绿色工艺——城市饮水净化工艺的发展方向2014年08月12日08:41来源：慧聪水工业网|ampnbsp水是人类生存最重要的资源。2014年8月的《给水排水》刊载了中国工程院院士、市政工程专家李圭白的最新论文——《关于在城市净化中采用绿色工艺的一些思考》，厘清了当今流行的“水概念”，并从基因的角度指出，天然地面水才是最适合人类饮用的水。李圭白院士逐一点评了城市水净艺的利弊，指出超滤是最有效的绿色工艺，也是城市饮水净化工艺的发展方向。ampnbsp李圭白院士着重强调，以超滤为核心的组合绿色工艺，将引起城市饮水净化工艺的重大变革，应成为城市饮水净化工艺的发展方向。ampnbsp为什么这些概念都不可靠ampnbsp近年来，各种概念水风行，到底什么水最适合人类饮用？李圭白院士从人类基因的角度指出，天然水才是最健康的。李圭白院士说，人类自形成以来一直傍水而居，直接饮用天然地面水（河水、湖水、由地面水补给的浅层地下水）。直到工业革命后才开始对城市饮水集中处理（物理方法、化学方法、生物方法等）。因此，天然地面水对人体健康是最有利的，人类历经几百万年形成的基因，不会因百年来水处理对饮用水水质带来的影响而有所改变。ampnbsp李圭白院士认为，“概念水”的保健作用均有待商榷，并逐一做出点评。ampnbsp：20世纪90年代，由于引进了国外的滤技术，出现了喝纯水（又称蒸馏水、去离子水、太空水等）之风，称饮水主要是补充人体对水的需求，而水中被除去的各种元素都可以通过食物得到补充。但国内外公共卫生学的调研证实水中的各种元素对人体是很重要的，长期饮用纯水对人体健康不利，从而使喝纯水之风得到制止。安全健康的饮用水，是指终身（70年以上）饮用不会对人体健康造成危害和影响的水，纯水是不符合这一要求的。纯水作为一种饮料（而非饮用水）是可以的，在外出旅游、会议等场合短期饮用是无害的。ampnbsp磁化水：喝磁化水曾经风行一时，称磁化水能增强生命活力，能消解体内结石等等，最终磁化水的功能都没有被医学界证实，喝磁化水也不再流行。ampnbsp小分子团水：水分子（H2O）是一种极性分子，其相互作用可形成不同团聚形态，有时能形成小分子团（数个水分子），有时能形成大分子团（数十个水分子）。有人认为，能结成小分子团的水对人体健康有利，但若干年过去了，这迄今仍是一个有待探讨的课题。ampnbsp软水：天然水中最常见的硬度（主要是钙和镁）对人体健康的影响，国内外已有多个公共卫生学调研报告，认为饮用软水（钙、镁含量70mgL，按CaCO3计）的人心血管病死亡率要高于饮用硬水的人，但对此也尚有不同看法。ampnbsp多数城市饮水净化都不够“绿”ampnbsp针对目前几种常见的水处理技术，李圭白院士说，评价水处理方法的优劣，应该从对水的天然属性的影响和干扰最少的角度着眼。因为，自然是一个生态系统。人类经过数百万年进化，完全适应了这个环境，包括水环境。对生态系统的干扰和破坏，对人的生存都是不利的。ampnbsp百年来4次重大城市饮水安全问题催生了三代城市饮用水净化工艺。三代净化工艺中采用的处理方法主要有：ampnbsp物理方法：自然沉淀、慢砂滤、膜滤、紫外线杀菌等；ampnbsp物理化学方法：吸附等；ampnbsp化学方法：药剂混凝及絮凝、药剂消毒、药剂氧化、药剂调pH等；ampnbsp生物方法：慢滤、生物预处理、生物活性炭等。ampnbsp物理法、物理化学法、生物法由于对水的化学性质影响较小，一般认为应属绿色工艺。化学方法由于向水中投加多种化学药剂，会影响水中原有化学成分的含量及存在形态，会带进新的化学物质，会产生许多副产物，特别是对人体有毒害的副产物等等，一般认为不是绿色工艺。ampnbsp由于环境污染，每年都有若干新的人工合成化学物质进入水中，也由于检测技术的进步，不断发现水中更多的有毒有害微量和超微量的有机污染物。每发现一类或者一种有机污染物，都要开发相应的处理方法，其中也包括化学方法，结果向水中投加的化学药剂愈来愈多，而每一种药剂又会产生相应的副产物和残留物，其对人体健康的影响也越来越大，即走上了一条恶性循环的道路。ampnbsp恶性循环的出现，是由于采用了一种“末端治理”的路线，即水源水中出现什么污染物，就不得不采取相应的化学处理方法，污染物层出不穷，向水中投加的化学药剂也会无穷无尽。ampnbsp消毒是几乎所有城市饮水净化都需要采用的，我国迄今仍以氯消毒为主，此外还有采用臭氧、二氧化氯的。这些药剂消毒方法都能产生有毒害的消毒副产物，虽然消毒后水的生物安全性提高了，但化学安全性降低了，不是绿色工艺。ampnbsp药剂混凝是几乎所有以地面水为水源的城市饮水净化都采用的方法。混凝药剂主要是化学药剂，其种类繁多，对健康的影响各不相同，其对水质天然属性的影响不小，也不是绿色工艺。由混凝沉淀、砂滤、药剂消毒组成的第一代工艺（常规工艺），迄今仍为我国90%以上水厂所采用。在第二代工艺和第三代工艺中，为降低水的浊度和杀灭致病微生物，也都采用药剂混凝和药剂消毒。所以药剂消毒和药剂混凝是城市饮水净化工艺中应用最广泛的方法。ampnbsp超滤是最有效的绿色工艺ampnbsp李圭白院士指出，是21世纪材料科学发展的新成果，它依靠机械截留作用来去除水中的颗粒物，所以是一种绿色工艺。现代的超滤膜孔径已可做到小于20nm，即比水中最小的微生物——病毒还小，所以超滤可以将水中几乎所有微生物包括致病微生物除去，从而大大提高水的生物安全性，而不需要向水中投加任何消毒药剂。超滤能将水的浊度降至0.1NTU以下，而不需要向水中投加任何混凝药剂。超滤是取代药剂消毒和药剂混凝最有效的绿色工艺，所以它应能成为城市饮水净化中应用最广泛的工艺技术。ampnbsp我国受污染的城市水源，主要为有机污染以及氨氮超标。现行除有机物的方法，主要有氧化法、吸附法、强化混凝、生物法等。其中活性炭吸附、生物处理等为绿色工艺。ampnbsp超滤可去除水中具有胶体和颗粒形态的有机物，以及相对分子质量数万的有机物。纳滤膜的孔径约为1nm，以物理截留的方式可去除相对分子质量低至数百的有机物，是去除有机物的有效绿色工艺。纳滤膜目前国内尚不能大量生产，不具备规模化用于水厂净化的条件，但随着膜材料和技术等的发展，将超滤和纳滤用于受污染水源有机物去除将指日可待，那将是绿色工艺的又一重大进展。ampnbsp生物法除有机物主要采用生物氧化的方法，可去除水中能为生物降解的相对分子质量为数百的有机物。上一页1