宜储存，在实际应用中只能使用二氧化氯发生器现场制备。二氧化氯发生器适合于农村集中供水消毒。

二、苦咸水的有关处理技术

全国饮用苦咸水的人口有3 800万人。苦咸水中含有大量硫酸盐和氯化钠，口感苦咸。人们如长期饮用苦咸水会影响身体健康。

1.离子交换处理技术

如果水中的硫酸盐和氯化钠浓度在350mg/L以下，可以使用阴、阳极离子交换吸附来达到脱盐的目的。

2.电渗析水处理技术

电渗析法是20世纪用于海水淡化和咸苦水处理的一种装置，原理是将具有选择透过性的阴阳离子膜放在电渗析槽中,一种膜允许阴离子透过但排斥阳离子,另一种膜则相反,在电场的作用下水中的阴阳离子被膜分离出来而被去除,电渗析法的费用较反渗透法低。

3.反渗透水处理技术

对城镇和农村社区而言，实行直饮水终端供应是最安全的方法。饮水机、桶装水在20世纪90年代末进入普通百姓家庭。而作为一种新兴产品，纯水机可以过滤掉自来水中的各种其他物质，经纯水机处理的水是纯净水。鉴于此，自来水终端制水机（直饮机）只需将直饮机安装在自来水龙头上，即可通过微孔过滤、超滤、纳滤、反渗透（RO膜技术）等系列程序达到健康饮用水标准，灵活方便，现制现喝。采用RO膜技术的直饮机是安全的饮用水处理方式。

反渗透水处理技术产品适用于机关、团体、学校、部队、家庭、医院、农村和城镇社区，25 L直饮水总成本（包括电费、水费、耗材及机器折旧）一般为0.5元/桶。

三、有毒物质的分子筛水处理技术

饮水中有毒物质含量超标往往是某个单项或某几项指标。分子筛结构滤芯可用于处理饮用水中超标的有毒物质。

用分子筛结构滤芯进行自来水深度净化处理，不仅可有效去除水中的物理污染和微生物污染，而且可高效去除水中各种类型的化学污染。分子筛结构滤芯是采用具有特殊物理化学性能的天然矿物原料精制而成的，具有亚微型微过滤、分子筛广谱吸收和静电动力吸附三大技术特点。经分子筛结构滤芯深度处理后的水，符合我国生活饮用水国家标准。对有机物、农药和杀虫剂的去除率均达到98%以上，铅的去除率达到96.2%，汞的去除率达到98.8%，亚硝酸盐氮的去除率达到99.7%。分子筛水处理技术适用于单项或某几项超标水的处理。

四、饮用水中的除氟技术

饮水型氟中毒在我国除上海市和海南省外，其他各省（自治区、直辖市）均有不同程度的发生。除氟方法概括起来有三大类：

1.沉淀法

在水中加入铝盐或生石灰来沉淀水中的氟，此法的投药量大，除氟不彻底，仅限于工业使用。

2.吸附和离子交换法

常用的有除氟炭(骨炭)净水组件法、活性氧化铝法、沸石(分子筛)及离子交换树脂法等。具有特殊吸附和交换作用的这一类吸附剂，吸附饱和后还可再生，是其他方法不可相比的。

运用活性氧化铝和除氟炭净水组件法除氟已有相当长的时间，就单纯除氟而言仍然是一种广泛使用的方法，它对氟有选择性的去除而且不吸附其他离子，对水质前置处理的要求不十分严格，因此被广泛应用。其缺陷在于活性氧化铝对氟的吸附量比除氟炭净水组件低几倍，并且吸附饱和后再生工艺复杂困难，处理后的水增加了铝离子和硫酸根离子，使水有苦涩的感觉。最大的负面影响还在于铝离子可增加患老年性痴呆的危险。沸石和离子交换法因技术落后，对氟的吸附量低，处理后水价成本高，现已很少使用。

3.骨炭法

除氟炭与羟基磷酸钙为同类产品，也有学者认为骨炭就是未纯化的羟基磷酸钙，这种制剂在除氟过程中不给水体增加其他物质，是目前除氟中最常选用的方法。其对氟有非常优良专一的选择性吸附作用，比活性氧化铝的吸附量高出数倍，处理过的水不增加其他离子，完全满足了除氟后饮用水卫生、安全的要求。其对水的利用率也非常高，几乎100%，属节约环保型方法。其设备可大可小，可根据客户用水量任意选择设备大小进行组装，不受有无电源及时间、空间、单位和家庭的限制，属于多环境适用型。还可用全自动除氟调控装置和氟化物检测试剂盒等多项专利技术进行质量控制和运行管理，运行费用比反渗透法低50%以上，水价成本远低于其他方法。因此具有较大的竞争力，现在已规模化生产的骨炭氟吸附容量比以前市场销售的产品高出近1倍。