飲用水處理技術的探討

閆學亞，翟學東

（鄂爾多斯市安信泰環保科技有限公司，內蒙古 鄂爾多斯 017000）

地表水和地下水是人類的主要飲用水源，地表水包括河流和湖泊等。雨季降水量大，地表水的濁度和有害物質含量非常高，含沙量和細菌也會迅速增加，河流流速和流量變大。同時，地下水不易儲存，其儲存容量受氣候條件的制約，年水位差距很大。但是，地下水水質通常較好，濁度比較低，主要原因是地下水的補給源是淺層地下水和深層地下水。地下水水質與周圍環境緊密聯系，很容易受到污染[1]。在環境好的地區，地下水濁度低，一般為無色，硬度高；在部分重金屬超標的地區，地下水質量較差。地形、地質條件影響地下水的儲存量，其富含礦物質，能夠促進人體健康。

1 我國飲用水的具體特點

1.1 水資源需求大，水源整體質量較差

我國人口基數大，所以水資源需求也大，飲水項目多，分布范圍比較分散。環境監測顯示，我國污染物排放量大，污水治理任務艱巨。我國主要河流均受到或多或少的污染，例如，黃河水質本就渾濁，加上工業污染，水質越來越差[1]。另外，我國部分湖泊出現富營養化問題。城市供水河段出現嚴重的污染問題，導致居民飲用水問題日益突出。

1.2 飲用水處理體系不完善

我國城市飲用水處理效率不高，雖然我國凈水廠數量較多，但是我國人口多，飲用水需求大。目前，我國飲用水處理仍無法完全滿足居民的飲水需求。凈水不達標，凈水廠投入不足，導致凈水設備項目開發和研究資金短缺，水處理效率降低。當前，人們要解決飲用水處理問題，保障飲用水水質和居民用水安全。

2 飲水安全的主要問題

目前，我國飲用水主要存在三點問題。一是工業用水和生活用水排放多，凈水器材跟不上凈水標準的需要。農村飲用水問題非常嚴重，人體健康受到嚴重威脅；二是水廠處理工藝落后，無法去除水中的雜質、微生物和藻類等；三是自來水消毒會產生很多沉淀物，這些沉淀物很可能演變成更加危險的致癌物。

3 飲用水處理技術的發展

3.1 最初的飲用水處理

過濾掉雜物是處理飲用水的基本方式，主要利用混凝-沉淀物-過濾網-氯消毒裝置，通過沉淀來降低水的濁度。但是，它對飲用水的去污效果不好，氯的去除率僅達到10%。此外，氯消毒往往會產生很多有毒副產物，不僅不能滿足處理需要，還增加了飲用水的危害。

3.2 第二代凈化技術

現代科學技術的發展，為水處理提供了先進的工藝來提高水質。隨著社會經濟的蓬勃發展，人們對飲用水凈化工藝的重視度越來越高[2]。很顯然，初級的凈水工藝已經無法滿足人們的需求。因此，第二代凈水技術出現，它是以第一代凈水技術為基礎改進而來的技術。第二代凈水技術已經能夠解決第一代技術遺留的氯副產物有毒問題，還能夠過濾掉微量有害有機物。

3.3 第三代凈水工藝

近年來，現代工業快速發展，世界人口持續增加，水污染范圍越來越廣。水污染問題日益嚴重，水中的有害物質越來越多。針對現代飲水問題，人們研發了第三代凈水技術。第三代凈水工藝又叫膜分離技術，它主要運用超濾來去除水中的化學物質和微生物。

3.3.1 粉末狀活性炭

活性炭改善水質是現在污水治理的一大主要研究方向。它主要通過吸附水中的低分子有機物，分離水中的有害微生物和細菌來凈化水體。這種水凈化工藝不僅環保、易操作，也高效能地降低水污染，改善水質。

3.3.2 粉末狀沸石和活化劑

沸石的水凈化效果顯著，它利用外表多孔且面積大的特點，吸附氨氮有害物。使用沸石來提高水質在國內外都很常見。因為沸石成本低廉，吸附氨氮的效果好，所以其經濟效益很高[3]。后來，在大量的試驗和反復驗證下，人們發現沸石在經過活化劑處理后，去氨氮的能力更強。研究表明，沸石吸附氨氮是通過離子交換和自身吸附作用相結合完成的。

3.3.3 混凝工藝

混凝工藝可以降低水污染，解決飲用水問題。它針對的是小分子有機物，通過改善有機物的分離性，使其形成微絮狀，再被過濾網截留，將大小分子有機物分離并將有害物質剔除。在混凝的過程中，絮狀體的生成改變了膜表面沉積層的性質，絮狀體顆粒直徑增大，避免有機物大量吸附在膜表面。

4 深度飲用水處理技術

目前，在傳統水處理工藝的基礎上，人們需要深度處理飲用水，以去除其中的有機物和有毒副產物。對比以前的工藝，水處理技術已經取得重大突破。

4.1 活性炭吸附技術

活性炭吸附技術是水處理技術中最完善、成效最大的方法之一。活性炭主要通過吸附有機物來達到凈化水體的效果。作為一種多孔洞的固體物，活性炭表面孔徑的大小與去污效果的好壞直接掛鉤。當然，活性炭也有缺陷，在處理溶解度大、親水性強的有機物時，吸附效果較差。

4.2 臭氧加活性炭處理技術

臭氧可以對飲用水進行消毒，能夠去除水中的異味，消除水體的色素。人們利用臭氧的強氧化性進行反復研究，最終發現，如果將活性炭處理技術和臭氧的強氧化性結合，就能夠增強活性炭的吸附能力。原因是臭氧能夠減少有機分子，使分子尺寸能夠適合活性炭的表面孔徑，從而提高活性炭的去污效率。

4.3 膜分離工藝

不同于傳統的水處理技術，膜分離技術的優勢在于人為操控少，占地小，副產生物質少，不添加化學物質。現在，我國各大城市水質凈化大都應用這項技術。膜分離技術主要包括微過濾、精過濾、納過濾和反滲透等，它利用機械來分離水中雜質，能夠穩定、高效率地凈化水體。

4.4 光氧化技術

光氧化技術是一種還未投入實際應用的凈水工藝，它是在有光照（包括可見光和紫外光）的作用下，使氧氣與水反應來凈化水體[2]。光氧化技術對有機物的凈化效果好，能夠高效地分解水中的雜質。它擁有極強的氧化能力，但目前還沒有大范圍推廣。

4.5 吹脫技術

吹脫技術的原理是阻礙水和空氣接觸，將揮發性有害物質通過水擴散到空氣里來達到凈水效果。它針對的主要是揮發性有機物，但對于其他有害化合物的處理效果差。

4.6 超聲空化

超聲空化效應是指頻率高于15 kHz 的超聲波對水體產生作用時所產生的化學變化。超聲波能夠將水中的有機物轉變為二氧化碳來達到凈水目的。其工作原理是激化水中的微小泡核，在一系列反應下將有機物轉化成二氧化碳。

4.7 化學氧化

化學氧化法是利用強氧化劑來消除水中的有機污染物，現在主要利用氯氣、臭氧、高錳酸鉀和二氧化氯來凈化水體。這種方法雖然能夠改善水質，但在氧化過程中產生的有害副產物非常多，不能投入實際運用。

4.8 生物氧化

生物氧化法是指在傳統凈水技術步驟之前增加的一項生物處理工藝，主要借助微生物群體來過濾水中的污染物。其原理是利用微生物群體進行新陳代謝，初步凈化氨氮、亞硝酸鹽或鐵等有機物。生物氧化技術是凈化水體的第一步，它能夠改善水的性能，為后期的深度凈水打下基礎，有效改善水質。

5 三種常用的飲用水處理方式的比較

飲用水的處理方式各有千秋，各自存在一定的局限性。現在常用的水處理技術分別是活性炭吸附工藝、臭氧氧化技術和膜技術。下面將詳細比較這三種水處理技術。

活性炭吸附技術的水處理效果好，出水質量高，但是它對有機物的吸附存在選擇性。與其他兩種凈水方式相比，活性炭的成本較高，使用次數有限，實用性不高。臭氧氧化技術可以有效對水體進行消毒，能夠清除水體的異味和顏色。但是，氧化期間有很大可能產生其他污染物，為凈水處理增加難度。臭氧凈水設備的成本最高，能源消耗大，經過臭氧處理后，水的穩定性也會變差，所以臭氧技術在我國應用很少。

相對于其他兩種凈水技術而言，膜分離技術是一種最適合人們需要的凈水技術，能夠克服以上兩種凈水工藝的缺陷。一是成本低，膜分離裝置的組成簡單，容易操作，運行期間產生的廢物也很少。膜分離不會發生變化，穩定系數高。二是它過濾掉的物質種類多，能夠清除水中的有機物、無機物、細菌和顆粒物。但是，膜分離前期投入大，膜清洗困難，如果不能保持膜的清潔度，水質就會下降。

6 飲用水的消毒解決措施

在對飲用水進行消毒處理時，人們要對比消毒藥劑的殺菌能力和安全性，選擇有效的消毒藥劑，確保飲用水消毒環節的可靠性。目前，人們主要使用二氧化氯作為飲水的消毒劑。濾后消毒時，要將水和消毒劑混合均勻，接觸時間保持在30 min 以上，選擇水池進水口作為消毒劑投加點。沒有水池時，可以在泵后管道和泵前管道中投加，人們要根據管網長度、原水水質以及運行經驗，合理選擇消毒劑的使用量，確保水中有害副產物含量和消毒劑殘留量在允許值內，處理后的飲用水游離性氯要高于0.3 mg/L，管網末端游離性余氯最多不能超過0.05 mg/L。

7 結語

新時代，我國社會經濟保持穩步發展。國家高度重視飲用水工程建設，以保障居民飲水安全。飲水質量直接關系國民健康，各級政府部門都將改善水質作為一項重要工作。人們要保護水源地，提高凈水廠的水處理標準，保證供水管建設安全，最終做好凈水工作。當前，要對飲用水進行分級，有序更新水凈化設備，減少污染源，加強環境保護宣傳，增強大眾的節水意識。隨著科技的進步，在國家與人民的共同努力下，飲用水處理研究一定能夠取得更大的進展，我國飲用水水質一定能夠不斷提高。