第三代城市饮用水净化工艺_超滤为核心技术的组合工艺_李圭白

给水排水Vol.33No.420071第三代城市饮用水净化工艺———超滤为核心技术的组合工艺李圭白1杨艳玲2(1哈尔滨工业大学市政环境工程学院,哈尔滨150090;2北京工业大学建筑工程学院,北京100022)社会需求是科学技术发展的强大推动力。20世纪以前,因饮水不洁,在城市常暴发烈性水介细菌性传染病(霍乱、痢疾、伤寒)等,给人们生命健康造成极大的危害,在此背景下开发出了第一代城市饮用水净化工艺(混凝、沉淀、过滤、氯消毒)。从而使饮用水的微生物安全性基本上得到了保证。20世纪中叶,发现了水介病毒性传染病(肝炎、小儿麻痹症等)的流行。研究发现,水中病毒主要附着在颗粒物上,只要显著降低水中颗粒物浓度,将水的浊度降至0.5NTU以下,就能控制住病毒性传染病的暴发,在此背景下开发出了深度除浊技术,从而推动了第一代工艺的发展。20世纪70年代,由于水环境的污染和水质检测技术的发展,在城市饮用水中发现了多种对人体有毒害的微量有机污染物和氯化消毒副产物,而第一代工艺又不能对其进行有效的去除和控制,使水的化学安全性堪忧。在此背景下开发出了臭氧—活性炭深度处理工艺,即在第一代工艺后增加臭氧—活性炭深度处理,可称作第二代城市饮用水净化工艺。第二代工艺能较好地去除水中有机物、微量有机污染物及氯化消毒副产物,即提高了水中的化学安全性。20世纪末,水中又发现了致病原生动物———蓝氏贾第鞭毛虫和隐孢子虫(即“两虫”)、藻类大量繁殖以及由此引起的藻毒素和臭味、水的生物稳定性等重大微生物安全问题,高有机物、高氨氮水质水的处理问题,又提出了绿色工艺理念,而第一、二代工艺又无法彻底解决这些问题,从而要求开发新一代的净水工艺,即第三代城市饮用水净化工艺。膜是21世纪新材料中的一个生长点,近年来随着膜技术的快速发展,膜的性能不断提高,价格不断降低,已达到可以接受的价位,因而国外将膜用于城市水厂,并呈加速发展趋势。1997年全世界超滤水厂的总处理能力为20万m3/d,到2006年已达800万m3/d。最大的水厂已达30万m3/d。目前,我国已能大量生产质优价廉的超滤膜和微滤膜,但超滤膜与微滤膜相比,几乎能将细菌、病毒、两虫、藻类及水生生物全部除去,是保证水的微生物安全性的最有效技术。在国外,特别是美国,也优先选择超滤膜用于城市水厂。超滤是绿色物理分离技术。超滤工艺可以取代以除浊和杀菌为目的的第一代工艺,因为即使不经混凝,超滤也能将水中的浊度降至0.1NTU左右,所以超滤可大大减少或甚至不用混凝剂,从而减少混凝药剂对水质的污染。超滤能去除几乎全部致病微生物,所以原则上没有必要再对滤后水进行杀菌消毒。当然,还需向水中投加少量消毒剂,以免水在输配过程中受到二次污染。由于大大减少了消毒剂的用量,也显著减少了消毒副产物的生成量,从而提高了水的化学安全性。对于受有机污染的水源水,要求去除水中有毒害的有机污染物。超滤一般只能去除水中粒径处于胶体范围的大分子量的有机物,而对于中、小分子量有机物则去除作用较小。所以,超滤水厂需要将超滤与去除有机物的技术进行组合。此外,原水中氨氮含量较高时,需要将超滤与生物处理技术相组合。原水中铁、锰、砷含量较高时,需将超滤与氧化或吸附技术相组合。采用超滤与活性炭组合工艺,宜将活性炭设于超滤之前,这样超滤就可将活性炭出水中的微生物、水生生物以及对微生物起保护作用的活性炭微粒去除,大大提高了活性炭出水的微生物安全性。这是发挥两者互补作用的合理组合。可以认为,城市水厂的膜时代已经到来,以超滤为核心技术的组合工艺,将成为第三代城市饮用水净化工艺的主要特征,它将是饮用水净化工艺一个新的发展方向。DOI:牨牥牨牫牱牳牴牤jcnkiwwe牨牴牰牬牪牥牥牱牥牬牥牥牨