饮用水的水质直接影响到人类的身心健康。如果水质良好,水就能正常参与人体的一切新陈代谢活动,人体就会产生应有的一切生理生化效应。反之,饮用了被污染的水就会使人招致各种疾病。世界卫生组织曾发表声明:“80 %的疾病是由饮水不洁造成的。”为了得到水质良好的饮用水,各种各样的水处理技术已相继被开发出来,并正在向深度和广度发展。
饮用水处理技术
我国饮用水常规的处理方法(混凝、沉淀、过滤、消毒等) 主要是去除水中的悬浮物和细菌,而对各种溶解性化学物质的去除率较低,不能完全消除水污染造成的危害,更不能满足人们对饮用水的高标准要求,加之长距离管道输送和高层水箱的二次污染,饮用水已不再安全或卫生。因此应尽快采用先进的技术对饮用水进行较为全面的处理。目前,随着水源污染的加剧和各国饮用水标准的提高,可去除各种有机物和有害化学物质的“饮用水深度处理”技术日益受到人们的重视。要求采用更有效的水处理方法,寻求一种占地少、维护管理方便、处理水质稳定的工艺已成为人们普遍关注的课题。
1、活性炭吸附法
该方法可以通过活性炭吸附去除水中的臭味、天然及合成有机物、微污染物质等,出水水质虽好,但对有毒的重金属、一般的盐类、致癌的亚硝酸盐和放射性物质、细菌、病毒等则收不到去除效果,有些物质(如细菌) 在处理时间长时甚至会略有增加。 再者活性炭的价格也较高,使其使用受到了一定的限制。
2、臭氧氧化法
臭氧的消毒能力强,能氧化有机物,去除水中的色、味,溶解性的铁、锰及酚等。 但其在水中不稳定,容易失效,在管网中杀菌效力不能持久;而且设备复杂,投资大,能耗也大,目前在我国应用较少。 另外,臭氧氧化后的水因新生了小分子有机化合物,使水的生物稳定性变差。 当前,通常把臭氧与活性炭联合应用,其效果较佳。
2、膜分离技术的应用
膜分离技术是一门新兴的高效分离、浓缩、提纯、净化技术,其主要特点是节能(因为膜分离过程不发生相变化)、分离对象广(有机物和无机物、病毒、细菌、微粒) 、装置简单、易操作、易于自控、易维修(因为只是用压力作为膜分离的推动力)，特别适用于对热敏感物质的分离、分级、浓缩与富集(因为分离过程只需在常温下进行)。目前,在世界范围内已开发研制出的有机膜主要有微滤膜(MF) 、超滤膜(UF)、纳滤膜(NF) 和反渗透膜(RO)。其中的微滤(MF) 和超滤(UF) 因不能脱除各种低分子物质,故单独使用时不能称之为深度处理。反渗透(RO) 和纳滤(NF) 作为水及其他液体分离膜之一,在分离膜应用领域占有重要的地位。当今世界上,反渗透、纳滤膜水处理装置的能力已达到每天数百万吨。最大的反渗透苦咸水淡化装置为位于美国亚利桑拿州的日产水量28 万吨的运河水处理厂,最大的反渗透海水淡化装置位于沙特阿拉伯,日产水量为12.8万吨。最大的纳滤脱盐软化装置位于美国佛罗里达州,日产水量为3.8 万吨 。有关各种分离膜技术的特点见下表。
表按分离原理分类的分离膜
膜的种类 膜的功能 分离驱动力 透过物质 被截留物质
微滤膜 多孔膜、溶液的微滤、脱微粒子 压力差 水、溶解物 悬浮物、细菌类、微粒子
超滤膜 脱除溶液中的胶体、各类大分子物质 压力差 溶液、离子和小分子物质 蛋白质、各类酶、细菌、乳胶、微粒子
反渗透和纳滤膜 脱除溶液中的盐类及低分子物质 压力差 水、溶剂 无机盐、糖类、氨基酸、BOD、COD 等
透析膜 脱除溶液中的盐类及低分子物质 浓度差 离子、低分子物质、酸、碱 无机盐、尿素、糖类、氨基酸
电渗析膜 脱除溶液中的离子 电位差 离子 无机和有机离子
渗透气体膜 溶液中的低分子物质及溶剂间的分离 压力差与浓度差 蒸汽 液体、无机盐、乙醇溶液
气体分离膜 气体、气体与蒸气分离 浓度差 气体 不易透过的气体限制
目前，随着水源的环境污染加剧和饮用水标准的提高，重点改善饮用水水质是国际健康饮水的新潮流。传统的净水工艺已不能满足人们对饮用水质量的要求，去除各种有机物和有害化学物质的“饮用水深度处理”技术日益受到人们的重视。从目前的研究方向和大量的研究成果来看，采用膜分离技术对饮用水进行深度处理将是今后大力发展的一项行之有效的技术。