饮用水处理技术进展

2016-11-30魏然迁安市环境保护局监测站河北迁安064400

中国科技纵横 2016年1期

魏然(迁安市环境保护局监测站,河北迁安 064400)

饮用水处理技术进展

魏然
(迁安市环境保护局监测站,河北迁安 064400)

【摘要】饮用水水质问题一直是人类最为关心的问题,在全球环境日益恶化,水资源匾乏的今天,饮用水的相关研究成为近年来国内外的热门课题之一。我国饮用水处理长期以来采用混凝——沉淀——过滤——消毒的传统工艺,该工艺主要去除悬浮物和细菌,而对于水中日益增多的可溶性有机污染物去除率较低。随着水源污染的加剧和各国饮用水水质标准的提高,可去除各种有机物和有害化学物质的饮用水深度处理技术日益得到人们的重视,本文对饮用水处理技术进行了论述,尤其对饮用水深度处理技术如活性炭吸附、膜处理工艺、化学氧化和生物处理技术的研究进展进行了综合评述。

【关键词】饮用水处理技术深度处理

1 常规水处理工艺

目前大多水厂仍然采用混凝——沉淀——过滤——消毒的传统水净化工艺，这种工艺能有效的去除水中的悬浮物、胶体物质、细菌和大肠杆菌等，对于有机物特别是溶解性有机物去除能力极低，为了提高对溶解性有机物的去除能力，近年来对传统工艺局部强化成为研究热点，各水厂普遍增加了对各工艺阶段水质的控制。

过滤是饮用水处理的关键单元，其主要功能是发挥滤料与脱稳颗粒的接触絮凝作用而去除浊度和细菌。强化过滤就是对普通滤池进行生物强化，让滤料既能除浊，又能去除水中有机物。李德生、黄晓东和王占生通过对传统工艺中的普通滤池进行生物强化，使原水中氨氮的去除率由原来的30%-40%提高到93%，亚硝酸盐氮的去除率由零提高到95%，有机物的去除率由20%到40%左右，出水浊度保证在1NTU以下，经消毒后能满足卫生学指标的要求。经长期运行测定，在滤速10m/h、反冲洗(1-2次)/d情况下依然保持良好的处理效果。该技术不增加任何新设施，只是强化现有工艺，是解决微污染源水水质的一项新途径。

消毒是保证饮用水质量减少水传播疾病的关键。氯消毒以其高效杀菌、使用方便和价格低廉的特点，已有近百年使用历史，但20世纪70年代以来，在氯消毒水中检测出了许多卤代有机物如三氯甲烷等致癌物，氯消毒逐渐被其他消毒剂替代。其中臭氧和二氧化氯的研究最为活跃。臭氧由于其在水中的寿命很短而不具有持续杀菌作用且价格昂贵而不利于其推广使用。二氧化氯杀菌和灭火病毒的能力高于传统的氯，且它不与水中天然有机物发生氯代反应，不会生成对人体具危害作用的氯代有机物，因此二氧化氯成为最具应用前景的消毒剂。

2 饮用水深度处理工艺

2.1 活性炭吸附

活性炭处理技术是60年代国内外广泛应用的深度水处理技术，是完善常规水处理工艺以去除水中有机物最成熟的方法之一。活性炭由于具有巨大的比表面积，通过表面吸附，对苯、苯酚、石油产品等溶解性有机杂质和色、臭味、合成染料农药等常规水处理工艺难以去除的物质及铬、汞等重金属化合物有极强的吸附作用。

2.2 膜分离工艺

膜分离技术是一门新兴的高效分离、浓缩、提纯技术，其主要特点是节能(因为股分离过程中对象不发生相的改变)，处理对象广(有机物、无机物、细菌和病毒等)，装置简单易于操作和控制。近年来膜分离技术迅速发展，该技术中的反渗透、超滤、微滤和纳滤可以有效的去除水中的臭味、色度、消毒副产物及其他有机物和微生物，与其它处理方法相比有明显的优越性。膜技术用于饮用水处理有30年的历史了，但由于受膜材质和价格的限制，前20年中它的应用仅限于海水淡化、化工行业和医药等领域，近年来随着膜技术的发展和膜性能的提高，制膜的成本大幅度下降，以膜技术为核心的水深度净化工艺得到了迅猛的发展。

2.3 化学氧化法

(1)氯用于水消毒已有近百年的历史，但由于它不仅是氧化剂，还是一种氯化剂，和水中的有机物形成各种有机卤代物，危害人体健康，因而在国外氯的使用已逐渐被淘汰。国内大部分水厂仍然采用氯消毒，氯预氧化，主要是由于氯使用方便、价格低的缘故，作为水消毒剂正在为二氧化氯替代。

(2)二氧化氯是一种强氧化剂，可以用来脱色、除臭、除味和控制藻类的生长，它对于病原微生物、病毒和芽孢以及管网中的异氧菌、硫酸盐还原菌和真菌等菌都有很好的杀灭效果。它选择性的和水中的无机物及有机物反应，它和有机物反应是作为氧化剂，而不是氯化剂，因而不会生成有机卤代物等危害人体健康的物质。

(3)臭氧氧化在给水处理中有着悠久的历史，作为一种氧化性极强的氧化剂，在杀菌和控制水的色度和臭味方面有着明显的优势。臭氧在水中部分的水解产生极具氧化能力的羟自由基，能分解水中的大部分有机物，对于一些难生物降解的有机物具有很好的氧化能力。

(4)高级氧化工艺作为一种强氧化工艺，在给水处理中备受关注。羟自由基的产生是高级氧化工艺的基本条件，水处理中产生羟自由基的方法一般有：O3/H2O2、O3/紫外线、H2O2/紫外线、TiO2/紫外线等。研究表明，羟自由基对几乎所有的有机物均有很好的去除效果，且反应速率很快，能使有机物完全矿化为CO2和H2O。

2.4 生物处理技术

生物处理源于污水处理技术，作为给水处理技术始于1971年，日本小岛贞男首次将生物接触氧化法应用于富营养化源水的与处理，使水质得到了明显的改善，把原本属于污水处理的技术引入了给水处理领域。饮用水生物处理利用微生物的新陈代谢作用有效的去除和减少水中的有机物、氨氮、亚硝酸盐和硝酸盐等。生物处理单元可设在常规净水工艺不同位置。作为预处理工艺，能改善水的絮凝沉降特性，节约混凝剂的投加量，减轻后续处理单元的有机负荷，提高整个处理流程的处理效率，并降低配水系统中使微生物繁殖的有效基质，减少嗅味，降低形成氯化有机物的前提物；置于沉淀地后，可延长滤池和活性炭床的工作周期和使用寿命，提高处理效率和出水水质。生物处理技术具有价格低廉、运行稳定的特点，目前在欧美国家应用较多，在我国也逐渐受到重视。