淺談當前常規水凈化處理工藝存在的問題

仲玉晶

摘要：分析當前常規水凈化處理工藝存在的問題，闡述解決水污染問題的途徑和方法。

關鍵詞：氯化法 氧化法

近半個世紀以來，世界各國經濟迅速發展，現代化工業，尤其是合成化工業更是突飛猛進，這些化學物質的大部分通過人類活動進入水體，如生活污水和工業廢水的排放，農業使用化肥、殺蟲劑的流失等，使接納水體的物理化學性狀發生了顯著的變化[1]。80年代初就發現，水中有2000多種有機物，飲用水中有700多種，其中有20種致癌物，23種可疑致癌物，18種促癌物，56種致突變物[2]。世界各國現在都十分重視微量有機化合物污染與人體健康的關系。

目前世界上許多發展中國家對于飲用水的凈化方法，基本上還是采用常規的混凝→沉淀→砂濾→投氯消毒工藝。這種工藝對于澄清水質，消除水中病原菌是十分有效的。一般認為經過常規的流程，濾后水中大腸桿菌等傳染病菌和病毒能得到基本的去除。但隨著水體污染的加劇，種類繁多的有機物進入水體形成真溶液，常規工藝幾乎無能為力。我國GB5749-85《生活飲用水衛生標準》[3]中水質檢測項目共35項，歐共體飲用水水質指令規定共66項，世界衛生飲用水水質規定共47項，與我國標準相比，增加的主要為微量有機物方面的項目。對飲用水有機污染的現狀，必須尋求新的處理方法。

一、目前常用的消毒方法

我國水處理普遍采用氯化工藝。它具有成本低、設備簡單、運行管理方便等優點。但加氯可與水中有機物發生取代反應生成有機囟化物，即所謂的“三致”物質，對人體健康構成潛在的危害。

70年代，荷蘭和美國水處理工作者發現，加氯消毒后，飲用水中產生三鹵甲烷（TCM）類化合物，主要是氯仿、二氯乙酸、氯和溴之間的中間產物。氯化后的飲用水中不僅生成三囟甲烷，而且還生成其它囟代有機物（TCO），其濃度一般為TCM濃度的5～10倍，它們對人體健康同樣產生不利的影響。TCM和TCO的主要前驅物質為三大類：①由植物殘骸所導致的腐殖酸和黃腐酸等降解產物，如間苯二酚，香草酸和黃腐酸等降解產物；②來自于藻類的氨基酸嘧啶、色氨酸、脯氨酸、尿嘧啶、蛋白質等；③工業廢水中的某些化合物，如酚類等。

用Cl2消毒導致TCM和TCO的產生，人們認識到其存在的隱患。因此非氯消毒工藝技術的研究得以迅速發展。

二、對策及發展趨勢

解決飲用水污染問題，有兩種途徑：①保護飲用水水源；②強化水處理工藝。從總體上說，我國水環境質量短時期內還難以改善。對飲用水水質要求越來越高，要從污染水源獲得優質飲用水，可供選擇的方法是強化水處理工藝，即采用先進的水質深度處理技術。現簡要介紹如下：

1.氧化法

1.1臭氧氧化法（O3）

臭氧（O3）的氧化能力比氯強，能殺滅細菌，能迅速而廣泛地氧化分解水中的大部分有機物，有效地除色、濁、嗅味，除鐵錳、硫化物、酚、農藥等，但臭氧的氧化很難達到完全礦化的程度，過程中對紫外光有強吸收性的大分子往往被氧化成小分子。近年來，水處理工作者開始研究應用臭氧氧化與其它方法聯用技術。

a.臭氧——生物活性炭技術（O3—BAC技術）。實踐證明，O3—BAC技術對去除水中COD、色度與嗅味、酚、硝基苯、氯仿、六六六、DDT、氨氮、油、木質素、氰化物等均有明顯效果，Ames試驗結果為陰性，凈化后的飲用水能完全達到國家標準。

b.臭氧——過氧化氫混合氧化（O3—H2O2）。臭氧氧化有兩種：①臭氧分子或單個氧原子直接參與反應；②是臭氧衰減產生的羥基自由基（.OH）引起的。

c.臭氧——輻射技術。利用放射性同位素的γ射線或加速器產生的電子束對水進行照射處理，分解生成.OH.e-等反應性很強的活性物質，與水中微量有機物反應，氧化分解成CO2和H2O。

1.2光化學氧化法

光化學氧化法分為光催化氧化和光激發氧化法。

光激發氧化法即將O3、H2O2、O2等氧化劑與光化學輻射相結合，產生氧化能力極強的的自由基，如.OH等，在氧化有機物過程中起主要作用。紫外——臭氧聯用（UV—O3）技術在飲用水深度處理和難降解有機廢水的處理中，具有良好應用前景，對三氯甲烷、四氯化碳、六氯苯、多氯聯苯等都可迅速氧化，UV—H2O可使三氯甲烷、氯苯、氯酚及鄰苯二甲酸二乙酯濃度降低到原來濃度的1%。

1.3高錳酸鉀氧化法

馬軍等系統研究了KMnO4去除與控制水中有機物的效能與機理，發現高錳酸鉀在中性條件下對松花江水中137種有機物具有廣譜的去除效果，反應過程中產生新生態的MnO2，對有機物的去除效果有重要影響。

2.空氣吹脫

空氣吹脫已用于去除毒性揮發性有機物（VOC2）。Gamy L.Amy和Davidw.Hand試驗表明，采用填料式吹脫塔的去除率可達95 %和63 %以上。在114種有機優先污染物中可吹脫的能達31種。

3.吸附

以活性炭為代表的吸附工藝是目前對付有機優先污染物首選實用技術，目前正開發一些新型吸附材料如多孔合成樹脂、活性炭纖維等。

4.膜法

膜法是深度處理的一種高級手段，反滲透（RO）、超濾（UF）、微濾（MF）和納濾（NF）能有效去除水中嗅味、色素、消毒副產物前體及其它有機物和微生物。近年來，膜法對消毒副產物的良好控制，被EPA推薦為最佳工藝之一。

以上水處理新工藝目前又都存在其不足之處，有待于進一步探討和研究。如UV—O3與UV—CO2是目前最有前途的兩種光化學氧化技術，渴望在家庭或集團用戶的飲用水深度處理和特種有機廢水處理中發揮重要作用。UV—O3聯用技術已被美國環保署（EPA）鑒定為處理多聯氯苯最有效的技術。不過目前該工藝在使用中的障礙在于CO2從水中分離問題，選擇合適的載體和固定化方法，或制備其它形狀的光催化劑，以及研究開發與光化學氧化法處理水的需要相結合的紫外燈或金屬囟化燈，做到功率大、波長適宜、使用方便。膜法操作運行方便，處理效果好，但易淤塞和污染，其投資和運行費用太高。KMnO4和O3氧化，往往生成許多中間產物，甚至對某些有機物根本不起作用。所以，近年來水處理工作者越來越強調將物理、化學、生物的凈化有機地結合起來，大膽嘗試、研究諸如O3-H2O2-BAC、O3-混凝-活性污泥、KMnO4-BAC、O3-UV-H2O2、O3-膜處理、O3-吹脫等可能的聯用技術，充分發揮各自手段的技術特點和優勢進行綜合治理，以期達到最佳去除效果。

參考文獻：

[1]鐘淳昌.我國城市給水近年來幾個傾向性問題[J].給水排水，1998（2）：1.

[2]宋序彤.關于我國城市給排水科技優先發展領域的探討[J].中國給水排水，1995（11）：25-29.

[3]王光濤.城市供水行業2000年技術進步發展規劃[M].北京：中國建筑工業出版社，1993：54-58.