飲水的處理工藝技術分析

摘要：水環(huán)境的惡化、需水量的增長、海水等成為飲用水的待用水源、環(huán)境危機、能源危機、可持續(xù)性發(fā)展的理念、以及人們對優(yōu)質健康飲用水的渴求等因素，都對飲用水處理技術提出了新的要求。

關鍵詞：水處理 工藝 研究

1 混凝工藝

混凝工藝主要去除水中的懸浮顆粒、濁度和消毒副產(chǎn)物（DBPS）的前驅物質—天然有機物（NOM）。其效果與混凝藥劑品種、投加量、pH值、攪拌程度、混凝劑和助凝劑投加順序、原水特性等因素有關。快速劇烈的混合，利于混凝藥劑擴散和水中膠體的脫穩(wěn)。當水中有污染或污染較輕的情況下，可采用強化混凝或二次混凝達到預期效果。

2 沉淀

沉砂池去除污水中泥砂等粗大顆粒，有平流沉砂池和曝氣沉砂池；沉淀池除去有機和無機可沉懸浮物和膠體混凝物?？煞譃槠搅鞒恋沓睾托惫艹恋沓?，一般以斜管沉淀池性能為佳。

3 水的過濾

集常規(guī)過濾、顆粒活性炭吸附與生物膜氧化技術于一體的生物過濾，可有效去除水中氨氮、鐵錳、有機物及濁度。改善和提高了飲用水的生物穩(wěn)定性和安全性，且運行可靠、投資省、運行費用低。但尚需解決：①控制進入輸配水管網(wǎng)的最大可生物降解有機物質（BOM）的濃度；②生物過濾的最佳反沖洗標準；③非生物顆粒對生物膜性能可能產(chǎn)生的影響；④慢速生物降解有機物的去除機理與條件；⑤水中有機物與氨氮共存的情況下，氨氮對有機物降解的影響；鐵、錳共存的情況下，鐵的存在對除錳的影響。生物過濾替換傳統(tǒng)過濾，是減少飲用水有機污染、提高飲用水的安全性與生物穩(wěn)定性的客觀需要。

4 消毒

①氯氣消毒法除不能盡除水中有機物，易生成“三致”氯代物外，其產(chǎn)品水的味覺與嗅覺的不佳；由于長期使用，細菌產(chǎn)生了抗藥性，使氯氣的用量逐年增加。②二氧化氯消毒技術：相對于臭氧和氯消毒，殺菌能力更強，剩余量更穩(wěn)定，作用更持久，消毒后不產(chǎn)生有毒的三氯甲烷等氯化有機物，并能有效地控制出水的色度、嗅味，還可沉淀水中的鐵、錳等，因此用量少、作用快、殺菌率高。但成本較氯高；不易壓縮儲存，只能在使用現(xiàn)場制造。常用于代替預氯處理或（混凝沉淀）前加氯，即作為第一次消毒及氧化。③臭氧氧化技術：通過臭氧與其它消毒劑比較研究后得出以下結論：從消毒效果看，臭氧＞二氧化氯＞氯＞氯胺。而從消毒后水的致突變性看則氯＞氯胺＞二氧化氯＞臭氧。由此可顯示出臭氧消毒的優(yōu)點。國際上已普遍應用，特別是法國普及率很高。但由于臭氧對細菌有顯著的后增長效果，因此近來人們注意將臭氧與其它凈水技術結合使用：如臭氧一氯、臭氧-紫外線消毒、臭氧與生物活性炭（O3·BAC）等，能獲得滿意的殺菌效果。④光氧化技術：利用在可見光或紫外光照射作用下，產(chǎn)生氧化能力極強的OH基，進行復雜反應，將有機物高效去除。光激發(fā)氧化技術是以O3、H2O2、O2和空氣等作為氧化劑，將氧化劑的氧化作用和光化學輻射相結合，其氧化效果要比單獨使用UV或O3、H2O2、O2好得多。⑤光催化氧化技術：使用過渡金屬氧化物TIO2等為代表的催化劑而進行的光敏氧化反應，產(chǎn)生的OH，具強氧化性、對分解作用對象無選擇性及最終可使有機物完全礦化，耗氧速度不高、反應速率受水溫變化影響較小、PH值變化對催化劑活性沒有影響，但處理費用高，設備復雜，在經(jīng)濟上還只限于小水量規(guī)模的處理。催化劑的中毒情況和再生仍需研究，TIO2粉末顆粒細微、不便回收；光浪費嚴重；效率相對較低；缺乏殘余消毒能力。⑥高錳酸鉀氧化：能有效去除水中的多種有機污染物；能顯著控制氯化消毒副產(chǎn)物；用于預處理，可以破壞氯仿和四氯化碳的前驅物質，并有一定的色、嗅、味的去除效果。缺點是：對高分子量、高沸點有機污染物，去除效果很差；KMNO4投加量控制不當時會引起水的色度和濁度增加；另外，反應中生成MNO2產(chǎn)生了額外的污泥。高錳酸鉀與粒狀活性炭聯(lián)用，由于相互促進的協(xié)同作用，對原水表現(xiàn)出優(yōu)良的去除效果。⑦高鐵酸鉀氧化：通過其強烈的氧化作用，殺死了菌體，它集消毒、絮凝、氧化、吸附及助凝于一體，具有殺毒效果好、功能多、安全性好、應用廣的優(yōu)點，但高鐵酸鉀不穩(wěn)定，難于制備。⑧磁化消毒：利用磁場降解水中的污染物。其影響因素有：磁場力、水流流速、流體與磁體表面的接觸面積、懸浮顆粒或絮凝體的粒徑、懸浮顆粒的磁化率等。磁分離設備簡單、易實現(xiàn)自動化、處理量大，不受自然溫度的影響。用于水的殺菌消毒處理、不會產(chǎn)生有害的副產(chǎn)品、能同時凈化多種污染、可處理礦化度較高的水源、可去除那些耐藥性和毒性很強的病原微生物、細菌以及一些難降解的有機物等。通過投加磁種和混凝劑，可使各種性質的弱磁性微細顆粒甚至半膠體顆粒在高梯度磁場中能得到高效去除。但是，由于剩磁作用，被吸附的磁性顆粒難以被沖洗干凈，影響著下一周期的工作效率。⑨電化學氧化：通過電極產(chǎn)生具有滅菌作用的活性物質以及水分子在電流作用下形成電子活化水，二者協(xié)同作用達到殺菌的效果。滅菌效果與電流密度、電極類型及滅菌時間有關。優(yōu)點在于，整個過程僅需要電流作用，且反應在室溫條件下即可進行。缺點是當水中溶解物質濃度太低時，反應較慢；電極材料較昂貴。在歐洲，電化學氧化法在水的消毒和有害廢棄物的處理等方面有越來越多的應用。⑩生物活性碳技術：是物理吸附和生物降解的簡單組合。吸附飽和的生物活性碳在不需要再生的情況下，可利用其生物降解能力，繼續(xù)發(fā)揮控制污染物的作用，與原先單獨使用活性碳吸附工藝相比，出水水質得到提高，也增加了水中溶解性有機物的去除，從而降低了氯化時的Cl2投加量，降低了CHCl3的生成量，而且延長了活性碳的再生周期，減少運行費用。

5 深度處理工藝

深度處理通常是指在常規(guī)處理工藝以后，采用適當?shù)奶幚矸椒?，將常?guī)處理工藝不能有效去除的污染物或消毒副產(chǎn)物的前體物加以去除，提高和保證飲用水質。顯而易見，較之傳統(tǒng)工藝，深度處理成本大，代價高。深度處理國外應用較為普遍，我國尚處于起步階段，大部分老水廠均未采用深度處理，只是部分新水廠采用了活性炭吸附處理。常見深度處理技術還有：化學氧化、空氣攪拌、生物法、膜技術及新型合成吸附劑等。粒狀活性炭吸附法能有效地去除水中有機污染物，但對重金屬離子的去除能力有限?；瘜W氧化法與光化學氧化法也只對水中有機污染物有效。納濾、超濾、微濾能有效地去除水中懸浮物、膠體、大分子有機物、細菌與病毒，但不能去除水中的小分子有機物。反滲透系統(tǒng)能夠有效地去除水中的重金屬離子、有機污染物、細菌與病毒，并能將對人體有益的微量元素、礦物質（如鈣、磷、鎂、鐵、碘等）一并去除干凈。吹脫技術能有效去除揮發(fā)性有機物，但對難揮發(fā)性有機物去除效果很差。用于去除水中低濃度揮發(fā)性的有機物，去除效果隨溫度的升高而增加。在飲用水深度處理中，吹脫法費用低，約為活性碳運行費用的1/2～1/4。

6 小結

水環(huán)境的惡化、需水量的增長、海水等成為飲用水的待用水源、環(huán)境危機、能源危機、可持續(xù)性發(fā)展的理念、以及人們對優(yōu)質健康飲用水的渴求等因素，都對飲用水處理技術提出了新的要求。面對資源性缺水、水質性缺水、生活污水以及供水水質的變化等不同情況，如何合理凈化污水，如何采用適當加工方法，去除水中的礦物質、有機成分、有害雜質及微生物等，同時又在一定程度上保留了人體健康所必須的各種微量元素和礦物質，獲得沒有任何添加物（臭氧除外）可以直接飲用的水，正是飲用水處理技術的目的所在。近年來，傳統(tǒng)飲用水處理技術的改進和深度處理的迅猛發(fā)展，使優(yōu)質飲用水成為可能。