苦咸水的致病风险与处理技术

□胡润停（河南省科达水利勘测设计有限公司）

0 引言

据水利部、国家发展改革委员会、卫生部2004年11月-2005年6月对全国30个省、自治区、直辖市和新疆生产建设兵团的2674个县级单位的调查结果，全国农村共有饮用苦咸水的人口为3855万人，占水质不安全总人口的17%（《全国农村饮水安全现状调查评估报告》），因此，研究苦咸水的危害及处理技术无疑就具有十分重要的意义。

1 性质及分类

内陆地区的苦咸水多因硫酸盐含量较高而形成。天然水中的硫酸根离子（S042-）主要来源于石膏（CaSO4·2H2O）、重晶石（BaSO4）、泻利盐（MgSO4·7H2O）和硫酸钠等矿岩的淋溶、硫铁矿的氧化、含硫有机物的氧化分解以及某些工业废水的污染，浓度可从每升几毫克到几千毫克不等。

沿海地区的苦咸水一般都是因氯化物含量较高而形成的。氯化物以氯化钠（NaCl）、氯化钾（KCl）和氯化钙(CaCl2)盐的形式广泛分布于自然界，水体中氯化物的主要来源是道路除冰盐的排流、无机化肥的使用、垃圾沥出液、化粪池污物排放、化工厂废水、污水灌溉、海水倒灌等。一般苦咸水中的氯化物含量为2 000～5000mg/L，而内陆河水和地下水中氯化物的含量则只有每升几十至几百毫克。

2 对人体健康的影响

硫酸盐是毒性很低的阴离子之一，水中存有少量硫酸盐对人体健康影响不大，但如果饮用浓度超过600mg/L的水则会出现腹泻，有试验报道脱水就是由于大量摄入硫酸镁或硫酸钠所造成的。另外，水体的硫酸盐含量过高还会造成锅炉及热交换器内结垢，长期使用会腐蚀输水管道。

氯化物是人体中最丰富、作用最广泛的阴离子，通过膳食吸收和消化道、肾脏排出以维系体内正常的水及电解质平衡，但含量过高则会出现不适感和对健康造成危害。一般当饮用水中NaCl浓度达到210mg/L或KCI浓度达到310mg/L或CaCl2浓度达到222mg/L时，就会觉得口感苦咸，有报道称当氯离子含量达到4000mg/L时会产生充血性心力衰竭，危害人体健康。另外，氯化物还会增加水的电导率，从而增加腐蚀性，造成金属管道出现点蚀破坏。灌溉水中氯离子含量过高不利于农作物的生长。

3 处理技术

降低水中硫酸盐和氯化物含量的处理工艺都属于脱盐淡化技术，二者原理相同、工艺相似，这里就以氯化物的脱盐淡化为例，介绍几种常见的处理技术。

3.1 电渗析法

电渗析（ED）是在直流电场作用下，利用离子交换膜的选择透过特性使溶液中的阴、阳离子作定向移动以达到溶质与水相分离的一种物化过程。ED的透过组分为0.0004～0.1μm的小离子，截留组分为水和非电解质大分子。其电极反应式可表示为：

阳极2Cl——2e Cl2H2O-2e 1/2O2+2H+

阴极2H2O+2e H2+2OH-

因此，在阳极室内就产生了Cl2、O2和酸，在阴极室内则产生了H2和碱，当水中含有K+、Na+、Ca2+、Mg2+时，就会生成NaOH和Ca（OH）2等沉淀物。典型的电渗析脱盐工艺流程为大量试验表明，采用电渗析法进行苦咸水淡化处理，一般电耗为2～3 kwh/m3，且原水含盐量越高，其电耗也越大。当仅用于低含盐量水的除盐预处理时，其电耗大约只有1 kwh/m3。该法适用于原水含盐量>50mg/L的情况，尤其500～4000mg/L时最为经济可行。选择该法进行正常运行时，要注意控制操作电流在极限电流密度以内，以免发生极化现象。

3.2 反渗透法

反渗透法（RO）是以压力为驱动力，利用反渗透膜只能透过水而不能透过溶质的选择透过性从水体中提取纯水的物质分离过程。反渗透系统通常由预处理设备（一般采用粒径0.40～0.80mm的石英砂过滤器或孔径2～20μm的微孔过滤器进行预处理）和反渗透器组成，其中反渗透膜是实现反渗透的关键，用于自来水脱盐只需工作压力0.50～1.40MPa（称超低压反渗透）、用于苦咸水淡化也仅需工作压力1.40～4MPa（称低压反渗透）、只有用于淡化海水的才需要5～10MPa（称超高压反渗透）。典型的反渗透法脱盐工艺流程为

试验表明，反渗透脱盐技术的脱盐率可达99.60%、水回收率为50%～80%、产水量为0.40～1.80m3/(m2.d)。

3.3 离子交换法

离子交换法又称化学水处理法，是利用离子交换树脂上的H+型阳离子和OH-型阴离子分别交换水中杂质离子，以达到用水水质的要求。离子交换除盐设备包括离子交换器、除二氧化碳器和再生液系统等，其中离子交换器是离子交换处理的核心设备，按其结构形式可分为罐式、塔式（柱式）和槽式，按操作方式可分为间歇式和连续式，按两相接触方式可分为固定床、移动床、流动床和浮动床。目前自来水工艺上采用较多的是柱式交换法，即树脂装在柱内不移动，让原水通过一定高度的树脂层进行交换。这种离子交换法与其他脱盐处理技术如电渗析、反渗透、蒸馏法相比较，其主要优点是脱盐比较彻底，可使出水的含盐量接近于零。但是当原水中含盐量过高时，采用这种方法会使耗药量大大增加，从而导致制水成本过高，还可能造成对环境的污染。离子交换法通常适用于原水含盐量低于500mg/L的情况。

陈维杰,杨二.水致疾病风险与饮水安全技术[M].郑州,黄河水利出版社,2009:121～127.