國外給水凈水技術研究論文

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前言

在日本，自來水公司的任務首先是供應飲用水，再有的是供應人們日常生活和社會活動的用水，它是極重要的社會服務設施單位。縱使臨時發生地震和缺水等狀況，自來水供水能力受到損害，也不能陷于混亂，并且要用戶放心，仍要供應優質且安全的自來水。當前在日本，從易于受污染的河流下游取水已是一般情況，因此，凈化處理的任務越來越重大。

正因為自來水是與人們的生活和健康有著直接密切的關系，所以無論如何也要對自來水設備倍加維護，且對導入新技術一定要慎重對待。在供水責任上，自來水公司應該供應優質的水；但是，由于原水繼續不斷的出現新的污染物質，同時在其他科學類別上都有新的技術發生，依然還固執的采用舊的凈化技術不變，也不是可鑒賞的辦法。

在本文中，為今后尋求新的凈化技術作為條件為中心，從現實出發，談一些看法。

2、背景和現狀

1)、給水凈化技術及其現狀

在日本，自來水事業從最初于橫浜市建設以來，已經歷了100年以上。現在依然是利用受人為污染影響少的江河水和地下水做水源。但是，其后由于都市化和工業化，使城市需水量增大，對應這種狀況，一般是從建設水庫開發的水資源中和從河流中下游中取水。現在是日本利用的水源，以地表水占壓倒優勢，地下水占極少比例（水庫和河流水占全部水源的69.5），對地表水使用率高是日本自來水極大的特徵。其中水庫供應原水水量占全部水源的36.3，這部分水放流到下游供給原水水源。

所述以上情況，由于有一些河道承受降雨量過多，一般水流流速過大，所以在日本有多數河流河水濁度變動大。因此在凈化處理上，采用不做處理僅是消毒或者采用慢濾處理占的比例有限，大部分都是采用快濾系統處理（快濾系統占75.9）；除上述處理辦法，并無其他處理辦法。但最近為了去除異臭味和三鹵甲烷，已采用活性炭處理、臭氧處理、生物處理等辦法。這些深度處理目前都是大型水廠在應用。今后在日本自來水廠無論大型的或小型的，受河流污染影響的，更會進一步考慮應用深度處理的重要性。

由于以上狀況，日本原生省提出了膜過濾技術為［膜利用型新凈水系統開發研究(MAC21計劃)］，和［膜利用型新高度凈水技術開發研究（高度處理MAC21）］。并于1991年至1996年間實施。基于實施成果，幾個小規模自來水公司的凈水廠，以去除濁度為目的，引入微濾(MF)和超濾(UF)作為凈水設施，并開始投入正式運轉。

3、凈化技術的要求

1)、凈化技術的評價指標

在凈化技術里，最重要的是首先尋求對原水中各類污染物質的深度去除性能，并處理出有可信性和穩定性的自來水。自來水原水的水質條件由于水源關系經常變化，且有時候受到突發污染事故的影響。原水污染到一定程度，就要提出澈底的處理辦法。現實情況是，自來水廠為了尋得有效的技術措施，可同時采用幾個處理辦法，以達到去除要求。處理設施不但簡易、容易管理，且占地要少，當前這個要求很重要。另外還要對所處環境方面加以考慮。資源及能量消耗也是考慮的大事之一。把這些條件并合到一起，最后以設施造價來綜合評估。

在日本，當前于從事建設自來水設施的計劃和設計之時，欲得到的信息資料尚未達到充分公開的地步。如果這些信息得到公開，就可用上述的評價指標，從事更公正和更客觀的評議。根據評議結果，精選到最佳的凈化技術。

2)、污染物質和其去除技術

在凈化處理上，作為去除對象的污染物質，基本是為達到自來水水質標準和優質水質項目、監測項目所要去除的污染物質，和為達到水質標準所要去除的氧化處理付產物的前驅物質。作為水處理凈化特徵之一是，要將在原水中含有低濃度的諸多污染物質同時有效地除去。實際上有大半污染物質沒有超出污染標準要求，然而同時還是有一些項目超出標準要求。原水水質由于條件關系有很大變化，凈化處理不容易起到絕對有效的去除作用。

日本執行的自來水水質標準，眾所周知是參照WHO飲用水水質導則而定的。此WHO導則不僅基本10年修訂1次，而且在其中年份可隨時評議修正。目前日本基于新的毒性情報，對亞硝酸氮、鈾、多環芳香族、碳化氫、各種農藥等正開始評議，以便進一步對日本標準加以修正。

1996年6月琦玉縣越生鎮發生由隱孢子蟲感染的集團事故，如何凈化處理是自來水的一大課題，有關隱孢子蟲等病原性病蟲對人們健康起到多大風險的正確評價尚很困難，而且確立澈底的檢查方法也還沒有。因此在凈化處理上，認為暫定濾出水濃度保持0.1底以下，可最大限度的保證安全。另外日本最近也特別集中注意于環境內分泌擾亂物質，認為這也是自來水應關心的一件大事。3)副產物減低

凈化技術上不可忽略的一個情況是，凈化處理使用的藥劑和其藥劑中余留的不純物質，及伴隨生成的付產物的問題。這些問題一般在凈化處理中幾乎都會發生。氧劑處理產生三鹵甲烷即為典型的一例。

一般使用凈化藥劑為，做凝聚劑的硫酸鋁和聚氯化鋁，做氧化劑和消毒劑的氯劑和次氯酸鈉，做PH調整劑的NaOH，做吸附劑的粉末活性炭等。少數使用的還有，做氧化劑的過錳酸鉀，做PH調整劑的Ca(OH)2等。另外，最近在對待隱孢子蟲方面，為了更確切的使凝聚發生作用，采用了H2SO4做PH的調整劑，這些凈化藥劑有不同品質規格規定，應使藥劑合乎規格、使用合理，不會出現不純物的問題。但是萬一投加率設定不準確，會對凈水水質有影響，因此要求必須慎重操作，控制好投加率。在藥劑中鋁鹽有造成阿爾察默病的可能性應該引起注意。日本凈化處理都用鋁化合物作為凝聚劑。如果不用該藥劑，就得實行大轉換。改用其他凝聚劑，也是一件不容易一時改變的問題。

特別是，氯劑和臭氧等氧化劑反應性高，投加量過大會產生影響人體健康的有害物質，必須是最小劑量的投加率。最近對使用CIO2、H2O2、氨等新的氧化劑和消毒劑進行了探討，這些藥劑美國已在應用。另外，利用以光觸媒反應的TiO2觸媒進行氧化處理的技術，期待著能得到卓越的處理效果。多數水廠都有付產物和不純物的問題，因此引入這些新技術之時，對其適用方面和適用條件明確其限制范圍是重要的。

從凈化處理的過程上看，以往多用氯劑等藥劑，這很明顯的與原水水質惡化有密切關系。目前日本多數河道難以得到水質良好的原水，到原水惡化到一定程度就不可避免的，要依賴凈水藥劑加以處理解決。但是，在這種情況下，非常必要極力少用藥劑，特別希望開發能不用藥劑就能以解決的辦法。在此意圖下，膜過濾技術為今后具體解決的一個途徑。

)、監測、控制技術

凈化處理一定要根據處理方式，對水質進行適宜的監測和控制。其中特別重要的儀器是計量設備和控制軟件。大型凈水廠采用這些設備在經濟上沒有問題，但小型凈水廠由于該類設備復雜、價格高昂，在經濟上不好做到。從這種情況看，中小型水廠與其必須置備依賴性高的監測、控制設備，莫如廣招人才來得重要。因此，他們應充分考慮技術人才的開發。

通常水質監測項目，根據凈化水廠規模大小，從現實要求而定。基本監測項目為：水溫、PH值和濁度。特別是凝聚劑投入量控制、消毒和氯劑處理的氯劑投入量控制和剩余氯劑濃度監測等項目。前氯劑處理的場合，要監測原水氨氮濃度和氯劑需求量。在臭氧處理的場合，要進行對臭氯投加量的控制和剩余臭氧濃度的監測。在這些項目之外，水位和流量的監測和控制，當然也是例行的項目。

目前在監測和控制這一方面上，使凝聚劑和氯劑等藥劑投加控制技術有所提高。如果凝聚劑和氯劑簡易自動控制可靠性高，凈化技術會因而改進。以量測隱孢子蟲等原生蟲類而考慮的微粒子檢測器提高精密性的技術也是重要的課題。另外，如果更多的考慮采用膜過濾技術，膜的自動藥劑沖洗技術和漏泄測定技術會很快的開發出來。環保商貿網

5)排水處理技術

考慮凈化處理之時，也要與凈水廠排水處理合并考慮。凈水廠排水的適當處理，不僅只由考慮影響四周環境的觀點出發，且從水資源有效利用和從防止有著返送處理水的原水對凈化處理不良影響的觀點來看也是重要的。從現實情況看，達到產水量一定規模的凈水廠，一般將砂濾池的沖洗排水以及將沉淀池排泥進行的固液分離水的這兩種上層清澄水回收利用。因而排水處理與凈水處理有著不可分離的關系。通過排水處理的水，進而再進行凈化處理是有可能的，它們的作用相互相成。

當前，有代表性的排水處理方法是，采用重力濃縮且速續機械處理方法或陽光曝曬方法進行脫水。但是重力濃縮效率不佳的居多。最近提出的新的膜分離濃縮技術引起給水界注目。采用的膜分離技術能夠更澈底的進行固液分離，它比之重力濃縮能得到更清澈的分離水，這種分離水回送到原水進行凈化處理的影響擔憂少。即使排水有隱孢子蟲，經過膜分離后的水回送到原水，也幾乎都被除掉。

特別是，今后在凈化技術的發展上，凈水廠排水處理是要將固液分離的程度作為處理狀況的標準。目前污染的原水更需采用以上的方法。所觀察到膜過濾的例子，就是由于通過凈化處理，將原水中有害污染物質，于排水處理中以高濃度濃縮而致。凈化處理去除如果盡可能做到澈底，那就是因為排水中濃縮作用得到的澈底。從而，今后在有關排水處理上，不單單的只為將固體物濃縮、分離，而且也為了尋求將排水中有害的污染物質洽當處理而進行的技術開發。

4、結語

對于自來水凈化技術來說，當前還不能考慮去除以造價為主要因素的各種條件的制約、但是這些制約條件限制了凈化技術的發展。因為還得注意自來水的安全性與可信性，更重要的還得從自來水本身上尋找改善設施的新技術。與其這樣做，還不如從新近出現的飛躍技術著眼，膜過濾就是一個很好的例子，它是自來水技術的一個突破，應積極考慮應用。