飲用水源污染現(xiàn)狀與深度處理技術(shù)進(jìn)展

摘要：詳細(xì)介紹了我國目前飲用水水源的污染現(xiàn)狀及飲用水深度處理技術(shù)的進(jìn)展情況。提出了我國飲用水污染問題的解決途徑。

關(guān)鍵詞：水源污染飲用水深度處理技術(shù)

1我國飲用水水源的污染現(xiàn)狀

大量的工業(yè)廢水和生活污水未經(jīng)處理就直接排入水體致使82％的水域和93％的城市地下水源受到污染…，主要污染物為氨氮和有機(jī)物。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國城市污水年處理率僅為25％左右，全國668個(gè)城市有400多個(gè)缺水。我國同其它國家一樣也面臨著城市用水危機(jī)。

由于過量的氮、磷隨污水排入水體，導(dǎo)致水體的富營養(yǎng)化，加劇藻類大量繁殖。藻類不僅影響水處理工藝單元的正常運(yùn)行，更重要的是許多藻類(如藍(lán)一綠藻)會(huì)釋放出藻毒紊，其中對(duì)人體危害最大的是微囊藻毒素，它專一性作用于肝臟，是極強(qiáng)的促腫瘤劑。傳統(tǒng)的常規(guī)凈水工藝(混凝、沉淀、過濾、氯消毒)雖然可以通過去除藻細(xì)胞而去掉一部分細(xì)胞固定的藻毒素，但對(duì)溶解于水中的藻毒素卻無能為力或去除率很低.有時(shí)甚至由于處理流程中藻細(xì)胞破裂釋放入水中而造成去除率的負(fù)增長(zhǎng)。目前許多國家都已建立了飲用水微囊藻毒素的限制標(biāo)準(zhǔn).我國也已將其列為非常規(guī)檢測(cè)項(xiàng)且，其最高允許含量為1ug／L。

有機(jī)物污染是水源污染的又一大特點(diǎn)，我國水環(huán)境中微量有機(jī)物污染狀況的初步調(diào)查表明：我國某些近海海域中有機(jī)氯農(nóng)藥殘留嚴(yán)重，主要挲為六六六，濃度高達(dá)100ng／L。正丁基酚、壬基酚、雙酚－A、2，4-二氯酚及五氯酚等在各種海域及內(nèi)陸江河中都普遍存在。

傳統(tǒng)的常規(guī)凈水工藝主要以去除水中懸浮及膠體物質(zhì)為主，以出水的濁度、色度和細(xì)菌總數(shù)為工藝控制的主要目標(biāo)，面對(duì)病原微生物的去除率僅為50％，氨氦的去除率僅為10％，對(duì)有機(jī)物的去除率也只有10～50％，平均30％左右。這種低凈化能力使配水管網(wǎng)中殘存的微生物有可能重新繁衍生殖，造成二次污染，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致水傳播疾病的爆發(fā)。如廣東省1992年發(fā)生傷寒、副傷寒爆發(fā)流行7宗，其中4宗都是由于飲用水污染引起；遼寧省1990—1994年發(fā)生的飲用水污染事故中79.3％是屬于生物污染。

2飲用水深度處理技術(shù)進(jìn)展

在眾多的給水深度處理技術(shù)中，膜分離技術(shù)、臭氧一生物活性碳聯(lián)合技術(shù)及納米二氧化鈦催化氧化技術(shù)是比較有發(fā)展?jié)摿Φ纳疃忍幚砑夹g(shù)。但這幾種技術(shù)也各有其局限性，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)視水質(zhì)不同而定。

2.1膜分離技術(shù)膜分技術(shù)主要包括微濾、超濾、納濾和反滲透幾種壓力驅(qū)動(dòng)膜工藝。

微濾膜和超濾膜是低壓驅(qū)動(dòng)膜，能有效去除水中的顆粒物、濁度、細(xì)菌和胞囊，但對(duì)有機(jī)物的去除能力較低。因此在給水處理中必須與其它工藝結(jié)合，如活性炭吸附或納濾、反滲透等，才能保證出水水質(zhì)。

與微濾和超濾相比，納濾和反滲透則能去除更廣泛的給水污染物，如消毒副產(chǎn)物(DBPs)，合成有機(jī)物(SOCs)等。但反滲透膜分離技術(shù)在有效去除水中各種污染物的同時(shí)也將對(duì)人體有益的微量元素和礦物質(zhì)去除了，長(zhǎng)期飲用這種水會(huì)引起人體新的“營養(yǎng)”不平衡。因此經(jīng)反滲透處理的水必須再礦化，礦化水中的營養(yǎng)元素也無法和天然水相比。

納濾介于反滲透和超濾之間，是在反滲透膜的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，納濾所需的操作壓力要比反滲透低得多，因此可比反滲透節(jié)約能耗40-50％。納濾出水在有效保留水中對(duì)人體有益的某些小分子物質(zhì)的同時(shí)，還能有效去除天然有機(jī)物，合成有機(jī)物(如表面活性劑、農(nóng)藥等)三致物質(zhì)，消毒副產(chǎn)物(三鹵甲烷和鹵乙酸)及其前提物和揮發(fā)性有機(jī)物，保證出水的生物穩(wěn)定性，出水也不需要礦化和穩(wěn)定，就可以滿足優(yōu)質(zhì)飲用水的要求。

納濾技術(shù)在飲用水處理方面具有不可比擬的優(yōu)越性。但在我國的應(yīng)用還處于起步階段，主要用于普咸水的淡化和水質(zhì)的軟化。從目前情況來看，納濾技術(shù)在我國的推廣還存在一定困難，主要有：一是傳統(tǒng)的納濾膜主要是針對(duì)水質(zhì)軟化開發(fā)的，而飲用水的深度處理則需要能有效去除各種有機(jī)物，同時(shí)還能適當(dāng)保留水中各種無機(jī)離子、硬度、堿度和微量元素的新型納濾膜還有待研究。二是我國目前納濾技術(shù)還不過關(guān)，特別是對(duì)納濾膜研究還處于試驗(yàn)室研究、開發(fā)階段，無產(chǎn)品投放市場(chǎng)。肯定的是，納濾技術(shù)的不斷發(fā)展、完善，其處理費(fèi)用必將大幅度下降，在不久的將來，納濾技術(shù)將是作為一種關(guān)鍵技術(shù)普遍應(yīng)用于我國的飲用水處理中。

2.2臭氧一生物活性碳技術(shù)該工藝是采用臭氧氧化和生物活性碳濾池聯(lián)用的方法，將臭氧化學(xué)氧化、活性碳物理化學(xué)吸附、生物氧化降解幾種技術(shù)合為一體，其主要目的是去除原水中微量有機(jī)物和氯消毒副產(chǎn)物的前體物等有機(jī)指標(biāo)，提高飲用水的安全性。

在生物活性碳前加臭氧預(yù)氧化，一方面可以初步氧化水中的有機(jī)物及其它還原性物質(zhì)，以降低生物活性碳濾池的有機(jī)負(fù)荷：另一方面是臭氧預(yù)氧化作用可以使部分難生物降解有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)橐咨锝到馕镔|(zhì)，從而提高生物活性碳濾池進(jìn)水的可生化性。

臭氧一生物活性碳工藝是一較為理想的飲用水除污染工藝，對(duì)水中各種污染物均有良好的去除效果，如對(duì)臭味物質(zhì)一二甲基已冰片的去除率達(dá)60-100％，紫外消光度60-70％，高錳酸鹽指數(shù)40-50％，三鹵甲烷前體物50％氨氨70-80％，處理出水毛細(xì)色譜峰圖總面積比進(jìn)水減少60％左右，且可使Ames試驗(yàn)為陽性的水轉(zhuǎn)為陰性。

臭氧一生物活性碳工藝最早應(yīng)用在1961年西德Dusseldorf市Amstaad水廠，隨后在歐洲、北美等地得到大規(guī)模的推廣。國內(nèi)也有一些工程實(shí)例如上海周家渡水廠、大慶石化總廠等都取得良好的處理效果。但國內(nèi)學(xué)者對(duì)是否采用臭氧化上還存在爭(zhēng)議，主要是由于當(dāng)原水中溴離子含量較高時(shí)，會(huì)生成可能具有致癌性的溴酸鹽類副產(chǎn)物，而且這些副產(chǎn)物較難通過生物活性碳去除，因此在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)水質(zhì)情況進(jìn)行科學(xué)的實(shí)驗(yàn)論證，從而選擇合理的水處理工藝。

2.3納米二氧化鈦催化氧化技術(shù)納米二氧化鈦光催化氧化技術(shù)是以納米級(jí)Ti02作為催化劑，在紫外光或太陽光的照射下催化氧化水中污染物的新型水處理技術(shù)，納米]502是一種n型半導(dǎo)體材料，因基粒子尺寸小，比表面積大而表現(xiàn)出傳統(tǒng)鈦白粉所不具備的奇異功能。納米粉晶的紅外振動(dòng)吸收峰同時(shí)發(fā)生紅移和藍(lán)移，表現(xiàn)出量子尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)。]502表面活性大大提高，對(duì)水中的鹵代脂肪烴、燃料、硝基芳烴、多環(huán)芳烴、雜環(huán)化合物、酚類，表面活性劑、農(nóng)藥等都能有效進(jìn)行降解。

由于納米粉未催化劑在使用過程中易失活、凝聚、回收困難，嚴(yán)重限制了其在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展，近年來各國開展了關(guān)于負(fù)載技術(shù)的研究，其載體主要有玻璃、硅膠、海砂、陶瓷、活性碳、石英等。結(jié)果表明對(duì)光能利用率及催化效率都有不同程度的提高。其中的活性碳技術(shù)近年來受到較多關(guān)注，該技術(shù)將的光催化活性與活性碳的吸附性能結(jié)合于一體，一方面增強(qiáng)活性碳的凈化能力，不會(huì)產(chǎn)生二次污染，又能在普通太陽光照射下能恢復(fù)活性，延長(zhǎng)使用壽命。另一方面活性碳的吸附能力又為催化反應(yīng)提高濃度環(huán)境，提高光催化反應(yīng)速率，并在反應(yīng)的中間副產(chǎn)物吸附促使污染物完全凈化。

目前，日本、美國等國家已嘗試把納米光催化氧化技術(shù)用于處理中，但大都處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。

3結(jié)論與展望

要解決我國的飲用水問題必需同時(shí)做好兩個(gè)方面：一是嚴(yán)格控制飲用水源的污染；二是積極開發(fā)新型、高效、實(shí)用的水處理技術(shù)，從目前國內(nèi)的經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀和技術(shù)水平看，納濾和深度氧化技術(shù)還難以在我國得到大范圍的推廣，而生物活性碳或臭氧一生物活性碳技術(shù)可能更適用于目前的狀況，一些工程實(shí)例也證明了生物活性碳技術(shù)的優(yōu)越性，總之飲用水問題是一個(gè)國計(jì)民生的大問題，必須盡快得到解決。