飲用水處理的未來趨向
論文類型 | 技術(shù)與工程 | 發(fā)表日期 | 1997-01-01 |
來源 | New World Water | ||
作者 | 楊福才,編譯 | ||
摘要 | 一、前言 用戶用水要求的一個是水量,再一個是水質(zhì)。居民增加,飲用水水量也要增加,使尋找水源變得困難,以致于更加大成本。美國許多城市如加州、得克薩斯州等由于原水缺乏,就得要用再處理水做藻溉水,以后此種水也可能作為水處理的原水用,這種情況也只能在暖和地區(qū)采用。 城市人口增 ... |
一、前言
用戶用水要求的一個是水量,再一個是水質(zhì)。居民增加,飲用水水量也要增加,使尋找水源變得困難,以致于更加大成本。美國許多城市如加州、得克薩斯州等由于原水缺乏,就得要用再處理水做藻溉水,以后此種水也可能作為水處理的原水用,這種情況也只能在暖和地區(qū)采用。
城市人口增長,使得工業(yè)生產(chǎn)也隨之增長,以致水源更趨惡化。
在居民方面越來越要求優(yōu)質(zhì)的飲用水,他們寧愿多花些錢,也要甜美可口的飲用水。因此瓶裝水有了一定的市場,美國南加州估計有一半人飲用瓶裝水。
二、規(guī)定
飲用水規(guī)定使供應(yīng)的飲用水面臨著需要優(yōu)質(zhì)的水質(zhì)監(jiān)督部門的壓力,EPA(美國環(huán)保局)1986年頒布了安全飲用水規(guī)則(SDWA)的修正案,規(guī)定83種污染物和25種附加污染物,并規(guī)定每三年修正一次。這個規(guī)則規(guī)定的大部分污染物是屬于化學(xué)物質(zhì)的。EPA又在表面水處理規(guī)則(SWTR)內(nèi),規(guī)定腸梨形蟲(Giardia lamblia)和軍團菌屬處理要求,和在總大腸菌規(guī)則(TCR)內(nèi),訂立總大腸菌處理要求,且也為隱孢子蟲處理也在SDWA內(nèi)做了規(guī)定。
消毒副產(chǎn)物為附加25種污染物的一部分,其中困難的是平衡化學(xué)物質(zhì)和微生物的風(fēng)險和對付飲用水管理單位所施加的壓力,使得EPA于整個1993年和1994年中間通過協(xié)商方式提出消毒一消毒付產(chǎn)物(D-DBP)的規(guī)定和增強表面水處理法則(ESWTR)。特別是將隱孢子蟲傳染病放在協(xié)商的規(guī)則首位。有關(guān)人體健康的規(guī)定極端復(fù)雜,這是由于長期的化學(xué)物質(zhì)給予的風(fēng)險和短期的微生物傳染的風(fēng)險交替出現(xiàn)的原故。更加上微生物傳染的風(fēng)險用已經(jīng)評定風(fēng)險方法,還不容易弄清楚和定出其特性。
作為對D-DBP處理協(xié)商結(jié)果,EPA提出一組法則,訂立微生物和D-DBP所帶來對人體健康的風(fēng)險規(guī)定。這些法規(guī)規(guī)定了D-DBP處理要求,提出ESWTR,提出信息收集規(guī)則(ICR)和未來地下水消毒規(guī)則。ICR參數(shù)在這些協(xié)議中如何使用尚不太清楚,但是它基本能夠平衡微生物和D-DBP所給予的風(fēng)險。
由于增加了一些有關(guān)的微生物,EPA應(yīng)為從化學(xué)污染物到微生物排列的方式重新安排前后次序,重新排列次序為微生物-DBP,即首先應(yīng)考慮微生物的處理。幾乎所有規(guī)定的一切化學(xué)污染物條目要停止使用,將來在提出化學(xué)污染物規(guī)定以前,需通過非常嚴格的審查,才能予以確定使用規(guī)定。
將來飲用水所用消毒劑,就不能只限定氯劑,要增加其他不同的消毒劑。當(dāng)前有十萬個城市的水廠,它們70%還是用氯劑做主要消毒劑。然而在D-DBP規(guī)定和ESWTR規(guī)定中,已提出要求臭氧一過氧化氫、氯劑一氯胺和二氧化氯的使用。但現(xiàn)在有多少自來水廠不使用氯劑轉(zhuǎn)而使用其他消毒劑,及這些水廠使用了哪些消毒劑還不太消毒。現(xiàn)在有更多新的技術(shù)如等離子體射線(plasma beam)和輻射光線也都已為除去隱孢子蟲做研究。但是這些新技術(shù)要在大型水廠上應(yīng)用還很遙遠。
先進技術(shù)如顆活性炭(GAC)和膜技術(shù)的應(yīng)用,以后會增加使用領(lǐng)域。但是這些先進技術(shù)的使用和上面所述的消毒劑相比,就必須先有特殊的先決條件。使用GAC要有兩個特殊應(yīng)用條件,一是水廠在現(xiàn)有濾床上加鋪GAC,目的是控制水中的味和嗅,二是水廠采用GAC,目的是則應(yīng)是去除由于工業(yè)污染造成的主要合成有機污染物。但現(xiàn)在有多少水廠應(yīng)用GAC,且它們使用效果如何尚不消毒。膜的使用也有特殊條件。MF(微濾)一開始出現(xiàn)就作為新技術(shù)沖擊了傳統(tǒng)的過濾技術(shù)。這種膜技術(shù)到現(xiàn)在還主要用于小型水廠上。反滲透仍應(yīng)用在藻溉上,以后也可作為回用水在水廠上應(yīng)用。
供水單位也致力于其處理設(shè)施的可靠性。由于人為錯誤或機械損傷,或者兩者都有,造成了過去很多暴發(fā)疾病的發(fā)生。增加用水的可靠性,包括運行管理、運行期間監(jiān)測和事故報告等的加強。供水單位還要在水廠設(shè)計和運轉(zhuǎn)上添設(shè)更多的設(shè)施。這些設(shè)施是補充設(shè)備和關(guān)鍵部位的后備設(shè)備,和混凝投加部位和消毒部位等。另外運轉(zhuǎn)期間要多加監(jiān)測點,和多增加濁度儀數(shù)目。
在水處理設(shè)施上要增加顆粒計數(shù)器作為監(jiān)測水廠運行儀器,顆粒計數(shù)器對濾池熟化(ripening)和穿透的分析是很有用的儀器。要增加有機碳(TOC)分析儀,以量測DBP母體消除狀況。也要增加更多一些事故報警點。在處理設(shè)施上還要多添一些監(jiān)測一事故報告點,以便及時提出運行當(dāng)中發(fā)生的干擾事故。
水廠需要訂立處理意外事故的措施計劃。此計劃訂立不只是水廠本身的職責(zé),還應(yīng)包括當(dāng)?shù)赜喠⒐┧?guī)程的負責(zé)單位,更重要的是要包括當(dāng)?shù)氐男l(wèi)生保健部門。
四、監(jiān)測儀器的變更
水處理設(shè)施直接監(jiān)測的儀表也要變化。在化學(xué)物質(zhì)方面,改進氣象色譜儀/質(zhì)譜儀(GC/MS)分析方法及改進其他探查儀表,可連續(xù)降低探測限度和數(shù)量要求。另外改進GC/MS方法,使能夠只用一個單一方法分析更多的化學(xué)物質(zhì)。例如,用當(dāng)前認可的EPA飲用水分析規(guī)定,對于一切需要的農(nóng)藥試驗,必須使用六個不同的試驗方法,而將來,只用一個單一方法就能夠用于一切需要試驗的農(nóng)藥及化學(xué)農(nóng)藥的整個領(lǐng)域。由于減少了分析方法,實際上使供水單位監(jiān)測費用降低。
篩分試驗和免疫試驗的應(yīng)用,能夠使供水單位有能力多次重復(fù)試驗以節(jié)省費用。這種試驗由于以上優(yōu)點比之GC/MS分析方法優(yōu)越。免疫試驗?zāi)苡靡院Y分原水水質(zhì),以決定是否在水處理設(shè)施上投加粉末活性炭(PAC)。免疫試驗已為EPA做的固體污水程序編制認可,它也為飲用水程序編制同意。
微生物分析方法將來也要有改旱災(zāi)。例如,葛第蟲和隱孢子蟲免疫熒光試驗方法與微生物和化學(xué)分析方法相比,就不是那么可靠和有那么的重復(fù)性??煽啃圆詈椭貜?fù)性缺乏的分析方法就供水單位來說是一個障礙,因為供水單位面對當(dāng)前由于隱孢子蟲引發(fā)的突然疾病的增加,需要更補加去除規(guī)定的社會壓力。現(xiàn)在許多地方對原生動物分析方法的研究已在進行。研究方法采用了聚合酶鏈反應(yīng)(polymerse chain reaction)、流動園量法(flow cytoFtia metry)、電旋轉(zhuǎn)試驗(elctrorotation assay)、自動顯微鏡、UV-VIS光譜儀、免疫磁性珠(immunomagnetic bead)、激光和許多其他截斷技術(shù)分析器(cutting technology amalytical tool)等分析方法。我們到現(xiàn)在還不知道哪種方法應(yīng)是水廠和商用試驗室廣泛使用的優(yōu)良方法。在試驗室得到的期望結(jié)果,還沒有實際得到重復(fù)驗證。這種有著潛能的新生原生動物分析方法,無疑地定能增進細菌和病毒的分析效果。
五、標準規(guī)定整體化
EPA已將飲用水標準、飲用水水質(zhì)標準及其他各種水處理措施結(jié)合成為一個整體考慮,作為未來處理發(fā)展的一個趨向。一般飲用水的各類標準是分開訂立的,這就給飲用水處理增加了困難,且不容易解決水質(zhì)上遇到的問題。例如,許多飲用水供應(yīng)單位加鋅-正磷酸鹽作為防腐劑以滿足規(guī)章對水中的鉛和銅的限定要求。但一些情況是,這樣防腐劑會使污水處理廠所處理的水中會含有過多鋅的煩惱問題,一般排放處理后的水,鋅的含量要降到最低,以防止魚類中毒。如何既使影響人體健康的鉛減到最少,又要保護魚類免受鋅的毒害的兩方面狀況做到平衡,這種問題就需要在將來的規(guī)定中予以很好的整體性考慮。
供水單位必須考慮,由于水處理法規(guī)越來越嚴格,用戶對水質(zhì)要求越來越高,因此他們對飲用水的處理手段和監(jiān)測設(shè)施方法就需要有更大的變化。所以在不久的將來,對各種處理技術(shù)和新的分析方法,要建立更多法則,而使出現(xiàn)的例外情況不能解決的問題減少。自來水公司必須繼續(xù)采用新的儀表,以滿足高質(zhì)量飲用水的需要。
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