飲用水處理工藝技術(shù)的研究進(jìn)展

1、飲用水處理工藝技術(shù)的研究進(jìn)展 摘要： 摘要：飲用水的凈化技術(shù)與工程設(shè)施， 是從人類和水源污染及由此引起的疾病所做的長(zhǎng)期斗爭(zhēng)中產(chǎn)生和發(fā)展起來(lái)的。 關(guān)鍵詞 關(guān)鍵詞： 飲用水 水處理工藝 深度處理工藝 1 前言 前言 飲用水的凈化技術(shù)與工程設(shè)施，是從人類和水源污染及由此引起的疾病所做的長(zhǎng)期斗爭(zhēng)中產(chǎn)生和發(fā)展起來(lái)的。 19 世紀(jì)，歐美一些國(guó)家由于排出的污水、糞便和垃圾等使地表和地下水源受到污染，造成 霍亂、痢疾、傷寒等水傳染病的多次大規(guī)模的爆

2、發(fā)和蔓延，奪去了成千上萬(wàn)人的生命。這些慘痛教訓(xùn)，導(dǎo)致了傳統(tǒng)飲用水處理工藝的誕生。其代表處理流程是混凝→沉淀→過(guò)濾→投氯消毒，主要用以除去原水中的濁度和病原菌。 自 20 世紀(jì) 60 年代以來(lái)，隨著工業(yè)和城市的迅速發(fā)展，飲用水源不僅受到越來(lái)越多的城市污水和工業(yè)廢水等點(diǎn)污染源的污染，而且還受到更難控制的非點(diǎn)污染源的污染，給水中帶來(lái)了難以或不能生物降解的有機(jī)物。面對(duì)越來(lái)越多的有機(jī)物，傳統(tǒng)水處理工藝相形見(jiàn)拙，表現(xiàn)在： （1）不能有效去除各種有

3、機(jī)物。且氯化消毒產(chǎn)生的多種有機(jī)鹵化物，比其先質(zhì)毒性更大； （2）水廠沉淀池、濾池濾料層的含泥量中有機(jī)物的溶出與遷移會(huì)帶來(lái)有機(jī)物； （3）為改進(jìn)絮凝，提高濾池效率，保證殺菌效果的多點(diǎn)投氯，為氯與水中的有機(jī)物（如富里酸、腐殖酸）反應(yīng)生成 THMs 等消毒副產(chǎn)物創(chuàng)造了條件； （4）自來(lái)水在冗長(zhǎng)的輸水管道及水塔、水箱等設(shè)施中，余氯與水中的有機(jī)物有時(shí)間進(jìn)一步反應(yīng)，又因?yàn)楣芫W(wǎng)腐蝕、泄漏、接觸污染，會(huì)生成更多的 THMs，導(dǎo)致了二次污染。據(jù)北京市衛(wèi)生

4、防疫站的檢測(cè)，由于二次污染，有 15％的自來(lái)水超過(guò)飲用水標(biāo)準(zhǔn)。 新的挑戰(zhàn)，導(dǎo)致了飲用水處理的第二次革命：不僅要除去濁度和病原菌，而且還要除去多種多樣的有機(jī)和無(wú)機(jī)微量污染物。其處理途徑概括為二：一是對(duì)氯化消毒副產(chǎn)物（DBP）的前驅(qū)物（THMFP）加以控制，從而減少 DBP 的生成，如通過(guò)生物預(yù)處理法、臭氧-活性炭法、空氣吹脫法等方法處理后再進(jìn)行氯化消毒；二是對(duì)自來(lái)水進(jìn)行深度凈化，減少 DBP 的含量，可采用的方法有：分質(zhì)供水（管道或桶裝）

5、、多級(jí)蒸餾法、膜分離、離子交換、活性炭吸附等。 2 傳統(tǒng)飲用水處理工藝的改進(jìn)： 2.1 混凝 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(qū)物質(zhì)—天然有機(jī)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(guān)。快速劇烈的混合，利于混凝藥劑擴(kuò)散和水中膠體的脫穩(wěn)。進(jìn)入 80 年代，加強(qiáng)混合才成為給水界的共識(shí)，現(xiàn)常用的混合設(shè)備有：水力隔板混合、水泵混合、機(jī)械混合、靜態(tài)混合

6、器、混合池、槽等。在絮凝藥劑投加控中國(guó)城鎮(zhèn)水網(wǎng) www.chinacitywater.org(6)超臨界水氧化：利用水在超臨界狀態(tài)下能與有機(jī)物和氧氣（空氣）以任何比例互溶這種特殊性質(zhì)，使水中有機(jī)物得以除去。 優(yōu)點(diǎn)是： （1）效率高，處理徹底 （2）反應(yīng)速率快，反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小 （3）適用范圍廣 （4）不形成二次污染 （5）當(dāng)有機(jī)物含量超過(guò) 2％就可依靠反應(yīng)過(guò)程中自身氧化放熱來(lái)維持反應(yīng)所需的溫度。但尚需考慮設(shè)備的腐蝕、鹽的沉淀、催化

7、劑的使用及熱量的傳遞等因素。 (7)濕式催化氧化法：在高溫高壓及催化劑存在條件下，空氣中的氧氣可以將有機(jī)物降解，其催化劑一般為貴金屬，催化劑的失活與再生有待于進(jìn)一步研究，高溫、高壓的反應(yīng)條件對(duì)反應(yīng)設(shè)備提出了特殊的要求。 (8)超聲氧化法（UltrasonicIrradiation,UI）能將 THMs、氯酚、含氮酚完全或大部分氧化分解。超聲氧化法與臭氧結(jié)合，能加速對(duì)大腸桿菌等細(xì)菌的殺菌作用，并且比單獨(dú)使用 O3 節(jié)約用量 50%。 (9

8、)微波消毒：利用微波（1～120mm）熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)及其它因素共同作用殺滅細(xì)菌，操作簡(jiǎn)單，能耗低，且不產(chǎn)生二次污染. (10)高錳酸鉀氧化：能有效去除水中的多種有機(jī)污染物；能顯著控制氯化消毒副產(chǎn)物；用于預(yù)處理，可以破壞氯仿和四氯化碳的前驅(qū)物質(zhì)，并有一定的色、嗅、味的去除效果。缺點(diǎn)是：對(duì)高分子量、高沸點(diǎn)有機(jī)污染物， 去除效果很差； KMnO4 投加量控制不當(dāng)時(shí)會(huì)引起水的色度和濁度增加； 另外,反應(yīng)中生成 MnO2產(chǎn)生了額外的污泥。 高錳

9、酸鉀與粒狀活性炭聯(lián)用，由于相互促進(jìn)的協(xié)同作用，對(duì)原水表現(xiàn)出優(yōu)良的去除效果。 (11)高鐵酸鉀氧化：通過(guò)其強(qiáng)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(yīng)用廣的優(yōu)點(diǎn)，但高鐵酸鉀不穩(wěn)定，難于制備。 (12)磁化消毒：利用磁場(chǎng)降解水中的污染物。其影響因素有：磁場(chǎng)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(shè)備簡(jiǎn)單、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、處理量大,不受

10、自然溫度的影響。用于水的殺菌消毒處理、不會(huì)產(chǎn)生有害的副產(chǎn)品、能同時(shí)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(qiáng)的病原微生物、細(xì)菌以及一些難降解的有機(jī)物等。通過(guò)投加磁種和混凝劑， 可使各種性質(zhì)的弱磁性微細(xì)顆粒甚至半膠體顆粒在高梯度磁場(chǎng)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。 (13)表面接觸消毒技術(shù)：將消毒介質(zhì)固定化，避免了對(duì)環(huán)境的二次污染；并可進(jìn)行回收利用；但