苦咸水的致病風險與處理技術

□胡潤停（河南省科達水利勘測設計有限公司）

0 引言

據水利部、國家發展改革委員會、衛生部2004年11月-2005年6月對全國30個省、自治區、直轄市和新疆生產建設兵團的2674個縣級單位的調查結果，全國農村共有飲用苦咸水的人口為3855萬人，占水質不安全總人口的17%（《全國農村飲水安全現狀調查評估報告》），因此，研究苦咸水的危害及處理技術無疑就具有十分重要的意義。

1 性質及分類

內陸地區的苦咸水多因硫酸鹽含量較高而形成。天然水中的硫酸根離子（S042-）主要來源于石膏（CaSO4·2H2O）、重晶石（BaSO4）、瀉利鹽（MgSO4·7H2O）和硫酸鈉等礦巖的淋溶、硫鐵礦的氧化、含硫有機物的氧化分解以及某些工業廢水的污染，濃度可從每升幾毫克到幾千毫克不等。

沿海地區的苦咸水一般都是因氯化物含量較高而形成的。氯化物以氯化鈉（NaCl）、氯化鉀（KCl）和氯化鈣(CaCl2)鹽的形式廣泛分布于自然界，水體中氯化物的主要來源是道路除冰鹽的排流、無機化肥的使用、垃圾瀝出液、化糞池污物排放、化工廠廢水、污水灌溉、海水倒灌等。一般苦咸水中的氯化物含量為2 000～5000mg/L，而內陸河水和地下水中氯化物的含量則只有每升幾十至幾百毫克。

2 對人體健康的影響

硫酸鹽是毒性很低的陰離子之一，水中存有少量硫酸鹽對人體健康影響不大，但如果飲用濃度超過600mg/L的水則會出現腹瀉，有試驗報道脫水就是由于大量攝入硫酸鎂或硫酸鈉所造成的。另外，水體的硫酸鹽含量過高還會造成鍋爐及熱交換器內結垢，長期使用會腐蝕輸水管道。

氯化物是人體中最豐富、作用最廣泛的陰離子，通過膳食吸收和消化道、腎臟排出以維系體內正常的水及電解質平衡，但含量過高則會出現不適感和對健康造成危害。一般當飲用水中NaCl濃度達到210mg/L或KCI濃度達到310mg/L或CaCl2濃度達到222mg/L時，就會覺得口感苦咸，有報道稱當氯離子含量達到4000mg/L時會產生充血性心力衰竭，危害人體健康。另外，氯化物還會增加水的電導率，從而增加腐蝕性，造成金屬管道出現點蝕破壞。灌溉水中氯離子含量過高不利于農作物的生長。

3 處理技術

降低水中硫酸鹽和氯化物含量的處理工藝都屬于脫鹽淡化技術，二者原理相同、工藝相似，這里就以氯化物的脫鹽淡化為例，介紹幾種常見的處理技術。

3.1 電滲析法

電滲析（ED）是在直流電場作用下，利用離子交換膜的選擇透過特性使溶液中的陰、陽離子作定向移動以達到溶質與水相分離的一種物化過程。ED的透過組分為0.0004～0.1μm的小離子，截留組分為水和非電解質大分子。其電極反應式可表示為：

陽極2Cl——2e Cl2H2O-2e 1/2O2+2H+

陰極2H2O+2e H2+2OH-

因此，在陽極室內就產生了Cl2、O2和酸，在陰極室內則產生了H2和堿，當水中含有K+、Na+、Ca2+、Mg2+時，就會生成NaOH和Ca（OH）2等沉淀物。典型的電滲析脫鹽工藝流程為大量試驗表明，采用電滲析法進行苦咸水淡化處理，一般電耗為2～3 kwh/m3，且原水含鹽量越高，其電耗也越大。當僅用于低含鹽量水的除鹽預處理時，其電耗大約只有1 kwh/m3。該法適用于原水含鹽量>50mg/L的情況，尤其500～4000mg/L時最為經濟可行。選擇該法進行正常運行時，要注意控制操作電流在極限電流密度以內，以免發生極化現象。

3.2 反滲透法

反滲透法（RO）是以壓力為驅動力，利用反滲透膜只能透過水而不能透過溶質的選擇透過性從水體中提取純水的物質分離過程。反滲透系統通常由預處理設備（一般采用粒徑0.40～0.80mm的石英砂過濾器或孔徑2～20μm的微孔過濾器進行預處理）和反滲透器組成，其中反滲透膜是實現反滲透的關鍵，用于自來水脫鹽只需工作壓力0.50～1.40MPa（稱超低壓反滲透）、用于苦咸水淡化也僅需工作壓力1.40～4MPa（稱低壓反滲透）、只有用于淡化海水的才需要5～10MPa（稱超高壓反滲透）。典型的反滲透法脫鹽工藝流程為

試驗表明，反滲透脫鹽技術的脫鹽率可達99.60%、水回收率為50%～80%、產水量為0.40～1.80m3/(m2.d)。

3.3 離子交換法

離子交換法又稱化學水處理法，是利用離子交換樹脂上的H+型陽離子和OH-型陰離子分別交換水中雜質離子，以達到用水水質的要求。離子交換除鹽設備包括離子交換器、除二氧化碳器和再生液系統等，其中離子交換器是離子交換處理的核心設備，按其結構形式可分為罐式、塔式（柱式）和槽式，按操作方式可分為間歇式和連續式，按兩相接觸方式可分為固定床、移動床、流動床和浮動床。目前自來水工藝上采用較多的是柱式交換法，即樹脂裝在柱內不移動，讓原水通過一定高度的樹脂層進行交換。這種離子交換法與其他脫鹽處理技術如電滲析、反滲透、蒸餾法相比較，其主要優點是脫鹽比較徹底，可使出水的含鹽量接近于零。但是當原水中含鹽量過高時，采用這種方法會使耗藥量大大增加，從而導致制水成本過高，還可能造成對環境的污染。離子交換法通常適用于原水含鹽量低于500mg/L的情況。

陳維杰,楊二.水致疾病風險與飲水安全技術[M].鄭州,黃河水利出版社,2009:121～127.