飲用水深度凈化技術探討
摘要：論述幾種常見飲用水深度處理技術的應用現狀和存在問題，供不同水源和出水水質深度處理時參考。
關鍵詞：飲用水深度處理；活性碳吸附；超聲空化；膜分離；光氧化
1.概述
當前，我國城市自來水廠一般采用的是已 經使用了100多年的“混凝-沉淀-過濾- 消毒”等處理工藝，盡管該項工藝在保證飲用水 質方面起到了重要作用，但它只能去除水中懸 浮物、膠體顆粒，而相對于受污染水源中的溶解 性有機物的去除能力明顯不足，特別是加Cl2 消毒后形成的三致(致誘、致畸、致癌)物質及其 前驅物(THMFP)[1]，更是常規處理方法所難以去 除的。因此傳統的氯氧化消毒工藝已遠遠不能 滿足處理微污染水體的要求，需要運用新的工 藝對飲用水進行深度處理。
2.飲用水深度處理的類型和技術現狀
2.1活性炭吸附法
活性炭是目前所有飲用水深度處理技術應用最廣泛的一種深度處理技術。它是一種多孔性物質，內部具有發達的孔隙結構和巨大的比表面積，活性炭對有機物的去除主要是微孔吸附作用；活性炭的孔徑特點決定了它對不同分子大小有機物的去除效果不同，有試驗結果表明，活性炭對分子量在500～3000的有機物 有十分明顯的去除效果，去除率一般為70％～ 86.7％[2]。
用于飲用水處理，活性炭可除嗅去色，并去除水中微量有害物質，如有機物、膠體物質、部分重金屬、余氯等，且生產方便[3]。因此活性炭被廣泛應用于家用凈水器。活性炭凈水器對自來水中色度、THMs、耗氧量、DOC、余氯,Ames 致突變物質有一定的去除效果。但其不足有三點：出水細菌總數明顯升高；亞硝酸鹽濃度升高；炭的失效點不易判定。因此活性炭可以和其他方法結合使用，如活性炭一膜分離法。
2.2 超聲空化技術
超聲技術作為一種新型的氧化方法，已經在水處理應用與研究中取得了令人矚目的進展，在超聲水處理過程中，聲空化誘發的高級氧化過程對于降低水污染物的毒性、降解難于降解的有機物和提高生化比等都有較好的效果 [4-7] 。目前，一般認為超聲空化降解水中有機物主要有三種方式：自由基氧化、高溫熱解及超臨界水氧化。
研究表明[8]，超聲降解有機物的程度，除了與作用時間、超聲聲強和頻率有關外，還與有機物的物化性質有關。不同物化性質的有機物，因降解機理不同，超聲降解的效果也存在差異。超聲輻照對疏水性、易揮發性有機物(如CC14, CHC13等鹵代烴和脂肪烴類)去除效果明顯，對親水性、難揮發的有機物(如C6H5C1和4-C6H4OHC1)則需較長的輻照時間才能降解。超聲強化氧化技術正朝著兩個方面迅速發展，一 個方面是使用高效活性催化劑，另一個方向是將其與其他降解技術聯合或結合使用。現階段超聲空化技術主要用在實驗室小水量的處理研究中，尚處于基礎研究階段。
3.膜分離技術
與常規飲用水處理上藝相比，膜技術具有少投入甚至不投入化學藥劑、占地面積小、便于實現自動化等優點，并已在飲用水的深度處理上得到廣泛應用。常用的以壓力為推動力的膜分離技術，有微濾(M F),超濾(U F)，納濾(NF) 以及反滲透(RO)等工藝。
超濾(UF)、微濾(MF)對膠體和細菌的去除 效果較好，但對有機物和鹽類的去除效果一般。 納濾(NF)能有效地去除水中致突變物質和色 度，TOC去除率90%，AOC去除率80%。NF對 細菌有很好的去除效果，可以作為物理消毒取 代常規化學消毒[9]。但進入納濾膜的水需經酸 化、加防垢劑等預處理，操作較麻煩。反滲透膜 孔徑<2nm，對有機物、金屬氧化物、微生物及膠 體物質有較高的去除能力，可用于水的純化[10]， 但反滲透膜對無機物去除采取的是一刀切原 則，使水中的有益礦物質和微量元素也同時去 除，導致體內物質失去平衡對健康不利。今后膜 技術的研究重點是開發、制造高強度、長壽命、 抗污染、高通量的膜材料，對于不同的污染源采 用不同的膜技術及相應的配套工藝。
4.光氧化技術
飲用水的光氧化技術是利用可見光或紫 外光的照射作用來深度處理飲用水的技術[11]， 該技術的有機物去除效率高，能有效分解水中 有機優先控制污染物如三氯甲烷、四氯化碳及 多氯聯苯等。目前采用較多的有光激發氧化技 術和光催化氧化技術。
光激發氧化技術是以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，產生氧化能力很強的·OH自由 基，其氧化效果比單獨使用UV或O3好。例如 O3雖是強氧化劑，但單獨使用時對水中難降解 有機物，如有機氯化物及三致物質等并無明顯 去除效果，UV+O3聯用上藝能很好地彌補這種 不足。經UV輻射作用，光化學作用分解O3生 成·OH自由基，可以有效分解水中有機優先控 制污染物。
光催化氧化技術是在水中加入一定數量 的半導體催化劑(如Ti02,W03,Fe203及CdS 等)，在UV輻射下產生氧化能力強的自由基， 氧化水中的有機物[12]。在合適的反應條件下，有 機物光催化氧化的最終產物是CO2和H2O等 無機物[13]。該處理方法具有氧化性強對分解對 象無選擇性和最終可使有機物完全礦化等特 點，在飲用水深度處理中具有明顯的優越性。但 光催化氧化法的處理費用高，設備復雜，在經濟 上還只限于小規模水量的處理。
3.結論
各種飲用水深度處理方法的作用原理，基 本認為是吸附、氧化和膜濾等，它們能較好地去 除水中溶解性有機物，特別是對三致物質的去 除，滿足了人們對不同水質的要求。但是在利用 時，我們應注意根據各原水水質和控制目標不 同，從實際經濟成本考慮選擇合適的深度處理 工藝；另外不同方法又各有其優缺點，所以必要 時可以選取兩種或兩種以上的方法互為補充， 共同去除有機物，使降解效果達到最佳，這也是 工藝發展的未來趨勢。
參考文獻
[1]陳向明,王虹.優質飲用水深度處理技術探討 [J].給水排水，2001，27(8）1～5.
[2]董晴宇,胡海修.飲用水深度處理技術探討[J]. 西南給排水，2001，23(5)1～5.
[3]費征云.考察美國自來水廠隨感[J].中國給水 排水,2001,17(4):64～66.
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