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李圭白院士谈饮用水深度处理与超滤历史观

文章来源:给水排水 作者:李圭白 点击:次 时间:2017/5/12 9:59:13

超滤是否是深度处理?

我国自2009年东营10万m3/d超滤水厂投产以来,在城市自来水中应用超滤已日益普遍;现国内最大的超滤水厂规模已达30万m3/d。据统计经膜滤的城市饮用水在美国已达10%,在我国虽然大规模应用只有几年,处理量目前已超过1%。我国的生产实践表明超滤能显著提高水质,获得业界充分肯定。

当前关于超滤是否隶属于深度处理存在争议:一种认为超滤和臭氧/活性炭一样,都属于深度处理;另一种则认为超滤不是深度处理。对深度处理和超滤的定位,应从历史的角度进行解析。

“深度处理”概念形成与技术体系发展

现代城市供水是随着现代城市发展起来的,城市供水的产生适应了城市发展的需求。

19世纪前,饮水卫生是城市发展的制约因素,发明了氯消毒并控制了细菌性疾病的流行;20世纪中叶,发生病毒性疾病的流行,并发现水中病毒附着在颗粒物上,从而提出“深度除浊”,以控制疾病的暴发;上述细菌性和病毒性疾病流行,是人类面临的两次重大饮水安全性问题—生物安全性。20世纪70年代,发现了有三致作用的氯化消毒副产物,进而发现更多的对人体有毒害作用的人工合成微量有机污染物;这是人类面临的又一次重大饮水安全性问题—化学安全性。

人们通过臭氧氧化和颗粒活性炭吸附组合工艺,显著提高了水中有机物去除效果,一定程度地控制了氯化消毒副产物的生成,并去除了部分微量有机污染物,使水的化学安全性得到提升。由于臭氧/活性炭工艺在去除水中有机物方面比常规工艺有显著提高,故被称为深度处理;臭氧/活性炭深度处理,事实上是对水中有机物的深度处理。臭氧/活性炭工艺在国外并未被专门称作深度处理,只是在国内于1987年成立了深度处理研究会后,才使深度处理的称呼在国内得到流行。

化学安全性方面的深度处理—臭氧/活性炭

臭氧/活性炭工艺自从20世纪70年代提出,至今已有近40年;在这期间水源水污染物种类大量增加,重金属、人工合成微量有机物等被陆续检出。而臭氧/活性炭对其去除作用有限,从而发展出多种去除水中新兴污染物的组合工艺与技术。

从水质净化的特征来看,臭氧/活性炭只是针对40年前水源水中有机污染物的深度处理,故其应属化学安全性方面的深度处理范畴。而针对现今水源水中有机污染物的状况,深度处理应是各种去除有机污染物的工艺组合,而不应特指臭氧/活性炭。因此,饮用水化学安全性方面的深度处理应较臭氧/活性炭具有更广的含义,臭氧/活性炭只是化学安全性方面深度处理的一种。

生物安全性方面的深度处理——超滤

20世纪末,出现了以“两虫”为代表的新的重大生物安全性问题,人们发现常规处理和臭氧/活性炭都无法解决,而膜滤(微滤和超滤)因膜孔径比致病原生动物小得多,能有效去除水中致病原生动物,可控制“两虫”疾病暴发。

在膜滤的应用中,发现膜滤(特别是孔径小于0.02mm的新一代超滤膜)对水中浊度、细菌和病毒均有很高的去除率,从而将膜滤功能从去除致病原生动物扩展到致病细菌和病毒,进而发展了一种新的模式——超滤+低剂量消毒剂。该模式比起现今不能完全杀灭水中微生物的消毒方法,有显著优越性,其大大减少了消毒剂剂量,使氯化消毒副产物问题也得到初步解决。

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