閆學(xué)亞，翟學(xué)東

（鄂爾多斯市安信泰環(huán)?？萍加邢薰?，內(nèi)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(zhì)含量非常高，含沙量和細(xì)菌也會(huì)迅速增加，河流流速和流量變大。同時(shí)，地下水不易儲(chǔ)存，其儲(chǔ)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(zhì)通常較好，濁度比較低，主要原因是地下水的補(bǔ)給源是淺層地下水和深層地下水。地下水水質(zhì)與周圍環(huán)境緊密聯(lián)系，很容易受到污染[1]。在環(huán)境好的地區(qū)，地下水濁度低，一般為無色，硬度高；在部分重金屬超標(biāo)的地區(qū)，地下水質(zhì)量較差。地形、地質(zhì)條件影響地下水的儲(chǔ)存量，其富含礦物質(zhì)，能夠促進(jìn)人體健康。

1 我國飲用水的具體特點(diǎn)

1.1 水資源需求大，水源整體質(zhì)量較差

我國人口基數(shù)大，所以水資源需求也大，飲水項(xiàng)目多，分布范圍比較分散。環(huán)境監(jiān)測顯示，我國污染物排放量大，污水治理任務(wù)艱巨。我國主要河流均受到或多或少的污染，例如，黃河水質(zhì)本就渾濁，加上工業(yè)污染，水質(zhì)越來越差[1]。另外，我國部分湖泊出現(xiàn)富營養(yǎng)化問題。城市供水河段出現(xiàn)嚴(yán)重的污染問題，導(dǎo)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(shù)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(dá)標(biāo)，凈水廠投入不足，導(dǎo)致凈水設(shè)備項(xiàng)目開發(fā)和研究資金短缺，水處理效率降低。當(dāng)前，人們要解決飲用水處理問題，保障飲用水水質(zhì)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(diǎn)問題。一是工業(yè)用水和生活用水排放多，凈水器材跟不上凈水標(biāo)準(zhǔn)的需要。農(nóng)村飲用水問題非常嚴(yán)重，人體健康受到嚴(yán)重威脅；二是水廠處理工藝落后，無法去除水中的雜質(zhì)、微生物和藻類等；三是自來水消毒會(huì)產(chǎn)生很多沉淀物，這些沉淀物很可能演變成更加危險(xiǎn)的致癌物。

3 飲用水處理技術(shù)的發(fā)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(wǎng)-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(dá)到10%。此外，氯消毒往往會(huì)產(chǎn)生很多有毒副產(chǎn)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(shù)

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，為水處理提供了先進(jìn)的工藝來提高水質(zhì)。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)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(jīng)無法滿足人們的需求。因此，第二代凈水技術(shù)出現(xiàn)，它是以第一代凈水技術(shù)為基礎(chǔ)改進(jìn)而來的技術(shù)。第二代凈水技術(shù)已經(jīng)能夠解決第一代技術(shù)遺留的氯副產(chǎn)物有毒問題，還能夠過濾掉微量有害有機(jī)物。

3.3 第三代凈水工藝

近年來，現(xiàn)代工業(yè)快速發(fā)展，世界人口持續(xù)增加，水污染范圍越來越廣。水污染問題日益嚴(yán)重，水中的有害物質(zhì)越來越多。針對現(xiàn)代飲水問題，人們研發(fā)了第三代凈水技術(shù)。第三代凈水工藝又叫膜分離技術(shù)，它主要運(yùn)用超濾來去除水中的化學(xué)物質(zhì)和微生物。

3.3.1 粉末狀活性炭

活性炭改善水質(zhì)是現(xiàn)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(jī)物，分離水中的有害微生物和細(xì)菌來凈化水體。這種水凈化工藝不僅環(huán)保、易操作，也高效能地降低水污染，改善水質(zhì)。

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(diǎn)，吸附氨氮有害物。使用沸石來提高水質(zhì)在國內(nèi)外都很常見。因?yàn)榉惺杀镜土?，吸附氨氮的效果好，所以其?jīng)濟(jì)效益很高[3]。后來，在大量的試驗(yàn)和反復(fù)驗(yàn)證下，人們發(fā)現(xiàn)沸石在經(jīng)過活化劑處理后，去氨氮的能力更強(qiáng)。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(jié)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(jī)物，通過改善有機(jī)物的分離性，使其形成微絮狀，再被過濾網(wǎng)截留，將大小分子有機(jī)物分離并將有害物質(zhì)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(zhì)，絮狀體顆粒直徑增大，避免有機(jī)物大量吸附在膜表面。

4 深度飲用水處理技術(shù)

目前，在傳統(tǒng)水處理工藝的基礎(chǔ)上，人們需要深度處理飲用水，以去除其中的有機(jī)物和有毒副產(chǎn)物。對比以前的工藝，水處理技術(shù)已經(jīng)取得重大突破。

4.1 活性炭吸附技術(shù)

活性炭吸附技術(shù)是水處理技術(shù)中最完善、成效最大的方法之一。活性炭主要通過吸附有機(jī)物來達(dá)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(dāng)然，活性炭也有缺陷，在處理溶解度大、親水性強(qiáng)的有機(jī)物時(shí)，吸附效果較差。

4.2 臭氧加活性炭處理技術(shù)

臭氧可以對飲用水進(jìn)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(qiáng)氧化性進(jìn)行反復(fù)研究，最終發(fā)現(xiàn)，如果將活性炭處理技術(shù)和臭氧的強(qiáng)氧化性結(jié)合，就能夠增強(qiáng)活性炭的吸附能力。原因是臭氧能夠減少有機(jī)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(tǒng)的水處理技術(shù)，膜分離技術(shù)的優(yōu)勢在于人為操控少，占地小，副產(chǎn)生物質(zhì)少，不添加化學(xué)物質(zhì)?，F(xiàn)在，我國各大城市水質(zhì)凈化大都應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)。膜分離技術(shù)主要包括微過濾、精過濾、納過濾和反滲透等，它利用機(jī)械來分離水中雜質(zhì)，能夠穩(wěn)定、高效率地凈化水體。

4.4 光氧化技術(shù)

光氧化技術(shù)是一種還未投入實(shí)際應(yīng)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(yīng)來凈化水體[2]。光氧化技術(shù)對有機(jī)物的凈化效果好，能夠高效地分解水中的雜質(zhì)。它擁有極強(qiáng)的氧化能力，但目前還沒有大范圍推廣。

4.5 吹脫技術(shù)

吹脫技術(shù)的原理是阻礙水和空氣接觸，將揮發(fā)性有害物質(zhì)通過水?dāng)U散到空氣里來達(dá)到凈水效果。它針對的主要是揮發(fā)性有機(jī)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(yīng)是指頻率高于15 kHz 的超聲波對水體產(chǎn)生作用時(shí)所產(chǎn)生的化學(xué)變化。超聲波能夠?qū)⑺械挠袡C(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸紒磉_(dá)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(yīng)下將有機(jī)物轉(zhuǎn)化成二氧化碳。

4.7 化學(xué)氧化

化學(xué)氧化法是利用強(qiáng)氧化劑來消除水中的有機(jī)污染物，現(xiàn)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(zhì)，但在氧化過程中產(chǎn)生的有害副產(chǎn)物非常多，不能投入實(shí)際運(yùn)用。

4.8 生物氧化

生物氧化法是指在傳統(tǒng)凈水技術(shù)步驟之前增加的一項(xiàng)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(jìn)行新陳代謝，初步凈化氨氮、亞硝酸鹽或鐵等有機(jī)物。生物氧化技術(shù)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(chǔ)，有效改善水質(zhì)。

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?，F(xiàn)在常用的水處理技術(shù)分別是活性炭吸附工藝、臭氧氧化技術(shù)和膜技術(shù)。下面將詳細(xì)比較這三種水處理技術(shù)。

活性炭吸附技術(shù)的水處理效果好，出水質(zhì)量高，但是它對有機(jī)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(shù)有限，實(shí)用性不高。臭氧氧化技術(shù)可以有效對水體進(jìn)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(chǎn)生其他污染物，為凈水處理增加難度。臭氧凈水設(shè)備的成本最高，能源消耗大，經(jīng)過臭氧處理后，水的穩(wěn)定性也會(huì)變差，所以臭氧技術(shù)在我國應(yīng)用很少。

相對于其他兩種凈水技術(shù)而言，膜分離技術(shù)是一種最適合人們需要的凈水技術(shù)，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(yùn)行期間產(chǎn)生的廢物也很少。膜分離不會(huì)發(fā)生變化，穩(wěn)定系數(shù)高。二是它過濾掉的物質(zhì)種類多，能夠清除水中的有機(jī)物、無機(jī)物、細(xì)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(zhì)就會(huì)下降。

6 飲用水的消毒解決措施

在對飲用水進(jìn)行消毒處理時(shí)，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(huán)節(jié)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(shí)，要將水和消毒劑混合均勻，接觸時(shí)間保持在30 min 以上，選擇水池進(jìn)水口作為消毒劑投加點(diǎn)。沒有水池時(shí)，可以在泵后管道和泵前管道中投加，人們要根據(jù)管網(wǎng)長度、原水水質(zhì)以及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，合理選擇消毒劑的使用量，確保水中有害副產(chǎn)物含量和消毒劑殘留量在允許值內(nèi)，處理后的飲用水游離性氯要高于0.3 mg/L，管網(wǎng)末端游離性余氯最多不能超過0.05 mg/L。

7 結(jié)語

新時(shí)代，我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)保持穩(wěn)步發(fā)展。國家高度重視飲用水工程建設(shè)，以保障居民飲水安全。飲水質(zhì)量直接關(guān)系國民健康，各級政府部門都將改善水質(zhì)作為一項(xiàng)重要工作。人們要保護(hù)水源地，提高凈水廠的水處理標(biāo)準(zhǔn)，保證供水管建設(shè)安全，最終做好凈水工作。當(dāng)前，要對飲用水進(jìn)行分級，有序更新水凈化設(shè)備，減少污染源，加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)宣傳，增強(qiáng)大眾的節(jié)水意識(shí)。隨著科技的進(jìn)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(jìn)展，我國飲用水水質(zhì)一定能夠不斷提高。