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飲用水處理工藝改革方向

發(fā)布時(shí)間： 2016-03-31　　點(diǎn)擊次數(shù)： 2073次

飲用水處理工藝改革方向
★以混凝—沉淀—過濾—消毒為主導(dǎo)的飲用水凈化工藝已應(yīng)用百年，為保護(hù)人類健康做出了巨大貢獻(xiàn)。然而，面對(duì)水質(zhì)污染提出的新問題、科技進(jìn)步所提供的新機(jī)遇，我們?cè)谡J(rèn)真思考：飲用水凈化工藝該向何方？考慮處理工藝的清潔性、能耗和藥耗zui大程度減少的可行性、保障健康安全的可靠性，未來水處理工藝創(chuàng)新應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注三方面：標(biāo)準(zhǔn)與效應(yīng)協(xié)同調(diào)控的安全工藝、廠外凈化與廠內(nèi)處理耦合的簡捷工藝、不用或少用化學(xué)藥劑的清潔工藝。

標(biāo)準(zhǔn)與效應(yīng)協(xié)同調(diào)控的安全工藝
保障飲用水的健康安全，要求水廠出水不僅達(dá)到水質(zhì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，還必須不具有可導(dǎo)致效應(yīng)的毒性。為此，下一代凈水廠將突破現(xiàn)有的以有限指標(biāo)為依據(jù)的水質(zhì)評(píng)價(jià)和調(diào)控方法的局限，建立標(biāo)準(zhǔn)與效應(yīng)協(xié)同調(diào)控的水質(zhì)安全保障新工藝。其基本內(nèi)涵是，將水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和關(guān)鍵毒性指標(biāo)作為同等重要的判據(jù)，在技術(shù)選擇、工藝設(shè)計(jì)和過程調(diào)控時(shí)，以毒性水平作為決定性的關(guān)注因素和工藝各環(huán)節(jié)安全性的核心評(píng)價(jià)指標(biāo)。依此判斷，如果達(dá)到飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)并無毒性效應(yīng)，那便可認(rèn)為工藝是合理的、水質(zhì)的健康安全是可靠的；如果未達(dá)標(biāo)準(zhǔn)或有毒性效應(yīng)，則需要進(jìn)行問題診斷和技術(shù)改造，只有達(dá)到了水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)與毒理效應(yīng)同樣的滿意程度，才可以被認(rèn)為是具有水質(zhì)健康保障的安全工藝。與此同時(shí)，輸配水過程的毒性水平也被納入供水安全的控制目標(biāo)。基于這樣的考慮，飲用水處理技術(shù)創(chuàng)新和工藝改革必將以風(fēng)險(xiǎn)控制為核心目標(biāo)，未來的凈水廠也必將是保障水質(zhì)安全的健康工廠。

廠外凈化與廠內(nèi)處理耦合的簡捷工藝
在研究與實(shí)踐中人們深刻認(rèn)識(shí)到，飲用水處理新技術(shù)的運(yùn)用一定要依據(jù)經(jīng)濟(jì)和適用的原則，能以zui少單元、zui短流程、*來獲得*水質(zhì)，才可以被認(rèn)為是上等工藝，才是未來凈水廠的主導(dǎo)技術(shù)模式。減少廠內(nèi)處理負(fù)荷和簡化處理流程的有效措施之一，就是強(qiáng)化廠外設(shè)施的水質(zhì)凈化功能。其中，將原水輸送管道作為反應(yīng)器有針對(duì)性地去除目標(biāo)污染物，可取得事半功倍的效果。以藻去除為例，很多原水每升含數(shù)千萬至上億個(gè)藻細(xì)胞，如果單純依靠廠內(nèi)處理，不僅增加較大規(guī)模的處理設(shè)施、提高處理成本，而且處理后藻細(xì)胞濃度仍在每升幾十萬以上。研究及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果表明，如果在取水口投加少量氧化劑致藻失活，并及時(shí)用特定還原劑終止反應(yīng)，即可控制進(jìn)一步氧化所導(dǎo)致的胞內(nèi)有機(jī)物流出及二次污染。同時(shí)，氧化還原過程生成具有高比表面積、豐富羥基和高吸附活性的納米氧化物，可吸附失去活性的藻細(xì)胞并攜其進(jìn)入水廠，之后通過常規(guī)混凝沉淀即可輕易去除。該方法不需在廠內(nèi)新增處理單元和設(shè)施，只在取水口設(shè)置簡易投藥設(shè)備。結(jié)果證明，整個(gè)過程簡單可控，束縛了藻細(xì)胞的納米氧化物既不會(huì)附著于輸水管(或渠)壁也不會(huì)在途中下沉，投資和運(yùn)行成本低、工藝簡捷、水質(zhì)安全（不增加消毒副產(chǎn)物和水質(zhì)毒性）。同樣的方法還可用于消毒副產(chǎn)物前驅(qū)體去除、消毒副產(chǎn)物與耗氧有機(jī)物同時(shí)達(dá)標(biāo)、高藻/有機(jī)微污染水協(xié)同處理等，在常規(guī)凈水工藝改造中應(yīng)用潛力巨大。

不用或少用化學(xué)藥劑的清潔工藝
多數(shù)凈水廠大量使用絮凝劑、氧化劑等化學(xué)藥劑，鋁殘留、消毒副產(chǎn)物等二次污染成為水質(zhì)健康風(fēng)險(xiǎn)的主要成因。因此，不用或少用化學(xué)藥劑的清潔技術(shù)必將成為未來水處理廠工藝改革的主流方向。近年來，國內(nèi)外結(jié)合膜技術(shù)的應(yīng)用對(duì)簡化凈水工藝開展了卓有成效的研究，zui有代表性的是荷蘭科學(xué)家Walter提出的河床過濾與膜法結(jié)合的短流程工藝。該工藝?yán)幂斔哟驳牡叵逻^濾及生物氧化作用，去除了大部分微生物、微量有機(jī)物、重金屬、營養(yǎng)鹽、臭味等，使水質(zhì)得到顯著改善。1995~2005年間，荷蘭就采用了河床過濾-廠內(nèi)快速砂濾-活性炭吸附的簡捷工藝，2005年又增加了軟化處理以改善口感。Walter等人的短流程凈水方案是用反滲透代替原來的快濾和軟化處理，膜出水只作簡單的pH調(diào)節(jié)而不用消毒即成為直接飲用水，所涉及的主體處理環(huán)節(jié)不投加任何化學(xué)藥劑，出水水質(zhì)安全適口。該工藝也是廠外凈化與廠內(nèi)處理的*，計(jì)劃在2017年建成投產(chǎn)。可以預(yù)期，材料、信息等技術(shù)的快速發(fā)展必將為飲用水處理提供更多和更可靠的短流程設(shè)計(jì)選擇，不投加或少投加化學(xué)藥劑的清潔工藝必然成為未來水處理廠的主導(dǎo)概念。

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