（市政工程专业论文）活性炭技术在水厂改造中应用的试验研究.pdf

中文摘要 摘要 随着工农业的迅速发展，水源水质污染有加剧和恶化的趋势。同时随着生活 水平的提高，人们对饮用水质的要求以及饮用水质标准越来越严格。我国大多数 水厂采用的传统净水工艺已很难提供完全达到新标准的安全饮用水活性炭吸附 作为饮用水深度处理的重要手段，因其能有效地去除水中有机污染物，且具有相 对经济和运行管理方便等优势，在发达国家早已被广泛的应用。研究和应用活性 炭技术是我国水厂净水工艺改造的重要课题。 鉴于我国大多数水厂没有预留深度处理用地的现状，从节省改造投资费用、 降低运行成本、节省土地面积等方面考滤，本文对普通滤池改造为活性炭滤池的 方式作了初步的探讨和试验研究本次试验在昆明第二自来水厂现场进行。试验 过程中分别用o 81 1 1 、1 5m 、2 0m 三种炭层厚度的活性炭滤柱过滤澄清池出水 研究各种工艺参数条件下的活性炭滤柱对浊度、铝、c o d u 、u 和藻类的处理 效果，为今后水厂采用活性炭深度处理工艺提供参考和依据。 试验期间，对水厂普通快滤池检测结果表明：滤池对有机物的去除效果较差， c o d l 咖的去除率为8 7 6 ；u v 2 5 4 的去除率为2 1 6 3 。本次试验结果表明：厚度 0 8 m 、滤速8 m h 和厚度1 5 m 、滤速1 0 r n h 的活性炭滤柱对有机物的去除效果优于 普通快滤池，但对浊度、铝的去除效果不佳，不适宜在实际生产中应用；厚度1 s m 、 滤速8 m h 和厚度2 0 m 、滤速为8 m h 、1 2 m h 的滤柱对有机物、浊度、铝均能取 得较好的去除效果不同工艺参数组合下的活性炭滤池对水质处理效果各不相同， 应根据水厂的实际情况确定滤池的工艺参数 关键词：活性炭吸附，水厂改造，有机物，浊度，铝 英文摘要 a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fi n d u s t r ya n da g r i c u l t u r e ，t h ep o l l u t i o no fr a ww a t e r b e c o m e sw o r s ea n dw o r s e o nt h eo t h e rh a n d , 船ar e s u l to fi m p r o v e m e n to fp e o p l e s l i v i n gl e v e l ，d r i n k i n gw a t e rq u a l i t ys t a n d a r d sb e c o m em o r ea n dm o r es t r i c t i nt h i s s i t u a t i o n , t h ec o n v e n t i o n a lp r o c e s s e su s e di nm o s tw a t e rt r e a t m e n tw o r k si nc h i n ac a n h a r d l yr e l i a b l ys u p p l yt h es a f ed r i n k i n gw a t e rw h i c hc a l lb eu pt ot h ew a t e rq u a l i t y s t a n d a r df o ru r b a nw a t e rs u p p l y ( c j t 2 0 6 - 2 0 0 5 ) a so n eo fv a r i o u sa l t e r n a t i v e s , g r a n u l a ra c t i v a t e dc a r b o n ( g a c ) a d s o r p t i o np r o c e s sh a sb e e ng e n e r a l l ya p p l i e d i n a d v a n c e dc o u n t r i e sf o rm a n yy e a r s , b e c a u s ei ti se f f e c t i v ef o rt h er e m o v a lo fo r g a n i c s u b s t a n c e s ，r e l a t i v e l ye c o n o m i ca n dc o n v e n i e n t i ti sav e r yi m p o r t a n tt a s kt or e s e a r c h a n da p p l i c a t i o no fg a ca d s o r p t i o np r o c e s so fr e n o v a t i n gt e c h n i c a lp r o c e s s e si nw a t e r w o r k si nc h i n a b e c a u s eo fl a c ko fl a n df o rp o l i s h i n gp r o c e s sc o n s t r u c t e di nm o s tc o n v e n t i o n a l w a t e r p l a n t s i n c h i n a , t a k i n g i n t oa c c o u n t o f s a v i n g e x p e n d i t u r e o f c a p i t a l f o r r e b u i l d i n g p r o c e s s ，r e d u c i n gt h ec o s to f r u n n i n ga n ds a v i n gt h ea r e ao f l a n d ，t h i sa r t i c l em a k es o m e p , 恤a r yd i s c u s s i o na n dl a br e s e a r c ha b o u ta l t e r i n gc o n v e n t i o n a lf i l t e rt oa c t i v ec a r b o n o n e n 地t e s ti sc o n d u c t e di nt h es e c o n dw a t e rw o r k si nk u n m i n g t h r e ea c t i v ec a r b o n f i l t r a t i o n so f d i f f e r e mf i l t e r i n gl a y e r a r e st h i c k n e s so f 0 8m 1 5ma n d2 0ma r eu s e di n f i l t e r i n gt h eo u t f l o wf r o ms e d i m e n t a t i o nb a s i ni nt h i ss t u d y 贴ep e r f o r m a n c e so fg a c a b s o r p t i o nf o rt u r b i d i t y , a l u m i n i u m , c o d m i i ，u 也“a n da l g o l o g yi nv a r i o u sp r o c e s s i n g p a r a m e t e r 黜e v a l u a t e da n dc o m p a r e df o r # v i n gr e f e r e n c ea n df o u n d a t i o nt ot h ew a t e r w o r k su s i n gt h ea c t i v a t e dc a r b o np r o c e s s d u r i n gt h et e s t , t h er e s u l t ss h o w e d ：t h er e m o v a lo f o r g a n i cm a t t e r sb yc o n v e n t i o n a l 础t e ru s e di nw a t e rw o r k si sp o o l t h er e m o v a lo fc o d 协i s8 ，7 6 a n dt h er e m o v a lo f u v 2 5 4i s2 1 6 3 n 圮t e s tr e s u l t ss h o wt h a t ：t h er e m o v a lo fo r g a n i cm a t t e r sb yt h e a c t i v ec a r b o nf i l t r a t i o u so ft h et h i c k n e s so f0 8i n ，t h ef i l t e r i n gv e l o c i t yo f8m ha n d t h i c k n e s so f1 5 m , t h ef i l t e r i n gv e l o c i t yo f1 0m ha r eb e t t e rt h a no r d i n a r yf i l t e r , b u tf o r t u r b i d i t ya n da l u m i n u mt h e r e m o v a la r ep o o r ，t h e yc a n n tb ea p p l i e di na c t u a l p r o d u c t i o n t h ea c t i v ec a r b o nf i l t r a t i o n so f t h et h i c k n e s so f1 5 札t h ef i l t e r i n gv e l o c i t y o f8m ha n dt h et h i c k n e s so f2 。0m t h ef i l t e r i n gv e l o c i t yo f8r a ha n d1 2m h , t h e r e m o v a lo fo r g a n i cm a t t e r , t u r b i d i t ya n da l u m i n u mc a nr e a c ht ob e t t e re f f e c t d i f f e r e n t c o m b i n a t i o n so fa c t i v a t e dc a r b o nf i l t e rp a r a m e t e r sh a v ed i f f e r e n tr e s u l t si nw a t e r 重庆大学硕士学位论文 t r e a t m e n t , s ow es h o u l da d o p tt e c h n o l o g i c a lp a r a m e t e r sa c c o r d i n gt ot h e a c t u a l s i t u a t i o n k e y w o r d s ：a d s o r p t i o no f a c t i v a t e dc a r b o n , w a t e r w o r k sr e c o n s t r u c t i o n , o r g a n i cm a t t e r , t u r b i d i t y , a l u m i n u m i v 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文 中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得重麽太堂 或其他教育机构的学位或证书丽使用过的材料。与我一同工作的同志对本 研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：彩0 荔愿 签字目期：盘衫年胗月秒目 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 重鏖态堂 有关保留、使用学位论文的 规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许 论文被查阅和借阅。本人授权重废盍堂可以将学位论文的全部或部 分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段 保存、汇编学位论文。 保密() ，在j 年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密( ) 。 ( 请只在上述一个括号内打“”) 学位论文作者签名：承萄喝 签字日期：力形年夕月秒日 导师签名： 璃撕 签字日期：凸彩年少月矽日 1 绪论 1 绪论 水是生命之源，饮用水是人的生命所必需的，是保障人类正常生活所不可缺 少的重要物质，它与人们的身体健康密切相关近年来，随着我国经济建设的大 规模开展，特别是工农业的迅速发展，一方面提高了人民群众的物质生活水平， 另一方面对生活饮用水水源造成了极大的污染。饮用水水源的污染，导致饮用水 水质恶化，严重威胁着人民群众的身体健康。水源普遍受到污染的现状已成为我 国供水行业所面临的突出问题而我国给水处理工艺多年来一直没有多大的发展， 以地表水为原水的水厂，9 0 以上的生产工艺采用混凝一沉淀过滤一消毒工艺， 以地下水为原水的水厂一般只采用简单消毒措施。这种常规处理工艺以去除浊度 和细菌为主要目标，对有机物尤其是溶解性有机物的去除能力很低( 2 0 3 0 ) 。 国内外近年来发展了一些深度处理技术，在各种改善水质处理效果的深度处 理技术中，活性炭吸附技术是完善常规处理工艺，去除水中有机物最成熟有效的 方法之一。在发达国家活性炭吸附技术被广泛地应用于水厂净水处理中，技术成 熟，净水效果非常显著但是目前我国大多数水厂，尤其是老水厂在建设的时候 仅考滤了常规处理用地，没有预留深度处理用地，这给水厂深度处理工程的建设 造成了困难。在水源受到微污染的情况下，将原有常规滤池改造为活性炭滤池， 不仅可以改善水厂出水水质，而且可以节省改造投资费用、降低改造后的运行成 本、节省土地面积。 1 1 水源现状 水是生命之源，随着经济的发展和人口的增长，人们越来越清楚地认识到， 水是维持自然界一切生命和社会经济发展所必需的资源，是经济和社会可持续发 展的基础，它己成为世界关注的战略问题之一。目前全世界大量的河流、湖泊因 过度用水而消失，水污染又使得很多水源无法饮用，再加上水资源管理不善，全 世界的水危机已经非常严重。可持续发展世界首脑会议将水危机列为未来1 0 年人 类面临的最严重的挑战之一【”。 1 1 1 水资源现状 水资源是自然界可供利用或有可能补偿的、具有足够数量和可用质量的水源， 是维持人类生存与生态平衡的基础资源。水资源的循环性使它在开采利用后，能 够得到大气降水的补给。如果合理利用，水循环可以不断地供给人类利用，满足 生态需求和天然补给之间的平衡。但是随着人类的不断进步，人口与经济的迅速 增长，人类在开发利用水资源的过程中改变了生态环境，打破了生态平衡。水资 重庆大学硕士学位论文 源已被过渡消耗和肆意排污，广大局部地区水资源正在遭受严重破坏，区域水资 源可持续利用受到严重威胁，水资源短缺与生态环境恶化是当今世界范围内普遍 面l 临的严重问题【2 】。 我国的水环境当前存在的主要问题有三个：一是水资源短缺；二是水污染； 三是用水的极大浪费【l 】我国水资源总量2 8 万亿m 3 ，居世界第4 位，占世界水 资源总量的7 但我国人均水资源量仅2 3 0 0 m 3 ，只有世界平均水平的l 4 。人均 水资源量在世界银行近年统计的1 3 2 个国家中居第8 2 位，属于水资源紧缺的国家。 同时，水资源分布极不均匀。北方人均水资源量仅9 9 5 m 3 ，属于严重缺水地区；而 西南和南方各省虽然人均水资源量超过3 0 0 0 m 3 ，但水资源分布不均，而且部分地 区水污染严重，产生了水质性缺水【i 】。 长期以来，我国粗放型的工业增长以及工业产品结构不合理，工艺技术落后， 能源资源利用效率低，物耗、能耗等指标居高不下，我国主要耗水指标与发达国 家对比如表1 1 所示【3 】【4 】。高物耗低产出带来高污染负荷的特征，造成流域社会经 济与水环境可持续发展程度下降，水污染严重。由于水源水质不断恶化，导致水 质型缺水而酿成的“水荒”已成为我国( 尤其是经济发达地区) 阻碍社会经济发 展的新难题。 表1 1中国主要耗水指标与发达国家的比较 指标我国 美国 万元g d p 用水量t 4 6 51 3 1 9 万元工业增加值用水量t9 5 1 9 8 5 工业用水重复利用率( ) 5 58 5 农业g d p 用水效益，( 美元，i ) 1 0 78 5 5 改革开放以来，位于长三角腹地的浙江和江苏是太湖流域经济最活跃的地区， 但由于工业废水和城市生活污水大量增加，以及农业规模化经营中农药化肥的大 量使用，使太湖地区水资源污染问题一度变得十分突出。自2 0 0 3 年以来，浙江在 短时期内陷入因污染而造成的大规模水资源紧缺危机。因为缺水，浙江企业成本 飙升、出口订单无法完成、外商考滤撤资、一些企业开始被迫外迁；因为缺水， 太湖沿岸的城市每年不得不拿出数亿资金治理，但难于统一协调，效果不佳。 在我国用水浪费的现象也非常严重，我国工业用水重复率平均值不足3 0 ， 而发达国家超过7 0 。我国城市的城建、环卫、园林用自来水冲洗马路、浇灌花 2 1 绪论 草等不合理的用水现象也十分普遍，对水资源造成了极大的浪费。同时我国社会 节约用水意识比较淡薄、是自来水浪费现象严重的一个主要因素。随着住房条件 的进一步改善，居民生活用水的新需求不断得到满足，一些过去长期养成的节约 用水的美德也被渐渐遗忘。由于上述种种原因造成的用水浪费现象已成为导致水 资源短缺问题日益严重的主要原因之一 经近2 0 年的改革开放使经济迅猛发展，同时也带来了诸多环境问题，尤其是 水污染问题十分突出，水体污染、水资源短缺、水生态失衡，已严重制约了我国 社会经济的可持续发展。 1 1 2 水源水质现状 随着城市废水排放量的大幅度增加以及难降解有机物工业废水排放，水污染 形势依然十分严峻，主要污染物排放量长期处于较高的水平，大大超过了水环境 自净能力。2 0 0 5 年，全国废水排放总量为5 2 4 5 亿吨( 其中工业废水2 4 3 1 亿吨，生 活污水2 8 1 4 亿吨，废水中c o d 排放量1 4 1 4 2 万吨【卯水污染地发展趋势仍未得 到有效控制，多年来污染物大量累积，致使全国主要江河湖泊水体污染严重，许 多水域水质仍在下降。 2 0 0 5 年度7 大水系的4 1 1 个地表水监测断面中，4 1 的断面满足i 类水 质要求，3 2 的断面属v 类水质，2 7 的断面属劣v 类水质其中七大水系的 1 0 0 个国控省界断面中，i 类水质断面占3 6 ，v 类水质断面占4 0 ，劣 v 类水质断面占2 4 t s l 。 2 0 0 5 年度对云南省7 7 条主要河流的1 5 0 个断面监测结果表面，达到i 类 水质要求的断面占3 2 0 ，水质达到类标准的断面占2 6 0 ，水质为类标准的 断面占1 3 3 ，水质为v 类标准的断面占6 7 ，水质为劣v 类标准的断面占 2 2 o 嘲。其中，澜沧江、怒江水系水质为轻度污染，金沙江、红河水系水质为中 度污染，珠江水系水质为重度污染1 6 1 。 与此同时，我国越来越多碍淡水湖泊、人工水库出现日趋严重的富营养化状 况。富营养化是由于水体中氮、磷营养物质的富集，引起藻类及其它浮游生物迅 速繁殖、水体溶解氧量下降、鱼类及其它生物大量死亡、水质恶化的现象【刀。富营 养化分为天然富营养化和人为富营养化两种。水体出现富营养化现象主要表现为 浮游生物大量繁殖，由于占优势的浮游生物的颜色不同，所以水面往往呈现蓝色、 红色、棕色、乳白色等，这种现象在江河湖泊中称为“水华”【蜘。 我国是个湖泊众多的国家，现有湖泊2 7 0 0 余个，总面积达9 1 万k m 2 ，占国 土面积的o 9 5 ，其中约l 3 为浅水湖泊，主要分布在东部沿海与长江中下游地区。 由于经济发展、人口膨胀与不合理的开发利用，越来越多的湖泊产生富营养化。 2 0 0 5 年度监测的2 8 个重点湖库中【5 】，满足i i 类水质的湖库有2 个，占7 ；i l i 类 3 重庆大学硕士学位论文 水质湖库有6 个，占2 1 ；i v 类水质湖库有3 个，占1 1 ；v 类水质湖库有5 个， 占1 8 ；劣v 类水质湖库有1 2 个，占4 3 。太湖、巢湖和滇池均为劣v 类。 2 0 0 5 年对滇池湖体1 0 个国控监测点结果表面，草海水质为劣v 类，外海水质 为v 类，草海处于重度营养状态，外海处于中度富营养状态【扪。2 0 0 5 年滇池水质 状况见表1 2 i s 。 表1 22 0 0 5 年滨池湖体主要污染指标及水质状况 t a b l e1 2 t h e m a j o r p o l l u t i o n i n d i c a t o r sa n d w a t e r q u a l i t y o f d i a n c h i l a k e i n 2 0 0 5 湖区高锰酸盐指数总磷总氮 叶绿诉a营养状态指数 ( m g l )( m u l )( m u l )c r a g l ) 草海 7 o1 0 7 1 3 10 0 9 77 6 外海6 2 0 1 8 61 8 20 0 4 36 2 云南省其它主要湖库的水质状况也不容乐观，2 0 0 5 年度对全省5 3 个湖库监测 表明：全省湖库水质总体为轻度污染，有2 5 个水质达到水环境功能要求，占总数 的4 7 2 ；其中i 类水质占3 9 7 ， i i 类占2 0 7 ，i v 类占1 7 o ，v 类占1 3 2 ， 劣v 类占9 4 嘲。云南第二大湖洱海处于中营养状态，水质类别为类，未达到 水环境功能要求( i i 类) ，主要超标污染指标为总磷、总氮【6 j 。 国内水库发生富营养化的现象也较为严重，水库与湖泊相似，水流速度小， 水交换周期较河流大大变长，在自然条件下，营养盐较河流容易积累而对污染物 自净能力较河流低【9 】f 1 0 1 。水库污染物主要来源于库区的工业废水、农田排水、城镇 污水、大气降落物以及养殖水体的过量施肥投饵【l o 】。随着周围人类活动的强烈影 响，如大量使用化肥、含磷洗涤剂和排放有机废水，水面从事水厂养殖业和大气 降水，低下水携带的氮、磷等营养物质的输入，水库水体中的氮、磷等营养物质 急剧富集，富营养化程度迅速加尉【l 。 对重庆市3 6 座大中型水库的按中国环境检测总站推荐方法评价结果表明，除 北碚海底沟为地下水不参与评价外，3 5 座大中型水库中达到中度富营养的水库有 4 座，轻度富营养的有1 3 座，中营养的水库1 5 座，贫营养水库3 座【9 】。 松花坝水库、柴河水库、大河水库是昆明市区主要供水水源，除柴河水库非 汛期水质为i i 类外，其余各时段的水库均为类，其中三个水库各时段的富营养 状况均为中营养1 1 2 1 松花坝水库以南进入城区的盘龙江及2 0 多条渠道，河水污染 严重，已不能饮用【”】。汛期由于面污染源随地表径流汇入水库，使松花坝水库水 中总氮、总磷、高锰酸钾指数增大，透明度降低，导致水质比非汛期要差很多。 4 1 绪论 2 0 0 4 年度松花坝水库水质除5 月为i i 类，1 月、8 月、l o 月、1 1 月、1 2 月为类， 其余月份为类【1 4 1 。水库污染源主要为水源区内的居民生活污染，以及使用农药、 化肥和毁林开荒造成水土流失，导致生态破坏等造成的污染【1 3 1 。 2 0 0 2 年至2 0 0 5 年，云南省水环境监浏中心先后对松花坝水库入库河流牧羊河、 冷水河的水质进行了调查取样，4 次监测结果有三次水质为类，其中2 0 0 2 年9 月的监测结果为v 类，主要超标项目为总氮、总磷【1 4 】。 我国地下水污染也已到了相当严重的程度，全国以地下水源为主的城市，地 下水几乎全部受到不同程度的污染。中国环境科学研究院对我国1 1 8 个大中城市 地下水监测资料进行分析，发现这些城市的地下水已普遍受到污染，其中重污染 的城市占6 4 ，轻污染的城市占3 3 蝌”】。地下水污染物一般以酚、氰、砷、硝酸 盐为主，铬、硫、汞次之【1 6 1 1 1 3 水体污染源和污染物 水体污染主要是指水体因某些物质的介入，导致其化学、物理、生物或放射 性等方面特性的改变，从而造成水质恶化，影响人体健康或破坏生态环境的现象。 污染物种类按性质可分为化学性、物理性及生物性污染物。水体中污染物主要来 自人们的生产和生活活动，主要来源有工业废水、生活污水、农业污水等几个方 面：【1 7 】 ( 1 ) 工业污染源 各种工业生产中所产生的废水排入水体就造成了工业污染源。废水中有害物 质的种类和数量因生产工艺和生产方式的不同而有很大差异。 冶金工艺所产生的废水主要有冷却水、洗涤水和冲洗水等。冷却水中的直接 冷却水由于与产品接触，其中含有油、铁的氧化物、悬浮物等；洗涤水为除尘和 净化煤气、烟气用水，其中含有酚、氰、硫化氰酸盐、硫化物、钾盐、焦油、悬 浮物、氧化铁、石灰、氟化物、硫酸等；冲洗水中含有酸、减、油脂、悬浮物和 锌、锡、镍、铬等。在上述废水中，以含氰、含酚废水危害最大有色冶金工业 所排出的废水，多含汞、砷、锡、铬等元素，是水体中重金属污染物质的来源。 此外，有色冶金遗留的大量矿渣，经雨水冲洗，流入地表和地下水中成为水体中 断污染物质。 轻工业所加工的原料多为农副产品，因此工业废水主要含有机物质，有时还 常含有大量的悬浮物质、硫化物和重金属，如汞、镉、砷等。 化学工业的产品很多，因此化学工业废水中有害物质的种类也很复杂，在废 水中常含有多种有害、有毒，甚至剧毒物质，如氰、酚、砷、汞等。有的物质难 以降解，但却能通过食物链在生物体内富集，造成危害，如d d t 、多氯联笨等。 此外，有的化工废水中具有较强的酸度，有的则显较强的减性，p h 值不稳定，这 5 重庆大学硕士学位论文 些废水对水体的生态环境，水体中的建筑设施和农作物都有危害，一些废水中氮、 磷的含量较高，容易造成水体富营养化。有的污染物即使含量甚微，但通过食物 链的物质循环富集，会造成水生动物和人中毒。 总之，工业污染源向水体制排放大废水具有量大、面广、种类复杂的特点， 是重点解决的污染源。 ( 2 ) 城市生活污水 城市居民聚集地区所产生的生活污水，多为洗涤水和冲刷器物所产生的污水， 主要由一些无毒有机物，如糖类、淀粉、纤维素、油脂、蛋白质、尿素等组成。 一些生活洗涤污水氮、磷、硫的含量较高，还伴有各种洗涤剂，它们对人体有一 定危害。在生活污水中还含有相当数量的微生物，其中一些病源体，如病菌、病 毒、寄生虫等，都对人的健康有较大危害。 ( 3 ) 农村污水和灌溉水 农村污水和灌溉水是水体污染的主要来源。由于农田施用化学农药和化肥， 灌溉后或经雨水将农药和化肥带入水体造成农药污染或富营养化在污水灌溉区， 河流、水库、地下水都会出现污染。 1 2 生活饮用水卫生标准 生活饮用水是指供人类日常饮用和日常生活用水、生活饮用水包括个人卫生 用水，但不包括水生物用水以及特殊用途的水。没有卫生的饮用水就不可能有人 体的健康，但生活饮用水不同于饮料水，它不仅供日常饮用，也需供其他日常生 活用，例如做饭、洗澡等。因此，生活饮用水是人们在一生中都需使用的、绝不 是只供短期使用的水。在确定水质标准的指标和限值时必需基于饮用者终生用水 安全来考滤健康防护的要求【1 7 1 。 1 2 1 安全饮用水水质卫生要求 向人们提供卫生和安全的饮用水，对于控制疾病和确保入体健康具有重要意 义。一般而言，卫生和安全的饮用水需要满足下列几个方面的水质要求：【1 7 1 川 ( 1 ) 水质感官性状良好，水质感观性状( 即水的外观、色、臭和昧) 良好是十 分必要的。它是饮用者判断水质及其可接受程度的首要和直接的指标。感官性状 的指标虽不能说明对人体健康有直接的不良影响但是感官性状不良的饮水往往反 映水已受到污染使人产生厌恶的感觉。良好感官性状的饮水应该是无色、无味、 无臭的。 ( 2 ) 预防化学物质的急、慢性中毒以及其他健康危害。饮用水中化学物质的健 康危害不同于微生物污染所带来的危害。一般而言，主要是人群长期暴露于污染 中所带来的健康影响，特别是蓄积性毒物和致癌物。因此，在短期内饮用水中化 6 i 绪论 学物质超过限值并不一定意味着立即停止饮用。但是，在不影响公众健康的前体 下，所容许超过的数值及持续时间将取决于含有的特定物质的性状。比如饮水中 氟、砷浓度不应超过会引起地方性氟中毒和地方性砷中毒的浓度。 ( 3 ) 防止介水传染病的发生，确保水质微生物学质量的安全性，饮用水中不能 有传染疾病的致病菌、原虫和病毒等病原体。当前要鉴别这些有害生物很难，一 般以总大肠菌群或埃希氏大肠菌作为指示微生物如果检不出指示菌表示该饮水在 致病菌方面是安全的。 1 2 2 确定限值的依据 科学技术的进步和工农业的迅速发展促进了人类生活的文明和现代化，与此 同时，也加重了有毒有害物质特别是化学物质对水、食物和空气的污染。在水中 已经发现了2 0 0 0 多种类别的化学污染物。在饮用水种已鉴别出数百种污染物，其 中多数为有机化合物。但是，不可能对饮用水种鉴别的每种化合物都制定标准限 制。这不仅是因为没有足够的科学资料制定如此多的标准，更是由于没有必要。 因此制定标准限值时，应从实际出发，选择一定数量的指标确定标准限值。选择 水质指标的依据包括以下各项：u 7 】 ( 1 ) 对水质能造成明显的不良影响 当水中污染物种类很多，其中有些对水质影响不大，不影响水的感观性状， 而且毒性也低；对于这样一些物质、确定限值的必要性不大。但是对那些能明显 影响水的外观、色、嗅和味的物质以及毒性大、危害大的物质就有必要制定限值， 以确保饮用水的安全和水质良好 ( 2 ) 具有足够制定限值的科学依据 制定水质指标的限值时是以现场调查和科学研究资料为依据。如果科学依据 不充分，就无法制定限值，即使是客观上需要的限值，也只好暂不纳入标准。 ( 3 ) 已知在水中含有一定浓度，并且经常检出 在饮用水中已检出数百种污染物，其中多数的浓度很低，甚至低于检出限， 并且仅存在于某些水样中，不能经常检出，因此没有必要制定限值。只有当污染 物含量达到一定水平，有造成危害的可能性，而且检出频率高时，才有制定限值。 进行检测的必要性。 ( 4 ) 具有可行的检测方法 为了确保饮用水水质安全，必须进行经常性的水质监测以及在特定情况下的 水质检验，从而基于标准限值评价饮用水的安全性。如果没有可行的检验方法， 就无法了解饮用水种污染物特别是化学物质的污染水平，因而就无法进行安全性 评价。所以只有对具有可行检验方法的物质才能纳入标准。 7 重庆大学硕士学位论文 1 2 3 我国生活饮用水卫生标准发展历程 我国政府一向十分关心和重视饮用水卫生工作，解放以来多次发布和修改了 饮用水卫生标准。1 9 5 0 年上海市人民政府颁布了上海市自来水水质标准。1 9 5 5 年5 月卫生部发布在北京、天津、上海、旅大等1 2 个城市施行的自来水水质暂 行标准。这是新中国成立后最早的一部管理生活饮用水的技术法规。1 9 5 9 年经建 设部和卫生部批准，定名为生活饮用水卫生规程。1 9 7 6 年卫生部组织制定了我 国第一个国家饮用水标准，共2 3 项指标，定名为生活饮用水卫生标准( 编号为 t j 2 0 7 6 ) ，经国家基本建设委员会和卫生部联合批准。1 9 8 5 年，卫生部对生活饮 用水卫生标准进行了进一步修订，指标增加至3 5 项，编号改为g b 5 7 4 9 8 5 ，于 1 9 8 6 年1 0 月起在全国实施【1 饥1 9 】 5 0 多年来，每次生活饮用水卫生标准的修改制定都增加了水质检验项目和提 高了水质标准，尽管饮用水标准的发展速度比较缓慢，但是总体发展的趋势是令 人乐观的，指标的数量随着时间不断增加，表明我国的监测技术的不断进步。另 一方面，饮用水的标准的重点已经从简单污染物的控制转向一些复杂有机物污染 的控制。所有这些变化都显示了我国在饮用水标准方面所取得的进步。生活饮用 水卫生标准的发展历程见表1 3 表1 3 生活饮用水卫生标准的发展历程咖 t a b l e1 3 d e v e l o p m e n t c o u r s eo f s a n i t a t i o ns t a n a a r do f r a pw a t e r 项目年份1 9 5 01 9 5 51 9 5 91 9 7 61 9 8 5 总项目 1 61 61 72 33 5 感观及化学指标1 191 01 21 5 毒理学指标2 4 481 5 细菌学指标 3 33 33 放射性指标 2 我国长期执行的饮用水卫生标准( g b 5 7 4 9 8 5 ) ，是参照世界卫生组织制定 的饮用水卫生准则( w h o1 9 9 3 ) 的主导思想，并结合国情编制的。二者对比：卫 生学指标、有毒有害物质指标和感观性指标的要求，均大体相同。而标准的 指标项目数少于准则。世界卫生组织1 9 8 4 年制订的准则列出指标共6 1 项， 1 9 9 3 年修改后的准则列出指标为1 3 5 项，其中9 8 项指标有指导值。标准水 质指标仅3 5 项。标准与准则二者项目分类数量对比见表1 4 。 i 绪论 表1 4 标准 与准则二者项目分类数量对f f z m l t a b l e1 4 c o m p a r i s o no f s o r ta n dq u a n t i t yb e t w e e ns t a n d a r da n dr u l e 饮用水卫生标准世界卫生组织饮用水卫生准则 水质标准项目 g b 5 7 4 9 8 5 w h 0 1 9 9 3 无机物 1 01 7 有机物 32 3 农药 23 6 消毒剂及消毒剂副产品 l 2 5 观感性不满物 1 53 0 微生物 22 放射性物 22 合计 3 51 3 5 ， 由上表可见，饮用水卫生标准g b 5 7 4 9 8 5 存在着许多问题。如有毒有害物 质项目偏少、指标不严、微生物项目过于简单等。标准种的无机物指标占6 3 n ， 有椁于今年来我国的水污染是已有机物为的主现状。按照这一标准出厂的饮用水， 已经无法保证供水的安全口1 1 。总的来说，饮用水卫生标准g b 5 7 4 9 - 8 5 已严重滞 后，研究水质和制定新的水质标准，具有重要的现实意义和深远的历对意义，是 非常迫切和必要的任务吲。 随着我国经济的发展、生活污水、工业废水、农药污染的增加，影响了供水 水质。为适应新的情况，卫生部和建设部分别颁布了生活饮用水卫生规范) ) ( 2 0 0 1 ) 和城市供水水质标准c j t 2 0 6 2 0 0 5 ，由原来的3 5 项增加为9 6 项和1 0 1 项，增 加了大量有机污染物指标和微生物学指标。 1 2 4 城市供水水质标准c j t 2 0 6 - 2 0 0 5 城市供水水质标准c j 门2 0 6 - 2 0 0 5 是根据建设部1 9 9 8 年5 8 号文的要求结 合城市供水水质发展的需要编制的，编制标准的工作于2 0 0 1 年初下达给中国 城镇供水协会，中国水协科技委组织深圳市水务集团有限公司、北京、天津等六 个供水企业和上海监测站七个单位参加标准的编写，在大量调查研究的基础 上，参考w h o1 9 9 8 年生活饮用水水质准则、欧盟饮用水水质指令( 9 8 8 3 e u ) 和2 0 0 1 年美国饮用水水质标准并结合我国水源污染情况和供水现状，历时3 年， 于2 0 0 5 年2 月2 4 日在北京通过专家评审，经建设部批准予2 0 0 5 年6 月1 日起 执行。圈 标准在原建设部2 0 0 0 年水质目标8 8 项的基础上，删除8 8 项中的2 0 项， 9 重庆大学硕士学位论文 增加了3 3 项，修订2 2 项的指标值并改为限值【笠】。因而该城市供水水质标准 具有先进性及可操作性，并且整体上不低于卫生部2 0 0 1 年颁布的生活饮用水卫 生规范，同时对一些原有项目还提高了标准 标准共1 0 1 项，分为常规监测4 2 项，非常规监测5 9 项。建设都新标准 与w h o 生活饮用水水质准则、美国e p a 及欧盟e u 标准比较见表1 5 2 2 1 。 表1 5 建设部标准与w h o 生活饮用水水质准则 、美国e p a 及欧盟e u 标准比较嘲 建设部标准世界卫生组织2 0 0 1 年美国环 欧盟指令 项目分类 ( 2 0 0 5 年)( 1 9 9 8 ) 保局 9 8 ，8 3 e c 感观和一般化学2 l 1 5 1 5 1 5 无机物 1 61 61 51 3 有机物 3 02 83 0 7 农药1 2 3 72 32 消毒剂及副产物 1 21 5 42 微生物8 495 放射性 22 4 2 总计l o l 1 1 7l o o4 6 同时 标准对检测项目的限值要求更严格。一是针对工业废水和农药污染 加剧的趋势，增加了对有机污染物和农药的检测项目。二是针对水处理中药剂及 消毒剂使用状况，在提高絮凝、消毒效果的同时，有效防范药剂、消毒剂的负面 影响，标准增加了对消毒副产物检测项目，并作了严格限制，对使用聚丙烯酰胺 絮凝剂时，用丙烯酰胺的限值：使用二氧化氯消毒时，用亚氯酸盐的限值；使用 溴氧消毒时，用溴酸盐、甲醛的限值。三是吸取国外的教训，增加了对原虫类病 毒体的检测项刚2 3 1 。部分检测项目限值见表1 6 。 为使供水水质达到标准要求，标准水源水质、水质的检验和监测也提高了 要求。选用地表水作为供水水源时，应符合g b 3 8 3 8 的要求。选用地下水作为供水 水源时，应符合g b t 1 4 8 4 8 的要求。水源水质的放射性指标，应符合标准 常规检测项目及限值的规定。当水源水质不符合要求时，不宜作为供水水源。若 限于条件需加以利用时，水源水质超标项目经自来水厂净化处理后，应达到本标 准的要求州。 1 0 i 绪论 表1 6 部分检测项目限值 t a b l e1 6p a t t i a ll i m i t e dv a l u eo f e x a m i n a t i o ni t e m 项目饮用水卫生标准g b 5 7 4 9 8 5城市供水水质标准c j t 2 0 6 - 2 0 0 5 浑浊度1 n t u , 特殊情；况 s n t u1 n t u , 特殊情况：9 3 n t u 细菌总数 1 0 0 c f ii m l8 0 c f u n l c o d 3 m g l 铝0 2 m g l 砷 0 0 5 m g l0 0 1 m g l 镉 0 0 1 m g l0 0 0 3 m g l 铅0 0 5m g l0 0 1m g l 硝酸盐2 0 m g l1 0 m g l 总a 放射性0 1 b q l0 1 b q l 四氯化碳 0 0 0 2m g 几3p g ，l 1 3 给水深度处理工艺发展现状 1 3 1 水处理工艺现状 饮用水源的污染给城市供水水质处理带来了很大困难，各地供水企业通过技 术进步和加强管理，提高现有常规工艺净水效果，使得目前供水水质较以前有很 大提高。目前，我国大部分城市的水厂都是沿用原水一加药混凝一沉淀一砂滤一 加氯消毒的传统工艺。随着水中有机污染物的增加，特别是溶解性有机物( d o e ) 与液氯反应生成三氯甲烷( t h m o 等消毒副产物( d b p ) ，均为致突变的有机活性物 质，长期饮用，容易产生病变( 如致癌) ；同时水中能产生色度的物质一水中溶解或 胶态的带有生色基团的有机物，如腐殖酸等，这些物质容易产生卤代消毒副产物。 常规处理工艺主要功能是除浊、除色和杀菌，对水中以溶解状态的微量有机物去 除效果有限，常规砂滤池对三氯甲烷( t h m s ) 等消毒副产物( d b p ) 去除效果甚微。而 且因此必须改革传统的净水工艺，选择一种先进的工艺，有效地去除水中的难分 解的和溶解性有机污染物和致突变物，使出水更安全1 2 4 3 0 使用混凝一沉淀一过滤一消毒常规处理工艺对受污染的原水进行处理，主要 存在着以下几个问题。剀一例 ( 1 ) 常规处理工艺很难对原水中的有毒有害物质和三致物质等进行有效的去 除，从而造成饮用水中有机物总量或单项有机物浓度超标，以致水致突变活性呈 阳性。 ( 2 ) 水质污染造成混凝剂、消毒剂量增加，降低了水的p h 值，引起管道腐蚀， 恶化水质；出厂水中有机物的存在还为水中细菌和复活细菌的生长繁殖提高了营 养物质，导致管网水中生物可同化有机碳( a o c ) 浓度的增加，增加水的不稳定 性。 重庆大学硕士学位论文 ( 3 ) 有些微量有机有毒污染物在环境中具有持久性( 难降解有机有毒物) 、可积 累性和慢性毒性这类污染物一旦进入水环境，会通过饮用水进入水体，对人体 健康产生不利的影响。而常规工艺对这类原水处理的各个环节中，又不可避免地 产生一些新的化学物，其毒害作用可能比母体化合物更大这些有害物质尤其是 致癌、致畸、致突变物质会残留在饮用水中，对用户的身体健康构成严重威胁。 ( 4 ) 由于城市污水处理率低，水体富营养化现象加重，水中氨氮含量和藻类浓 度升高。这类物质不仅会影响消毒效果，而且会影响水的感官性能，同时水体藻 类在代谢过程中产生对人体有害的藻毒素。常规处理工艺对这类问题的处理一直 不够理想。 ( 5 ) 氯化消毒是我国沿用多年且仍然在给水处理中普遍采用的消毒技术，在氯 化消毒的同时氯与水中某些有机成分反应，生成一系列卤代有机副产物，其中大