水消毒技術(shù)：自來水廠消毒技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

【摘要】我國自來水廠技術(shù)工藝經(jīng)過長期的發(fā)展，積累了不少寶貴經(jīng)驗。本文概括地總結(jié)了其應(yīng)用現(xiàn)狀，并針對各技術(shù)工藝在實(shí)際應(yīng)用中所遇到的問題對其發(fā)展趨勢提出展望。

【關(guān)鍵詞】自來水廠，消毒技術(shù)，水箱消毒，消毒

一、技術(shù)工藝現(xiàn)狀

    我國自來水廠技術(shù)工藝經(jīng)過長期的發(fā)展，積累了不少寶貴經(jīng)驗。目前，我國城市供水處理技術(shù)仍以由混凝、沉淀、過濾和消毒四個單元處理過程組成的常規(guī)供水處理工藝為主，其理論主要是建立在傳統(tǒng)的以粘土膠體微粒和致病細(xì)菌為主要去除對象的基礎(chǔ)上，在我國得到了較長時期和較大范圍的應(yīng)用一直廣泛應(yīng)用于我國的供水處理。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國已發(fā)展了多種適合各地情況的不同形式和性能的處理構(gòu)筑物，如快速混合、水力或機(jī)械攪拌的絮凝設(shè)施；帶有不同斜板或斜管的沉淀、澄清以及氣浮構(gòu)筑物；帶有氣水反沖洗、均質(zhì)濾料、多層濾料的過濾設(shè)施等。目前常用的混凝劑主要有鋁鹽和鐵鹽等。

隨著我國各地區(qū)水體污染狀況的發(fā)展，源水水質(zhì)不斷惡化，直接影響到社會以及人民生活。微污染水源水，主要含有微量有機(jī)物、農(nóng)藥、氨氮等有害污染物，用常規(guī)的凈化工藝很難去除掉。尤其是微量有機(jī)物的去除，引起人們的高度重視。國家對微污染水源的預(yù)處理和水的深度處理進(jìn)行了廣泛的研究與開發(fā)。

    目前常見的預(yù)處理方法有氧化法（包括化學(xué)氧化法：氯氣預(yù)氧化、*預(yù)氧化、臭氧預(yù)處理等以及生物氧化法：生物濾池、生物塔濾、生物接觸氧化等）和吸附法：粉末活性炭吸附等。

深度氧化水處理（水箱自潔消毒器）通常是指在常規(guī)處理工藝以后，采用適當(dāng)?shù)奶幚矸椒?，將常?guī)處理工藝不能有效去除的污染物或消毒副產(chǎn)物的前體物加以去除，提高和保證飲用水質(zhì)。目前應(yīng)用較廣泛的深度處理技術(shù)有：活性炭吸附、臭氧氧化、生物活性碳和膜技術(shù)等。

    近年來，水廠自動化程度越來越高并趨普及，供水行業(yè)特別在新建水廠中已大量采用*的儀器儀表、自動化裝置、各種新型器材與設(shè)備等。水廠運(yùn)行的調(diào)度管理以及過程的監(jiān)控系統(tǒng)和自動化技術(shù)，已在大中型水廠廣泛采用，小型水廠也已逐步推廣 。

二、技術(shù)工藝發(fā)展趨勢

（1）強(qiáng)化常規(guī)處理

    目前我國在各類聚合鋁（鐵）絮凝劑的開發(fā)應(yīng)用方面，已取得很大成效，但混凝技術(shù)的綜合水平與*水平仍有差距。由于我國水資源缺乏和水質(zhì)污染，增大了水混凝處理的難度和運(yùn)行成本。積極研究開發(fā)新型、、綠色水處理藥劑和強(qiáng)化固液分離設(shè)施已顯得越來越重要[17][18]。高品質(zhì)混凝劑和助凝劑的開發(fā)與利用是提高出水水質(zhì)的一個重要方面，它們的合理投加也是自來水廠、低耗的一個關(guān)鍵因素。

（2）生物預(yù)處理工藝

    我國從20世紀(jì)70年代開始研究利用微生物酶催化氧化對有機(jī)物的分解作用，以去除原水中可生化降解物質(zhì)和氨氮，現(xiàn)已取得很大發(fā)展。針對我國原水中可降解有機(jī)物高的特點(diǎn)，生物預(yù)處理工藝已在深圳、寧波、上海等城市中得到應(yīng)用，對降低原水中氨氮等可降解有機(jī)物和提高出廠水水質(zhì)起著重要作用。面對目前日益惡化的水資源環(huán)境，如何利用生物的氧化分解作用結(jié)合傳統(tǒng)的處理工藝，對各種不同的水源進(jìn)行處理，還有待進(jìn)一步研究，以期在實(shí)用化的基礎(chǔ)上不斷提高其處理效果。

（3）深度處理工藝

    關(guān)于在常規(guī)處理的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步采用臭氧氧化、活性炭吸附的深度處理技術(shù)，國內(nèi)外已有較多研究，國內(nèi)也有不少城市的水廠采用該工藝。

    2005年國家建設(shè)部頒布了的供水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，即《城市供水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（CJ/T 206—2005），檢測項目由目前規(guī)定的35項增加到88項，其中濁度標(biāo)準(zhǔn)必須小于1NTU[21]。按照該標(biāo)準(zhǔn)，許多城市的原水即使通過加強(qiáng)常規(guī)處理，甚至增設(shè)生物預(yù)處理設(shè)施，也還不能達(dá)到上述要求，因此有理由相信臭氧活性炭深度處理的廣泛應(yīng)用將是未來的發(fā)展趨勢。

    該工藝處理效果明顯，但基建投資與運(yùn)行費(fèi)用相對較高，如何合理運(yùn)用還須進(jìn)行進(jìn)一步研究。

（4）膜處理技術(shù)

    膜濾法是新興分離技術(shù)，系用天然或人工合成的高分子薄膜作介質(zhì)，以附加能量為推動力，對雙組分或多組分溶液進(jìn)行過濾分離的處理方法。

    一般說，對于濁度和細(xì)菌可用微孔精濾膜去除，例如大同市水司曾用中孔纖維膜微濾設(shè)備對水庫微污染水進(jìn)行了試驗，出水濁度0.1 NTU，細(xì)菌總數(shù)趨于0等；對于病毒、天然有機(jī)物，可用超濾膜去除；納濾膜可去除水中的鈣、鎂離子、消毒副產(chǎn)物、農(nóng)藥、表面活性劑等；反滲透膜可去除更小的無機(jī)離子與有機(jī)物等。

過去膜處理在凈水處理上主要用于工業(yè)制水，近年來隨著膜工藝的發(fā)展，其成本有所降低，已逐步滲透到生活飲用水領(lǐng)域。目前國內(nèi)在小范圍的水供應(yīng)系統(tǒng)及瓶裝水處理系統(tǒng)中已普遍采用了膜處理技術(shù)。與常規(guī)水處理技術(shù)相比，膜處理技術(shù)能去除水中尺度更小的物質(zhì)。通過膜處理還可以去除賈第氏鞭毛蟲孢囊和病毒，減少常規(guī)消毒的副產(chǎn)物生成，而且可以不投藥劑，避免了化學(xué)藥劑的副作用。

（5）安全消毒-紫外線消毒方法

紫外線消毒器消毒原理

   紫外線按其生物學(xué)作用的差異，紫外線可分為UV-A（320-400nm）、UV-B（275-320nm）、UV-C（200-275nm）和真空紫外線部分。水處理中實(shí)際上是使用紫外線的UV-C部分，在該波段中260nm附近已被證實(shí)是殺菌效率zui高的紫外線。

   紫外線消毒器集光學(xué)、微生物學(xué)、機(jī)械、化學(xué)、電子、流體力學(xué)等綜合科學(xué)為一體。采用特殊設(shè)計的率、高強(qiáng)度和長壽命的紫外UV-C光發(fā)生裝置產(chǎn)生的強(qiáng)紫外UV-C光照射流水。當(dāng)水中的細(xì)菌、病毒等受到一定劑量的紫外UV-C光（波長253.7nm）照射后。其細(xì)胞DNA及結(jié)構(gòu)被破壞，細(xì)胞再生無法進(jìn)行，從而達(dá)到水的消毒和凈化。而波長185nm的譜線還可以分解水中的有機(jī)物分子，產(chǎn)生氫基自由基并將水中有機(jī)物分子氧化為二氧化碳，達(dá)到去除TOC的目的。

（6）微電解消毒技術(shù)

水箱微電解自潔消毒器原理：  

    水箱自潔消毒器采用微電解原理，通過電化學(xué)反應(yīng)，使水中溶解的氯離子、水分子產(chǎn)生以下氧化性物質(zhì)：次氯酸（HCIO-），二氧化氯（CIO2），臭氧（O3），活性氧（O）、分子氯（Cl2）等。上述氧化性物質(zhì)通過擴(kuò)散和循環(huán)對水箱、水池中的所有水及水箱、水池內(nèi)壁進(jìn)行處理，破壞水中及水箱、水池內(nèi)壁的細(xì)菌、藻類微生物細(xì)胞，達(dá)到消毒、滅藻的效果。    

（7）小城鎮(zhèn)適用工藝

改革開放以來，我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，尤其是近年來在“小城鎮(zhèn)，大戰(zhàn)略”思想的指導(dǎo)下，我國小城鎮(zhèn)的建設(shè)和發(fā)展更快。目前，我國小城鎮(zhèn)建設(shè)己經(jīng)步入一個充滿活力的全新時期。

總體而言，我國小城鎮(zhèn)供水基礎(chǔ)設(shè)施已具備一定基礎(chǔ)，但發(fā)展不平衡，供水基礎(chǔ)設(shè)施整體現(xiàn)狀水平不高。到目前為止，關(guān)于小城鎮(zhèn)給水處理的經(jīng)濟(jì)適用性技術(shù)工藝方面的研究工作還很欠缺。

    應(yīng)根據(jù)小城鎮(zhèn)工程資金不足、技術(shù)管理水平不高、經(jīng)濟(jì)物質(zhì)力量欠缺等特點(diǎn)，因地制宜地研究其處理工藝，多開發(fā)一些土建工程量少，投資小，占地省，操作管理方便的實(shí)用技術(shù)工藝。

（8）水質(zhì)檢測

    面對日益復(fù)雜的水源水質(zhì)，水質(zhì)檢測技術(shù)應(yīng)能及時地反映出水中某些微量成分對用戶的危害。如何使水廠的水質(zhì)檢測系統(tǒng)能夠快速、準(zhǔn)確、方便的檢測到它們的存在，是今后一項艱巨的任務(wù)。

（9）水質(zhì)穩(wěn)定

    由于水廠（特別是采用地表水作為水源的水廠）的處理效果容易受到原水水質(zhì)及處理環(huán)境等因素的變化影響，出廠水水質(zhì)都會產(chǎn)生或大或小的波動。隨著對生活飲用水水質(zhì)要求的全面提高，如何將出廠水水質(zhì)變化穩(wěn)定在理想的范圍內(nèi)也是今后需要認(rèn)真研究的凈水技術(shù)之一。

三、結(jié)論

目前我國自來水廠技術(shù)工藝的使用情況已形成以常規(guī)處理工藝為主體，預(yù)處理、深度處理工藝作補(bǔ)充的局面。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的逐步提高，一些安全性高、能耗省、藥耗低、占地少、操作管理簡單的新處理技術(shù)工藝將是未來發(fā)展的方向。

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