浅析饮用水处理现状及存在问题

浅析饮用水处理现状及存在问题

作者：王福连王国建

来源：《建筑与文化》2013年第06期

【摘要】本文介绍了国内外城市饮用水净化处理技术现状及其发展过程，探讨了给水处理工艺技术的选择方法，最后分析了我国给水处理存在的问题及解决对策。

【关键词】饮用水给水处理工艺发展进程问题对策

1.引言

水，是人类的生命之源。城市供水工作直接关系到社会生活、生产等诸多方面，涉及千家万户。随着人口急剧增加，水资源供需矛盾日趋尖锐，水资源问题已成为全球密切关注和亟待解决的热点课题。近几十年，我国随着经济的飞速发展及农村人口向城市的大规模迁移，缺水问题已经越来越凸显，已经成为城市发展难以为继的重要因素之一。“水危机”、“水战争”的提法时常不绝于耳，这已经引起了国内外的广泛关注。纵观水资源有关资料，我国已列缺水国之列，人均淡水资源仅为世界人均量的四分之一，属世界13个人均水资源贫水国之一[1] [2]。而且，据监测数据表明，我国的地表水、地下水都受到了不同程度的污染，且有逐年加重的趋势。

良好的水源是生产优质饮用水的前提，日趋严重的水污染不仅降低了水体的使用功能，而且进一步加剧了水资源短缺的矛盾，对我国正在实施的可持续发展战略带来了严重影响，严重阻碍了社会经济的快速健康发展，因此保护好水源及寻找更为有效的水处理技术已是刻不容缓。

2.水源及分类

水源是水的来源和存在形式地域总称。水源是生命之源，物质，信息，能量传递的重要中介，是地球表面生物体生存的不可替代的资源。从给水处理的角度水源一般指给水工程所取用的原水水体，原水是指未经任何处理或用以进行水质处理的待处理水。

水源主要存在于海洋，河湖，冰川雪山等区域。它们通过大汽运动等形式得到更新。给水水源一般分为如下5大类：

（1）地表水：地表水包括陆地表面形成的径流及地表贮存的水（如江、河、湖、水库等水）。由于受流域内的自然环境影响较大，水质往往有很大的差异。如：地表水的浑浊度与水温变化幅度都较大，水易受到污染，但是，水的矿化度、硬度较低，含铁量及其他物质含量较小，径流量较大，但季节变化性较强。

（2）地下水：地下水包括地下径流或埋藏于地下的，经过提取可被利用的淡水（如潜水、承压水、岩溶水，裂隙水等）。地下水具有水质清澈，无色无味，水温恒定，不易受到污染等特点，但它的径流量小，矿化度和硬度较高。

（3）城市污水回用水：经过处理达到特定用户用水水质标准且又回用到用户使用过程的部分城市污水。

（4）海水：沿海城市的一些工业用做冷却水水源或为其他目的所取的那部分海水（注：城市污水回用水与海水是水源的一部分，但目前对这两种水使用率偏低）。

（5）其他水：有些企业根据本身的特定条件使用上述各种水以外的水作为取水水源称为其他水。

给水处理水源主要是考虑水量和水质两个主要要素，但近年来，饮用水水源受到一定程度污染对饮用水处理技术提出了新的课题，对水处理技术的要求就更高。

3.城市给水处理工艺

3.1 给水处理工艺的发展过程

给水处理的主要任务和目的就是通过必要的处理方法去除水中的杂质，以价格合理、水质优良安全的水供给人们使用。

水处理技术的采用和发展可以追溯到人类首次定居之后。据相关资料记载，4000年前古印度人就利用木炭对水进行过滤，并将滤后水贮存于钢制容器中以保持新鲜。3500年前埃及也出现了饮用水过滤装置[3]。随着用水水质要求的提高及水源水质的变化，给水处理到后来逐渐出现过滤、煮沸、蒸馏和混凝等水处理方法。据资料记载，我国于明朝时候就开始采用明矾对水进行净化处理，而且处理效果在同期处于不错的水平[4] [5]。

随着用户的需求及水质标准要求的提高，给水处理技术走向不断优化组合和更新换代的发展阶段。常规处理、臭氧活性炭深度处理和膜处理可以称为饮用水净化的第一代、第二代和第三代的净水技术。

常规处理通常由混凝、沉淀、过滤和消毒组成，最早于十九世纪在欧洲开始得到应用，到二十世纪在全世界得到十分广泛的应用，目前仍然是全世界的主流饮用水净化工艺。

自二十世纪六十年代后世界各国随工业的发展，水源水普遍受到有机物的污染，主要是小分子、溶解性的合成有机物、包括农药、杀虫剂、除草剂、各种添加剂、内分泌干扰素等，七十年代又发现氯消毒时能与有机物反应生成对人体健康有害的消毒副产物。而常规处理工艺对这些有机物基本无去除能力，因此饮用水水质对人体健康的影响受到了极大的关注，迫使人们

寻求新的饮用水处理技术，以弥补常规处理工艺的不足，在这种背景下，臭氧活性炭处理技术被开发并在欧洲得到较多应用。

膜技术最早的研究起源于二十世纪五十年代，真正大规模应用在二十世纪九十年代中期开始，并在二十一世纪得到快速增长。膜技术被美国EPA推荐为最佳工艺之一，日本则把膜技术作为21世纪水处理的基本技术，并实施国家攻关项目“21世纪水处理膜研究（MAC21）”专门开发膜净水系统。膜过滤是用天然或人工合成高分子有机薄膜或者无机陶瓷膜做介质，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分溶液进行过滤分离、分级提纯和富集的物理处理方法。

3.2 饮用水处理工艺

3.1.1 常规处理工艺

常规水处理工艺是以去除原水中悬浮物质、胶体物质、细菌、病毒以及其他有害成分为目的的处理过程，一般包括混凝、沉淀、过滤、消毒工艺。

常规给水处理流程如图1。

常规处理工艺是保证饮用水的基本安全性的有效措施。鉴于常规处理工艺的应用对控制水媒传染病的爆发、保障人体健康和公共安全做出的杰出贡献，美国工程院于2004年评选20世纪对人类生活贡献最大的二十项重大科技成果时将饮用水的常规净化工艺列在前几位。

3.1.2 强化处理工艺

虽然常规处理工艺对原水中的有机物等有一定的处理能力，但是相对于日益复杂的原水水质，常规处理工艺去除有害物的能力相对比较有限，溶解性有机碳去除率一般小于30%，对水中的可生物降解有机物的去除不稳定、波动性大，且受原水水质及水温影响均较大[6][7]。针对上述存在的问题，在常规处理工艺的基础上开创了强化混凝处理工艺和强化过滤工艺等。强化混凝工艺即向水源中投加过量的混凝剂并控制合适的pH值，进而提高工艺对有机污染物等的去除能力。经相关研究表明[8]，强化混凝处理技术对DOC和BDOC的去除率分别能提高32%和20%。该技术虽然在一定程度上提高了有机物的去除率，但对水中的氨氮、亚硝酸盐氮及小分子有机物的去除能力仍相对有限，因此还需要其他的工艺配套组合才能达到更好的去除效果。强化过滤工艺主要是为了充分发挥滤料和脱稳颗粒的接触凝聚作用而去除浊度和细菌等。强化过滤需要在滤料中培养生物膜，使得亚硝酸盐、硝酸盐等在相应菌群的作用下得以去除。

3.1.3 预处理和深度处理工艺