當(dāng)代飲用水深度處理技術(shù)
摘要:分析了飲用水水源水質(zhì)隨社會(huì)變遷和經(jīng)濟(jì)發(fā)展而產(chǎn)生的變化,討論了基于水源水質(zhì)變化而創(chuàng)新和發(fā)展起來的各種飲用水處理技術(shù)與工藝。在此基礎(chǔ)上,針對當(dāng)前飲用水水源水質(zhì)特點(diǎn),剖析了應(yīng)用比較廣泛的臭氧/生物活性炭工藝存在的問題,提出了可以替代臭氧/生物活性炭工藝,保證飲用水安全、健康、可口的當(dāng)代飲用水深度處理技術(shù)。
關(guān)鍵字:飲用水,水源水質(zhì),新興污染,物納濾膜
1.飲用水水源水質(zhì)特征及其變化
飲用水水源水質(zhì),隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,呈現(xiàn)出明顯的時(shí)代特征,為了保證飲用水水質(zhì)安全,相應(yīng)的飲用水處理技術(shù),也必須隨著人類文明的進(jìn)步和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,不斷地創(chuàng)新和進(jìn)步。在經(jīng)濟(jì)發(fā)展和工業(yè)化水平相對較低的20世紀(jì)初及之前,飲用水水源中的污染物主要是懸浮物、膠體以及病原微生物、病毒等,特別是在該時(shí)期由于人口相對較少,人類的需水量不大,大部分飲用水水源采用地下水,所以該時(shí)期威脅飲用水安全的主要污染物 是病原微生物和病毒,即生物安全眭。
到了近代,由于社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、工業(yè),特別科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,大量人工合成化學(xué)品的問世及使用,導(dǎo)致飲用水水源的水質(zhì)惡化(現(xiàn)代先進(jìn)的水質(zhì)檢測技術(shù)可以分析出絕大部分污染物)。而與水源水質(zhì)相適應(yīng)的飲用水處理技術(shù)的發(fā)展相對滯后,導(dǎo)致人們對飲用水安全的擔(dān)憂。1974年以來,美國在飲用水中發(fā)現(xiàn)2100種化學(xué)物質(zhì),其中190種是可疑的,99種致癌或可疑致癌物,82種致突變物,28種急性或慢性致毒物。美國環(huán)保局(簡稱美國EPA,USEPA)對全國范圍的飲用水進(jìn)行檢測,發(fā)現(xiàn)氯化消毒的飲用水中普遍含有鹵代烴類,在被檢測的289種化合物中,有111 種鹵代有機(jī)物。
研究表明,自來水中鹵代烴類化合物是多種癌癥的致病因子,其中氯仿、溴仿、一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷、四氯化碳、1,2-二氯乙烷 以及某些較高分子量的有機(jī)鹵代物的致癌作用最為明顯。我國自改革開放以來,經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速,而城市污水和工業(yè)廢水的治理跟不上經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,未經(jīng)處理的污水直接排入水體,加上農(nóng)藥和化肥的濫用,導(dǎo)致飲用水源水質(zhì)不斷惡化。對全國35個(gè)江段有機(jī)污染物的調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn),水體中痕量有機(jī)物種類繁多,致癌、致畸、致突變的“三致”物超標(biāo)倍數(shù)高。在7個(gè)流域的l4個(gè)典型江段中共檢出197種有機(jī)化合物,其中 致癌化合物25種,屬于USEPA的優(yōu)先污染物53種。
例如,上海黃浦江水中有機(jī)物種類至少在500-700種之間,氣相色譜/質(zhì)譜(GC/MS)定性檢出的218種有機(jī)物中,屬USEPA的優(yōu)先污染物達(dá)39種。我國南方某水源中多種有機(jī)氯農(nóng)藥共存,仲丁威、阿特拉津常年存在。近代水源水質(zhì)的這些顯著的特征,是對飲用水安全,以及飲用水處理技術(shù)的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
當(dāng)前人類已經(jīng)進(jìn)入21世紀(jì),科學(xué)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)達(dá)到了前所未有的高度和水平,人們的生活水平也空前提高?茖W(xué)的發(fā)達(dá)和產(chǎn)業(yè)化浪潮,雖然給人類帶來物質(zhì)文明,但也導(dǎo)致人們對化學(xué)品的過度依賴。例如,為了使牛、羊多長肉、多產(chǎn)奶,人們給這些牲畜體內(nèi)注射了大量雌激素;為了讓池塘里的魚蝦迅速生長,養(yǎng)殖戶添加了“催生”的激素飼料;為了促使蔬菜、瓜果的個(gè)頭大,提前進(jìn)入市場,菜農(nóng)和果農(nóng)們不惜噴灑或注射一定濃度的乙烯利、脫落酸等“催生劑”。
這些人工合成化學(xué)品在工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人們?nèi)粘I钪械膹V泛應(yīng)用,雖然獲取了暫時(shí)的利益,但是也使人類賴以生存的環(huán)境蒙受了巨大危害。目前從地表水水源、污水處理廠的出水、甚至飲用水中都檢測出了有別于一般化學(xué)品的新興污染物,這些污染物包括環(huán)境激素(也稱內(nèi)分泌干擾物,Endocrine Disrupting Chemicals,EDCs);藥品和個(gè)人護(hù)理品(Pharmaceuticaland personal eare products,PPCPs)類化合物、尤其備受關(guān)注的是具有藥物活性的化合物(Pharmaceutical active compounds,PhACs)等等。
這些新興污染物較一般的化學(xué)污染物的危害更大,其含量在非常小的情況下(幾十萬分之一或更小的含量),就可以引起生物免疫功能紊亂而導(dǎo)致許多人們意想不到的疾病甚至癌癥;可以引起生物生殖系統(tǒng)紊亂和生殖系統(tǒng)疾病(諸如引起生物雌雄同體現(xiàn)象或最終導(dǎo)致不孕不育而走到滅絕的境地);也可以引起生物神經(jīng)系統(tǒng)紊亂而使生物自殺現(xiàn)象日趨嚴(yán)重或患有精神病人數(shù)屢屢增加。如何有效地去除飲用水源中這些新興污染物,以提供安全健康可口的飲用水,是當(dāng)代飲用水處理中面臨的嚴(yán)峻課題。
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