关于饮用水的水质探讨

　　摘要：分析当前常规水净化处理工艺存在的问题，阐述解决水污染问题的途径和方法。
　　关键词：氯化法，氧化法
　　
　　0引言
　　近半个世纪以来，世界各国经济迅速发展，现代化工业，尤其是合成化工业更是突飞猛进，这些化学物质的大部分通过人类活动进入水体，如生活污水和工业废水的排放，农业使用化肥、杀虫剂的流失等，使接纳水体的物理化学性状发生了显著的变化〔1〕。80年代初就发现，水中有2000多种有机物，饮用水中有700多种，其中有20种致癌物，23种可疑致癌物，18种促癌物，56种致突变物〔2〕。世界各国现在都十分重视微量有机化合物污染与人体健康的关系。
　　目前世界上许多发展中国家对于饮用水的净化方法，基本上还是采用常规的混凝→沉淀→砂滤→投氯消毒工艺。这种工艺对于澄清水质，消除水中病原菌是十分有效的。一般认为经过常规的流程，滤后水中大肠杆菌等传染病菌和病毒能得到基本的去除。但随着水体污染的加剧，种类繁多的有机物进入水体形成真溶液，常规工艺几乎无能为力。我国GB5749－85《生活饮用水卫生标准》〔3〕中水质检测项目共35项，欧共体饮用水水质指令规定共66项，世界卫生饮用水水质规定共47项，与我国标准相比，增加的主要为微量有机物方面的项目。对饮用水有机污染的现状，必须寻求新的处理方法。
　　1目前常用的消毒方法
　　我国水处理普遍采用氯化工艺。它具有成本低、设备简单、运行管理方便等优点。但加氯可与水中有机物发生取代反应生成有机囟化物，即所谓的“三致”物质，对人体健康构成潜在的危害。
　　70年代，荷兰和美国水处理工作者发现，加氯消毒后，饮用水中产生三卤甲烷(TCM)类化合物，主要是氯仿、二氯乙酸、氯和溴之间的中间产物。氯化后的饮用水中不仅生成三囟甲烷，而且还生成其它囟代有机物(TCO)，其浓度一般为TCM浓度的5～10倍，它们对人体健康同样产生不利的影响〔4〕。TCM和TCO的主要前驱物质为三大类：①由植物残骸所导致的腐殖酸和黄腐酸等降解产物，如间苯二酚，香草酸和黄腐酸等降解产物；②来自于藻类的氨基酸嘧啶、色氨酸、脯氨酸、尿嘧啶、蛋白质等；③工业废水中的某些化合物，如酚类等。
　　用Cl2消毒导致TCM和TCO的产生，人们认识到其存在的隐患。因此非氯消毒工艺技术的研究得以迅速发展。
　　2对策及发展趋势〔5〕
　　解决饮用水污染问题，有两种途径：①保护饮用水水源；②强化水处理工艺。从总体上说，我国水环境质量短时期内还难以改善。对饮用水水质要求越来越高，要从污染水源获得优质饮用水，可供选择的方法是强化水处理工艺，即采用先进的水质深度处理技术。现简要介绍如下：
　　2．1氧化法
　　2．1．1臭氧氧化法(O3）
　　臭氧（O3）的氧化能力比氯强，能杀灭细菌，能迅速而广泛地氧化分解水中的大部分有机物，有效地除色、浊、嗅味，除铁锰、硫化物、酚、农药等，但臭氧的氧化很难达到完全矿化的程度，过程中对紫外光有强吸收性的大分子往往被氧化成小分子。近年来，水处理工作者开始研究应用臭氧氧化与其它方法联用技术。
　　a.臭氧——生物活性炭技术(O3—BAC技术)。实践证明，O3—BAC技术对去除水中COD、色度与嗅味、酚、硝基苯、氯仿、六六六、DDT、氨氮、油、木质素、氰化物等均有明显效果，Ames试验结果为阴性，净化后的饮用水能完全达到国家标准。
　　b.臭氧——过氧化氢混合氧化(O3—H2O2）。臭氧氧化有两种：①臭氧分子或单个氧原子直接参与反应；②是臭氧衰减产生的羟基自由基(.OH)引起的。.OH是水中氧化能力最强的氧化剂，对有机物常常无选择性且可完全矿化为二氧化碳和水等。将臭氧与过氧化氢混合，可以生成.OH。
　　c.臭氧——辐射技术。利用放射性同位素的γ射线或加速器产生的电子束对水进行照射处理，分解生成.OH.e－等反应性很强的活性物质，与水中微量有机物反应，氧化分解成CO2和H2O。辐射与臭氧联用可降低成本且臭氧在辐射条件下可产生连锁氧化，大大提高处理效果，且该技术适应广泛的pH值和温度范围，对浓度很低的有机物也有很好的处理效果。
　　2．1．2光化学氧化法
　　光化学氧化法分为光催化氧化和光激发氧化法。
　　光激发氧化法即将O3、H2O2、O2等氧化剂与光化学辐射相结合，产生氧化能力极强的的自由基，如.OH等，在氧化有机物过程中起主要作用。紫外——臭氧联用(UV—O3）技术在饮用水深度处理和难降解有机废水的处理中，具有良好应用前景，对三氯甲烷、四氯化碳、六氯苯、多氯联苯等都可迅速氧化，UV—H2O可使三氯甲烷、氯苯、氯酚及邻苯二甲酸二乙酯浓度降低到原来浓度的1%。
　　光催化氧化法即当用能量大于禁带宽度的光照射n型半导体时，其满带上电子被激发跃过禁带进入导带，同时在满带上产生空穴。空穴可夺取半导体颗粒表面的有机物或溶剂中的电子，使原本吸收入射光的物质被活化氧化。已证明，n型半导体中TiO2的催化活性与稳定性最好，UV—TiO2技术可迅速降解有机囟化物、芳香族化合物、有机酸、醇类含硫磷等杂原子的有机物、表面活性剂等。
　　2．1．3高锰酸钾氧化法
　　马军等系统研究了KMnO4去除与控制水中有机物的效能与机理，发现高锰酸钾在中性条件下对松花江水中137种有机物具有广谱的去除效果，反应过程中产生新生态的MnO2，对有机物的去除效果有重要影响。
　　2．2空气吹脱
　　空气吹脱已用于去除毒性挥发性有机物(VOC2）。GamyL.Amy和Davidw.Hand试验表明，采用填料式吹脱塔的去除率可达95%和63%以上。在114种有机优先污染物中可吹脱的能达31种。
　　2．3吸附
　　以活性炭为代表的吸附工艺是目前对付有机优先污染物首选实用技术，目前正开发一些新型吸附材料如多孔合成树脂、活性炭纤维等。
　　2．4膜法
　　膜法是深度处理的一种高级手段，反渗透(RO)、超滤(UF)、微滤(MF)和纳滤(NF)能有效去除水中嗅味、色素、消毒副产物前体及其它有机物和微生物。近年来，膜法对消毒副产物的良好控制，被EPA推荐为最佳工艺之一。[!--empirenews.page--]
　　3结语
　　以上水处理新工艺目前又都存在其不足之处，有待于进一步探讨和研究。如UV—O3与UV—CO2是目前最有前途的两种光化学氧化技术，渴望在家庭或集团用户的饮用水深度处理和特种有机废水处理中发挥重要作用。UV—O3联用技术已被美国环保署(EPA)鉴定为处理多联氯苯最有效的技术。不过目前该工艺在使用中的障碍在于CO2从水中分离问题，选择合适的载体和固定化方法，或制备其它形状的光催化剂，以及研究开发与光化学氧化法处理水的需要相结合的紫外灯或金属囟化灯，做到功率大、波长适宜、使用方便。膜法操作运行方便，处理效果好，但易淤塞和污染，其投资和运行费用太高。KMnO4和O3氧化，往往生成许多中间产物，甚至对某些有机物根本不起作用。所以，近年来水处理工作者越来越强调将物理、化学、生物的净化有机地结合起来，大胆尝试、研究诸如O3－H2O2－BAC、O3－混凝－活性污泥、KMnO4－BAC、O3－UV－H2O2、O3－膜处理、O3－吹脱等可能的联用技术，充分发挥各自手段的技术特点和优势进行综合治理，以期达到最佳去除效果。
　　
　　参考文献
　　[1]钟淳昌.我国城市给水近年来几个倾向性问题.给水排水，1998，(2)：1
　　[2]宋序彤.关于我国城市给排水科技优先发展领域的探讨.中国给水排水，1995，(11)：25～29
　　[3]王光涛.城市供水行业2000年技术进步发展规划.北京：中国建筑工业出版社，1993.54～58
　　[5]吴启州.饮水中有机污染物的危害及对策.水处理技术，1997，(8)：240～243

《关于饮用水的水质探讨》

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