APP下载

饮用水处理技术的探讨

2019-01-21闫学亚翟学东

中国资源综合利用 2019年10期
关键词:膜分离净水活性炭

闫学亚,翟学东

(鄂尔多斯市安信泰环保科技有限公司,内蒙古 鄂尔多斯 017000)

地表水和地下水是人类的主要饮用水源,地表水包括河流和湖泊等。雨季降水量大,地表水的浊度和有害物质含量非常高,含沙量和细菌也会迅速增加,河流流速和流量变大。同时,地下水不易储存,其储存容量受气候条件的制约,年水位差距很大。但是,地下水水质通常较好,浊度比较低,主要原因是地下水的补给源是浅层地下水和深层地下水。地下水水质与周围环境紧密联系,很容易受到污染[1]。在环境好的地区,地下水浊度低,一般为无色,硬度高;在部分重金属超标的地区,地下水质量较差。地形、地质条件影响地下水的储存量,其富含矿物质,能够促进人体健康。

1 我国饮用水的具体特点

1.1 水资源需求大,水源整体质量较差

我国人口基数大,所以水资源需求也大,饮水项目多,分布范围比较分散。环境监测显示,我国污染物排放量大,污水治理任务艰巨。我国主要河流均受到或多或少的污染,例如,黄河水质本就浑浊,加上工业污染,水质越来越差[1]。另外,我国部分湖泊出现富营养化问题。城市供水河段出现严重的污染问题,导致居民饮用水问题日益突出。

1.2 饮用水处理体系不完善

我国城市饮用水处理效率不高,虽然我国净水厂数量较多,但是我国人口多,饮用水需求大。目前,我国饮用水处理仍无法完全满足居民的饮水需求。净水不达标,净水厂投入不足,导致净水设备项目开发和研究资金短缺,水处理效率降低。当前,人们要解决饮用水处理问题,保障饮用水水质和居民用水安全。

2 饮水安全的主要问题

目前,我国饮用水主要存在三点问题。一是工业用水和生活用水排放多,净水器材跟不上净水标准的需要。农村饮用水问题非常严重,人体健康受到严重威胁;二是水厂处理工艺落后,无法去除水中的杂质、微生物和藻类等;三是自来水消毒会产生很多沉淀物,这些沉淀物很可能演变成更加危险的致癌物。

3 饮用水处理技术的发展

3.1 最初的饮用水处理

过滤掉杂物是处理饮用水的基本方式,主要利用混凝-沉淀物-过滤网-氯消毒装置,通过沉淀来降低水的浊度。但是,它对饮用水的去污效果不好,氯的去除率仅达到10%。此外,氯消毒往往会产生很多有毒副产物,不仅不能满足处理需要,还增加了饮用水的危害。

3.2 第二代净化技术

现代科学技术的发展,为水处理提供了先进的工艺来提高水质。随着社会经济的蓬勃发展,人们对饮用水净化工艺的重视度越来越高[2]。很显然,初级的净水工艺已经无法满足人们的需求。因此,第二代净水技术出现,它是以第一代净水技术为基础改进而来的技术。第二代净水技术已经能够解决第一代技术遗留的氯副产物有毒问题,还能够过滤掉微量有害有机物。

3.3 第三代净水工艺

近年来,现代工业快速发展,世界人口持续增加,水污染范围越来越广。水污染问题日益严重,水中的有害物质越来越多。针对现代饮水问题,人们研发了第三代净水技术。第三代净水工艺又叫膜分离技术,它主要运用超滤来去除水中的化学物质和微生物。

3.3.1 粉末状活性炭

活性炭改善水质是现在污水治理的一大主要研究方向。它主要通过吸附水中的低分子有机物,分离水中的有害微生物和细菌来净化水体。这种水净化工艺不仅环保、易操作,也高效能地降低水污染,改善水质。

3.3.2 粉末状沸石和活化剂

沸石的水净化效果显著,它利用外表多孔且面积大的特点,吸附氨氮有害物。使用沸石来提高水质在国内外都很常见。因为沸石成本低廉,吸附氨氮的效果好,所以其经济效益很高[3]。后来,在大量的试验和反复验证下,人们发现沸石在经过活化剂处理后,去氨氮的能力更强。研究表明,沸石吸附氨氮是通过离子交换和自身吸附作用相结合完成的。

3.3.3 混凝工艺

混凝工艺可以降低水污染,解决饮用水问题。它针对的是小分子有机物,通过改善有机物的分离性,使其形成微絮状,再被过滤网截留,将大小分子有机物分离并将有害物质剔除。在混凝的过程中,絮状体的生成改变了膜表面沉积层的性质,絮状体颗粒直径增大,避免有机物大量吸附在膜表面。

4 深度饮用水处理技术

目前,在传统水处理工艺的基础上,人们需要深度处理饮用水,以去除其中的有机物和有毒副产物。对比以前的工艺,水处理技术已经取得重大突破。

4.1 活性炭吸附技术

活性炭吸附技术是水处理技术中最完善、成效最大的方法之一。活性炭主要通过吸附有机物来达到净化水体的效果。作为一种多孔洞的固体物,活性炭表面孔径的大小与去污效果的好坏直接挂钩。当然,活性炭也有缺陷,在处理溶解度大、亲水性强的有机物时,吸附效果较差。

4.2 臭氧加活性炭处理技术

臭氧可以对饮用水进行消毒,能够去除水中的异味,消除水体的色素。人们利用臭氧的强氧化性进行反复研究,最终发现,如果将活性炭处理技术和臭氧的强氧化性结合,就能够增强活性炭的吸附能力。原因是臭氧能够减少有机分子,使分子尺寸能够适合活性炭的表面孔径,从而提高活性炭的去污效率。

4.3 膜分离工艺

不同于传统的水处理技术,膜分离技术的优势在于人为操控少,占地小,副产生物质少,不添加化学物质。现在,我国各大城市水质净化大都应用这项技术。膜分离技术主要包括微过滤、精过滤、纳过滤和反渗透等,它利用机械来分离水中杂质,能够稳定、高效率地净化水体。

4.4 光氧化技术

光氧化技术是一种还未投入实际应用的净水工艺,它是在有光照(包括可见光和紫外光)的作用下,使氧气与水反应来净化水体[2]。光氧化技术对有机物的净化效果好,能够高效地分解水中的杂质。它拥有极强的氧化能力,但目前还没有大范围推广。

4.5 吹脱技术

吹脱技术的原理是阻碍水和空气接触,将挥发性有害物质通过水扩散到空气里来达到净水效果。它针对的主要是挥发性有机物,但对于其他有害化合物的处理效果差。

4.6 超声空化

超声空化效应是指频率高于15 kHz 的超声波对水体产生作用时所产生的化学变化。超声波能够将水中的有机物转变为二氧化碳来达到净水目的。其工作原理是激化水中的微小泡核,在一系列反应下将有机物转化成二氧化碳。

4.7 化学氧化

化学氧化法是利用强氧化剂来消除水中的有机污染物,现在主要利用氯气、臭氧、高锰酸钾和二氧化氯来净化水体。这种方法虽然能够改善水质,但在氧化过程中产生的有害副产物非常多,不能投入实际运用。

4.8 生物氧化

生物氧化法是指在传统净水技术步骤之前增加的一项生物处理工艺,主要借助微生物群体来过滤水中的污染物。其原理是利用微生物群体进行新陈代谢,初步净化氨氮、亚硝酸盐或铁等有机物。生物氧化技术是净化水体的第一步,它能够改善水的性能,为后期的深度净水打下基础,有效改善水质。

5 三种常用的饮用水处理方式的比较

饮用水的处理方式各有千秋,各自存在一定的局限性。现在常用的水处理技术分别是活性炭吸附工艺、臭氧氧化技术和膜技术。下面将详细比较这三种水处理技术。

活性炭吸附技术的水处理效果好,出水质量高,但是它对有机物的吸附存在选择性。与其他两种净水方式相比,活性炭的成本较高,使用次数有限,实用性不高。臭氧氧化技术可以有效对水体进行消毒,能够清除水体的异味和颜色。但是,氧化期间有很大可能产生其他污染物,为净水处理增加难度。臭氧净水设备的成本最高,能源消耗大,经过臭氧处理后,水的稳定性也会变差,所以臭氧技术在我国应用很少。

相对于其他两种净水技术而言,膜分离技术是一种最适合人们需要的净水技术,能够克服以上两种净水工艺的缺陷。一是成本低,膜分离装置的组成简单,容易操作,运行期间产生的废物也很少。膜分离不会发生变化,稳定系数高。二是它过滤掉的物质种类多,能够清除水中的有机物、无机物、细菌和颗粒物。但是,膜分离前期投入大,膜清洗困难,如果不能保持膜的清洁度,水质就会下降。

6 饮用水的消毒解决措施

在对饮用水进行消毒处理时,人们要对比消毒药剂的杀菌能力和安全性,选择有效的消毒药剂,确保饮用水消毒环节的可靠性。目前,人们主要使用二氧化氯作为饮水的消毒剂。滤后消毒时,要将水和消毒剂混合均匀,接触时间保持在30 min 以上,选择水池进水口作为消毒剂投加点。没有水池时,可以在泵后管道和泵前管道中投加,人们要根据管网长度、原水水质以及运行经验,合理选择消毒剂的使用量,确保水中有害副产物含量和消毒剂残留量在允许值内,处理后的饮用水游离性氯要高于0.3 mg/L,管网末端游离性余氯最多不能超过0.05 mg/L。

7 结语

新时代,我国社会经济保持稳步发展。国家高度重视饮用水工程建设,以保障居民饮水安全。饮水质量直接关系国民健康,各级政府部门都将改善水质作为一项重要工作。人们要保护水源地,提高净水厂的水处理标准,保证供水管建设安全,最终做好净水工作。当前,要对饮用水进行分级,有序更新水净化设备,减少污染源,加强环境保护宣传,增强大众的节水意识。随着科技的进步,在国家与人民的共同努力下,饮用水处理研究一定能够取得更大的进展,我国饮用水水质一定能够不断提高。

猜你喜欢

膜分离净水活性炭
木质活性炭再生工艺及吸附效果研究
膜分离技术在微生物制药中的应用
净水样板的力量
化学净水
玩转活性炭
膜分离技术在水处理环境工程中的应用探讨
探析膜分离技术在环境工程中的应用及发展
神奇的活性炭
活性炭也有“保质期”
膜分离技术在饮用水处理中的应用