饮用水处理技术的探讨

闫学亚，翟学东

（鄂尔多斯市安信泰环保科技有限公司，内蒙古 鄂尔多斯 017000）

地表水和地下水是人类的主要饮用水源，地表水包括河流和湖泊等。雨季降水量大，地表水的浊度和有害物质含量非常高，含沙量和细菌也会迅速增加，河流流速和流量变大。同时，地下水不易储存，其储存容量受气候条件的制约，年水位差距很大。但是，地下水水质通常较好，浊度比较低，主要原因是地下水的补给源是浅层地下水和深层地下水。地下水水质与周围环境紧密联系，很容易受到污染[1]。在环境好的地区，地下水浊度低，一般为无色，硬度高；在部分重金属超标的地区，地下水质量较差。地形、地质条件影响地下水的储存量，其富含矿物质，能够促进人体健康。

1 我国饮用水的具体特点

1.1 水资源需求大，水源整体质量较差

我国人口基数大，所以水资源需求也大，饮水项目多，分布范围比较分散。环境监测显示，我国污染物排放量大，污水治理任务艰巨。我国主要河流均受到或多或少的污染，例如，黄河水质本就浑浊，加上工业污染，水质越来越差[1]。另外，我国部分湖泊出现富营养化问题。城市供水河段出现严重的污染问题，导致居民饮用水问题日益突出。

1.2 饮用水处理体系不完善

我国城市饮用水处理效率不高，虽然我国净水厂数量较多，但是我国人口多，饮用水需求大。目前，我国饮用水处理仍无法完全满足居民的饮水需求。净水不达标，净水厂投入不足，导致净水设备项目开发和研究资金短缺，水处理效率降低。当前，人们要解决饮用水处理问题，保障饮用水水质和居民用水安全。

2 饮水安全的主要问题

目前，我国饮用水主要存在三点问题。一是工业用水和生活用水排放多，净水器材跟不上净水标准的需要。农村饮用水问题非常严重，人体健康受到严重威胁；二是水厂处理工艺落后，无法去除水中的杂质、微生物和藻类等；三是自来水消毒会产生很多沉淀物，这些沉淀物很可能演变成更加危险的致癌物。

3 饮用水处理技术的发展

3.1 最初的饮用水处理

过滤掉杂物是处理饮用水的基本方式，主要利用混凝-沉淀物-过滤网-氯消毒装置，通过沉淀来降低水的浊度。但是，它对饮用水的去污效果不好，氯的去除率仅达到10%。此外，氯消毒往往会产生很多有毒副产物，不仅不能满足处理需要，还增加了饮用水的危害。

3.2 第二代净化技术

现代科学技术的发展，为水处理提供了先进的工艺来提高水质。随着社会经济的蓬勃发展，人们对饮用水净化工艺的重视度越来越高[2]。很显然，初级的净水工艺已经无法满足人们的需求。因此，第二代净水技术出现，它是以第一代净水技术为基础改进而来的技术。第二代净水技术已经能够解决第一代技术遗留的氯副产物有毒问题，还能够过滤掉微量有害有机物。

3.3 第三代净水工艺

近年来，现代工业快速发展，世界人口持续增加，水污染范围越来越广。水污染问题日益严重，水中的有害物质越来越多。针对现代饮水问题，人们研发了第三代净水技术。第三代净水工艺又叫膜分离技术，它主要运用超滤来去除水中的化学物质和微生物。

3.3.1 粉末状活性炭

活性炭改善水质是现在污水治理的一大主要研究方向。它主要通过吸附水中的低分子有机物，分离水中的有害微生物和细菌来净化水体。这种水净化工艺不仅环保、易操作，也高效能地降低水污染，改善水质。

3.3.2 粉末状沸石和活化剂

沸石的水净化效果显著，它利用外表多孔且面积大的特点，吸附氨氮有害物。使用沸石来提高水质在国内外都很常见。因为沸石成本低廉，吸附氨氮的效果好，所以其经济效益很高[3]。后来，在大量的试验和反复验证下，人们发现沸石在经过活化剂处理后，去氨氮的能力更强。研究表明，沸石吸附氨氮是通过离子交换和自身吸附作用相结合完成的。

3.3.3 混凝工艺

混凝工艺可以降低水污染，解决饮用水问题。它针对的是小分子有机物，通过改善有机物的分离性，使其形成微絮状，再被过滤网截留，将大小分子有机物分离并将有害物质剔除。在混凝的过程中，絮状体的生成改变了膜表面沉积层的性质，絮状体颗粒直径增大，避免有机物大量吸附在膜表面。

4 深度饮用水处理技术

目前，在传统水处理工艺的基础上，人们需要深度处理饮用水，以去除其中的有机物和有毒副产物。对比以前的工艺，水处理技术已经取得重大突破。

4.1 活性炭吸附技术

活性炭吸附技术是水处理技术中最完善、成效最大的方法之一。活性炭主要通过吸附有机物来达到净化水体的效果。作为一种多孔洞的固体物，活性炭表面孔径的大小与去污效果的好坏直接挂钩。当然，活性炭也有缺陷，在处理溶解度大、亲水性强的有机物时，吸附效果较差。

4.2 臭氧加活性炭处理技术

臭氧可以对饮用水进行消毒，能够去除水中的异味，消除水体的色素。人们利用臭氧的强氧化性进行反复研究，最终发现，如果将活性炭处理技术和臭氧的强氧化性结合，就能够增强活性炭的吸附能力。原因是臭氧能够减少有机分子，使分子尺寸能够适合活性炭的表面孔径，从而提高活性炭的去污效率。

4.3 膜分离工艺

不同于传统的水处理技术，膜分离技术的优势在于人为操控少，占地小，副产生物质少，不添加化学物质。现在，我国各大城市水质净化大都应用这项技术。膜分离技术主要包括微过滤、精过滤、纳过滤和反渗透等，它利用机械来分离水中杂质，能够稳定、高效率地净化水体。

4.4 光氧化技术

光氧化技术是一种还未投入实际应用的净水工艺，它是在有光照（包括可见光和紫外光）的作用下，使氧气与水反应来净化水体[2]。光氧化技术对有机物的净化效果好，能够高效地分解水中的杂质。它拥有极强的氧化能力，但目前还没有大范围推广。

4.5 吹脱技术

吹脱技术的原理是阻碍水和空气接触，将挥发性有害物质通过水扩散到空气里来达到净水效果。它针对的主要是挥发性有机物，但对于其他有害化合物的处理效果差。

4.6 超声空化

超声空化效应是指频率高于15 kHz 的超声波对水体产生作用时所产生的化学变化。超声波能够将水中的有机物转变为二氧化碳来达到净水目的。其工作原理是激化水中的微小泡核，在一系列反应下将有机物转化成二氧化碳。

4.7 化学氧化

化学氧化法是利用强氧化剂来消除水中的有机污染物，现在主要利用氯气、臭氧、高锰酸钾和二氧化氯来净化水体。这种方法虽然能够改善水质，但在氧化过程中产生的有害副产物非常多，不能投入实际运用。

4.8 生物氧化

生物氧化法是指在传统净水技术步骤之前增加的一项生物处理工艺，主要借助微生物群体来过滤水中的污染物。其原理是利用微生物群体进行新陈代谢，初步净化氨氮、亚硝酸盐或铁等有机物。生物氧化技术是净化水体的第一步，它能够改善水的性能，为后期的深度净水打下基础，有效改善水质。

5 三种常用的饮用水处理方式的比较

饮用水的处理方式各有千秋，各自存在一定的局限性。现在常用的水处理技术分别是活性炭吸附工艺、臭氧氧化技术和膜技术。下面将详细比较这三种水处理技术。

活性炭吸附技术的水处理效果好，出水质量高，但是它对有机物的吸附存在选择性。与其他两种净水方式相比，活性炭的成本较高，使用次数有限，实用性不高。臭氧氧化技术可以有效对水体进行消毒，能够清除水体的异味和颜色。但是，氧化期间有很大可能产生其他污染物，为净水处理增加难度。臭氧净水设备的成本最高，能源消耗大，经过臭氧处理后，水的稳定性也会变差，所以臭氧技术在我国应用很少。

相对于其他两种净水技术而言，膜分离技术是一种最适合人们需要的净水技术，能够克服以上两种净水工艺的缺陷。一是成本低，膜分离装置的组成简单，容易操作，运行期间产生的废物也很少。膜分离不会发生变化，稳定系数高。二是它过滤掉的物质种类多，能够清除水中的有机物、无机物、细菌和颗粒物。但是，膜分离前期投入大，膜清洗困难，如果不能保持膜的清洁度，水质就会下降。

6 饮用水的消毒解决措施

在对饮用水进行消毒处理时，人们要对比消毒药剂的杀菌能力和安全性，选择有效的消毒药剂，确保饮用水消毒环节的可靠性。目前，人们主要使用二氧化氯作为饮水的消毒剂。滤后消毒时，要将水和消毒剂混合均匀，接触时间保持在30 min 以上，选择水池进水口作为消毒剂投加点。没有水池时，可以在泵后管道和泵前管道中投加，人们要根据管网长度、原水水质以及运行经验，合理选择消毒剂的使用量，确保水中有害副产物含量和消毒剂残留量在允许值内，处理后的饮用水游离性氯要高于0.3 mg/L，管网末端游离性余氯最多不能超过0.05 mg/L。

7 结语

新时代，我国社会经济保持稳步发展。国家高度重视饮用水工程建设，以保障居民饮水安全。饮水质量直接关系国民健康，各级政府部门都将改善水质作为一项重要工作。人们要保护水源地，提高净水厂的水处理标准，保证供水管建设安全，最终做好净水工作。当前，要对饮用水进行分级，有序更新水净化设备，减少污染源，加强环境保护宣传，增强大众的节水意识。随着科技的进步，在国家与人民的共同努力下，饮用水处理研究一定能够取得更大的进展，我国饮用水水质一定能够不断提高。