水污染与中国净水技术发展

陈秀峰

摘 要：本文阐述了我国饮用水面临的水质污染问题，包括无机化合物污染、合成有机化合物污染、微生物污染和环境激素污染。在此基础上总结了中国净水技术，包括超滤净水技术、电去离子净水技术、气浮净水技术、生态混凝土污水处理技术和膜处理工艺技术。建议加强对不同地区水质污染的调查，加强对环境激素污染等新污染问题的调研，加强净水技术的综合集成研究。

关键词：净水技术；发展；中国

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.23.019

1 面临的水污染问题

水污染问题已成为当今社会广泛关注的问题。水污染危害众多。

危害一：危害人体健康。水污染直接影响饮用水源的水质。当饮用水源受到污染时，而相关水处理部门却不能很好的解决这一污染，这将会导致如腹水、腹泻、肠道线虫、肝炎、胃癌、肝癌等很多疾病的产生。总之，水污染危害人体健康是多方面的，也是不能被忽视的。

危害二：降低农作物的产量和质量。由于污水提供的水量和肥分，很多地区的农民，有采用污水灌溉农田的习惯。含有毒有害物质的废水污染了农田土壤，造成作物枯萎死亡，使农民受到极大的损失。

危害三：影响渔业生产的产量和质量。渔业生产的产量和质量与水质直接紧密相关。淡水渔场由于水污染而造成鱼类大面积死亡事故，已经不是个别事例，还有很多天然水体中的鱼类和水生物正濒临灭绝或已经灭绝。海水养殖事业也受到了水污染的破坏和威胁。

危害四：制约经济的发展。由于作为社会经济支柱的工业需要利用水作为原料或洗涤产品和直接参加产品的加工过程，水质的恶化将直接影响产品的质量。而水污染不论是对于人类健康的影响，还是对于农业，渔业和其他副业的影响，都是在很大程度上影响里经济的发展。

目前全球使用的化学品超过60000种，其中70%可能对健康有害。按污染种类划分，可以把水污染分为无机化合物污染（IOCs）、合成有机化合物（SOC）污染、微生物污染和环境激素污染。

2 净水技术当前面临的主要问题

我国净水技术主要面临的主要问题如下：

（1）尽管给水事业近年来得到了较快的发展，但发展还是很不平衡。根据统计目前全国仍约有300个城市缺水，其中100多个城市严重缺水。此外，广大农村随着经济和社会的发展，对自来水的供应要求也越来越迫切，也是供水量需要增长的一个重视方面。

（2）水资源的缺乏，我国水资源人均占有量为世界的1/4.被列为世界13个贫水国之一，而且由于地域分布和时空分布的不平衡，在我国北方地区缺水更严重，我国北方广大地区水资源仅占全国的8-10%，矛盾更为突出。经济活跃的南方地区水质型资源缺水严重。

（3）水源水质污染严重，在我国七大水系中，海河水系污染严重，劣V类水质断面占50%以上；辽河水系总体水质较差，劣V类水质断面占40.6%；黄河水系总体水质较差，支流污染普遍严重；淮河干流以Ⅳ类水体为主，支流及省界河段水质仍然较差；松花江水系以Ⅳ类水体为主。珠江和长江干流虽以Ⅱ类水体为主，但城市江段的污染也很严重。

（4）供水水质目标随着人民生活水平的提高而提高，国家卫生部新的《生活饮用水卫生规范》实施，提出了更高的水质目标，对净水技术提出了新的要求。

（5）建设资金的短缺，由于需要建设和改造的项目很多，规模有很大，资金筹措成为突出矛盾，同样对净水技术提出了更高的要求，必须使有限资金发挥更大的效益。

针对上述实际问题，加快净水技术的发展，提高净水技术水平是推动我国水业发展的强有力支撑。

3 中国净水技术的发展

3.1 超滤净水技术的提出和发展

超滤（UF）是在静压差推动力作用下进行溶质分离的膜过程，超滤可分离溶液中的微粒、蛋白质、胶体和大分子等等，处理范围广泛，与反渗透相重叠（在小孔径范围内），与微孔过滤相重叠（在大孔径范围内），可分离组分直径为0.005至10μm范围。研究证明超滤膜仍然具有很好的分离效果，对于溶质和溶剂分子均小于膜孔径的溶液。而众所周知，超滤膜的截留机理主要是物理筛分作用，对此最好的解释是膜的孔径和膜表面的化学特性分别起着不同的截留作用。

原水在进入反渗透系统之前先进行预处理，水质达到要求后再经加压泵进入膜组件。预处理方案的选择主要依据是原水的水质情况进行选择，现在一般采用超滤作为反渗透的预处理。

超滤技术是伴随着反渗透技术的日渐成熟而逐渐发展起来的。具体时间事件见表1。

3.2 电去离子净水技术的提出和发展

电去离子净水技术（electrodeionization）是一种脱盐新工艺，一种将电渗析和离子交换相结合的新工艺，缩写为EDI。电去离子净水技术发展具体时间见表2。

电去离子净水技术在我国被称为填充床电渗析。国外一些专家的分析与论证表明， 采用EDI和反渗透（RO）组合工艺在当今的水处理脱盐系统中，可确保获得最佳的水处理工艺性能。

3.3 气浮净水技术的提出和发展

气浮法的产生开始于选矿，是一种高效、快速的固液分离技术。它的原理是，在水中通入或在水中产生大量的微细气泡，使其粘附于杂质絮粒上，造成密度小于水的，依靠浮力使其上浮于水面，从而实现固液分离。根据气泡的产生方式不同，气浮过程可分为电解（凝聚）气浮、布气气浮和溶气气浮，其中的部分回流式压力溶气气浮它在某些方面可以作为替代沉淀的新技术，是水处理最常用的工艺。

3.4 生态混凝土污水处理技术的提出与发展

关于生态混凝土的净水机理国外进行了较多的研究，生态混凝土（Eco-Concrete）污水处理技术是20世纪90年代国外开始研究的一项新技术。所谓生态混凝土是一类具有特殊结构与表面特性的特种混凝土。因为在混凝土内具有大量的连通孔，具有良好的透水性。但是由于第一，污水中的固体物质沉积在混凝土上，迅速堵塞了大孔混凝土的孔隙，使其失去净水功能；第二，普通大孔混凝土净水效果还不够理想；第三，混凝土在流动水中钙离子大量流失，使水泥水化产物分解，造成强度降低，直至破坏，混凝土的耐久性不够；第四目前还没有设计出合理使用生态混凝土的实际工程应用方法和如何确定其净水效果等等原因。因此，国外至今没有取得实际应用，

3.5 膜处理工艺技术的提出与发展

半透膜又称分离膜或滤膜，膜壁上布满小孔。膜分离技术是指不同粒径分子的混合物在在分子水平上通过半透膜时实现选择性分离的技术。膜分离技术是一种节省能源的分离技术，它的最大特点是仅靠一定的压力作为驱动力就能获得很高的分离效果，在分离过程中不伴随有相的变化。

微滤是一种精密过滤技术，已在饮用水深度处理中得到了广泛的应用，主要用于过滤 0.1～10μm大小的细菌、悬浮颗粒和胶体物质；超滤主要用于去除孔径范围为 0.05～1μm的固体颗粒、悬浮物、大分子有机物和胶体；纳滤操作压力通常为 0.5MPa～1.0MPa，是介于反渗透与超滤之间的一种新型的压力驱动膜分离技术。纳滤膜具有离子选择性，它对二价离子的去除率高，为95%以上，但对一价离子的去除率较低，为40%～80%；反渗透膜法的原理是依据其他物质不能透过反渗透膜在高于溶液渗透压的作用下，从而将这些物质和水分离开来。

目前，第一，由于超滤膜工艺在运行过程中所需的操作压力要远小于纳滤与反渗透；第二，由于超滤膜的孔径要比微滤膜小，出水水质要好于微滤，所以我国国内所采用的膜处理工艺中主要以超滤膜工艺为主，正因为如此，超滤膜工艺的发展前景很被看好。

4 结语

人们对生活质量要求日益提高，随之对饮用水水质的要求也日益提高，因此对水处理工作者提出了更大的挑战。由于不同地区、不同水源面临的水污染问题有所差异，而水质不同应采取不同的净水技术，因此加强对水质污染的调查研究极为重要。建议加强对近几年国内外突现的新污染问题的调查研究。

另外，水处理工作者今后应加强净水技术的综合集成研究，而不是简单单一的净水技术的研究和应用。这就需要加强与水处理有关的不同专业、不同学科之间的合作，运用现有的各种相关水处理技术，加以优化组合。例如与微生物学合作，建立新的微生物指数以监控水质等；与毒理学协作，以确认水中某些微量物质是否造成对健康的影响。

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