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日常生活饮水处理技术探究
摘要:现在人们越来越追求高质量健康的生活,对于饮用水的要求也越来越高,家庭水处理开始流行起来,成为家庭装修的必要步骤。那么家庭水处理常常会出现哪些问题和疑惑呢,本文主要从水的重要性,饮用水安全及水质处理方面阐述了如何保证日常饮用水的环保与 健康。
关键字:环保;健康;饮水;养生;自来水

饮用水的重要性

    饮用水(又称生活饮用水)是指人们的饮水和生活用水,主要通过饮水和食物经口摄入体内,并可通过洗漱、洗涤物品、沐浴等生活用水接触皮肤或呼吸摄入人体。饮用水与人体健康和生活质量密切相关,其重要性不亚于食品。
    水是生命之源,是地球上一切生物维持生命的必要条件之一。当水体受到人为因素或自然因素的影响而使水质发生改变时,将影响水的正常和有效利用,并使生态环境遭到破坏,甚至危害人体健康。虽然从总量上看我国水资源丰富,地表水资源量居世界第六位,但由于我国人口众多,人均水资源占有量仅为世界人均占有量的1/4,因此属于水资源相对贫乏的国家。此外,由于我国水资源地区分布不均衡,水体污染不断加剧,使得有些地区可利用的水资源十分有限。这些情况不仅影响人们的正常生活和身体健康,也制约了经济的发展。因此,在我国经济建设不断发展的同时,做好环境保护工作防止水体污染,采用和推广先进、可行的饮用水处理技术,提高饮用水质量,对保护人民健康和发展经济具有重要意义。

(1) 水是人类生存和经济发展的基础

    水为地球上的一切生物所必须。是生命之源。水的存在维持了生态系统的平衡,保证了人类获得所需的食物。在社会发展和科技进步的进程中,人们择水而居,逐步形成村庄,乡镇,城市,并得以生存发展。
    人类生活中除了饮用水外,在保障个人卫生,改善环境卫生,绿化和改良环境气候等方面都需要水,工农业生产需水量更大,水成为基础性的自然资源和战略性的经济资源。
    饮用水的需要量由于地区气候、卫生设施状况和科学水平等有较大差异;饮用水的水质、用量、水资源的科学合理利用和保护,是衡量一个国家经济发展水平,生活质量高低,卫生优劣的一项重要指标。

(2)水为人体生理功能所必需,体内水失衡将导致疾病

<1>水是人体构造的主要成分
    水是保持每个细胞外型及构成每一种体液所必须的物质。体内含水量与年龄和性别有关。成年男子含水量约为体重的60%,女子为50~55%,新生儿可达80%左右。水在体内主要分布于细胞内和细胞外。细胞内水含量为水体总量的2/3,细胞外约为1/3。人体各组织器官的含水量相差很大,以血液中最多,脂肪组织中较少。
<2>水作为营养物质的载体,参与食物的消化和吸收
    摄入体内的各种营养物质,都必须通过水运送到机体各部进行代谢,发挥作用。人体每日消化系统分泌许多液体,水在消化系统循环,在小肠以上分泌出来,再经过大肠吸收回去,使食物得以消化吸收。
<3>水作为代谢产物的溶剂,直接参与体内物质代谢及代谢产物的排泄,促进各种生理活动和生化反应
    体内的一切生化反应都是在液体中进行的,没有足够量的水,代谢将发生紊乱或停止,肾脏是人体代谢产物的主要排泄器官,体内的代谢产物经血液带入肾脏,经肾小球而滤入肾小管内,肾小管再将大量水分和非代谢产物回收到血液中,代谢产物与少量水分以尿排出体外。
<4>调节体温
    水是导热体,借助于血液循环为体内输送营养和排泄代谢产物的同时,还可调节和保持身体表里的温度,尤其在高温环境或体内产热过量时,借助于皮肤出汗而降低体温。
<5>润滑组织
    水可润滑皮肤,保持关节、肌鞘、器官的润滑及柔和。

(3)优质充足的生活用水,既能防病,又能提高生活质量

    优质的饮用水水量充足,取用方便,有利于个人卫生习惯的形成,如洗手,若能坚持经常,则对肠道传染病和肠寄生虫病的控制有十分重要的作用。经常沐浴和洗衣服可预防皮肤病和体外寄生虫传播的疾病(如虱子传播的回归热和斑疹伤寒)。良好的生活用水供应对预防沙眼和结膜炎也有明显的作用,如70年代初对台湾省农村调查结果显示:自来水入户的人群中沙眼罹患率为14.5%,而由室外汲水的人群罹患率高达24.1%。另据调查,住宅内有上下水卫生设施的居民,其肠道传染病的发病率是取水和厕所均在室外居民的115%。人们在享受优质饮水的同时,充足的供水用于沐浴、洗衣、清洗炊具,环境清扫,可提高个人卫生和生活质量。

饮用水安全存在的主要问题

    随着工业废水、城乡生活污水的排放量和农药、化肥用量的不断增加,许多饮用水源受到污染,水中污染物含量严重超标。饮用水水质中感观和细菌学指标超标问题依然严重,且越来越多的化学甚至毒理学指标超标。由于水质恶化,直接饮用地表水和浅层地下水的城乡居民饮水质量和卫生状况难以保障。据调查,我国城市约1亿人口饮用水不能完全符合生活饮用水卫生标准,农村有3.6亿人饮水不安全,农村约有1.9亿人饮用水有害物质含量超标,易导致疾病流行,有的地方还因此暴发伤寒、副伤寒以及霍乱等重大传染病,个别地区癌症发病率居高不下。

(1)微生物污染

    由于大量生产和生活废弃物未经处理排入各种水体,加之公共卫生设施跟不上发展的需要,农村大量人口饮用不安全卫生水。
    农村饮用水源大多受到污染,l983~l985年调查表明大肠菌群超标率达86%,全国约有7亿人饮用这种超标水;1993年在全国26个省的180个县全面展开的饮用水卫生监测网的监测结果可在一定程度上反映出我国农村饮用水现状:微生物指标超标严重。饮用总大肠菌群超过3个/L水的人口数占总调查人数的51.8%,部分省如贵州、海南、安徽、广西、湖北等省的超标率(指超过I级水标准)均已超过6o%。饮用水细菌总数超过1×105个/L(100个/mL)的人口数占总调查人数的39.1%;部分省,如甘肃、广西、湖北、海南、浙江等省的超标率也已超过60%。分散式供水的超标情况更为严重,总大肠菌群和细菌总数的超标率分别达到69.22;和54.9%。此次调查结果显示,我国仍有53%的人口使用分散式供水,集中式供水中未经过任何处理的自来水也占到一半以上,由此造成了农村饮用水微生物指标的严重超标,也就不可避免地造成了肠道传染病的流行。我国几次大的水致传染病的暴发也充分反映出该问题的严重性。
    当前,微生物污染仍为农村饮用水污染的主要类型,加强饮用水消毒工作是改善农村饮用水卫生状况的有效措施。

(2)自来水厂常规水处理工艺受到挑战

    长期以来,人们一直认为自来水是安全卫生的。但是,因为水污染,自来水屡屡受到影响,使人们对自来水的安全性提出质疑。近年来许多地区自来水存在有异味等问题,给居民的日常生活造成了不便和恐慌。2004年l1月,南京市民反映家中自来水有异味,导致居民都不敢使用自来水管流出来的水。经调查证实水中刺鼻气味为余氯气味。2006年7月北京某小区居民中厨房或卫生间的自来水有浓烈的刺鼻气味,经调查发现造成自来水出现异味的原因是苯和苯乙烯严重超标。
    目前自来水的处理技术依然沿用一百年前的传统工艺即“混凝沉淀一过滤一消毒一净化”,将江河水或地下水简单加工成可饮用水。经过一百年的世纪洗礼,当代的水质现状与一百年前的水已经截然不同了,传统的水处理工艺对降低浑浊度,去除水中悬浮物有较好的净化消毒作用,但对目前以有机污染为主的微污染,则不能彻底去除有机污染物、农药、环境内分泌干扰物和藻毒素,致使出厂水时有检出,甚至超标。
类型
直径
危害
泥沙、铁锈
肉眼可见
影响涉备的运转,减少机器的使用寿命。
悬浮物
10——4mm以上
影响外观口感,危害健康。
胶体
10——6mm以上
影响外观口感,危害健康。
细菌
0.4——1µm
影响健康
病毒
0.02——0.4µm
影响健康
有机污染物
溶解于水
天然有机物,指生物产品、代谢产物和生物残体,主要为碳水化合物、蛋白质和油脂。 人工合成有机物,主要有塑料、合成纤维、洗涤剂、溶剂、染料、涂料、农药、食品添加剂和药品等。
重金属 砷 镉 铅等
离子
含量高时会使蛋白质变性,形成有机重金属,毒性大,影响智力,导致痴呆及中毒。
余氯及其消毒副产物
离子
氯太危险了,它应该被禁止使用。将氯加入水中就象启动一个定时炸弹。癌症、心脏病、早衰,这些精神上和肉体上的伤害都是氯处理过的水造成的,它使我们在未老时就出现衰老的迹象,如动脉硬化。
钙镁离子
离子
氯太危险了,它应该被禁止使用。将氯加入水中就象启动一个定时炸弹。癌症、心脏病、早衰,这些精神上和肉体上的伤害都是氯处理过的水造成的,它使我们在未老时就出现衰老的迹象,如动脉硬化。
表1家用自来水所含物质

(3)自来水管网污染

    我国大城市的输配水主管道许多是20世纪五六十年代安装配备的,经过半个世纪的氧化和腐蚀,由于物理、化学、电化学、微生物等的作用,在给水管道的内壁会逐渐形成不规则的“生长环”,且随着管龄的增长而不断增厚,使得过水断面面积减小、输水能力降低并严重污染水质,加之城市自来水管网年久失修,维护管理不力,管网渗漏高达20%以上,甚至40%,造成二次污染,安全堪忧。如2006年1月,北方某大城市交通主干线污水管线发生漏水事故,导致交通主干线双向交通断行,给市民的生活带来了极大的不便。
    由于管网陈旧、污染等问题,事件频发,在一定程度上抹杀了自来水部门为水质所做的一切努力。中国疾病控制中心对全国35个城市调查表明,出厂水经管网输送到用户自来水龙头,自来水水质合格率下降20%左右。根据某水务公司2000年1月至2002年9月210起用户水质投诉报告的调查表明,由于自来水管网引发的问题近50%,约25%由于管网流向的变化引起的管网水浊度升高,约16%的问题因为内管质量低劣影响水质引起的红水、黑水、白浊水等,约5%的问题是生物污染造成的,用户在水中发现红虫、蚂蝗,心理感觉非常不好,约2%的问题是由于施工造成污水进人管网对水质造成严重影响,如某建筑公司把施工用水(抽地下室臭水)与用户管网混在一起,送到某公寓后,全部住户用水发臭;某地由于施工时污水进入给水管道,造成大片污染,一老年福利院水库蓄满污水,情况极其危险等。

(4)二次供水污染

    随着城市化的发展,高层建筑迅速增加。高层建筑的供水设施与低层建筑不同,低层建筑是由自来水厂通过管道直接供水,而高层建筑供水设施则需通过二次供水设施才能获得。通常,二次供水设施包括高、低位水箱、水泵、输水管道等设施。自来水首先进人低位水箱,然后通过水泵输送到高位水箱,再通过重力作用供给高层的各住户。由于管理不善,存放水时间长等,造成饮用水二次污染的情况普遍存在。二次供水水质污染的直接结果是影响用户感官,使饮用者感到恶心、呕吐、腹胀、腹泻,严重的甚至发病,危害人体健康。
    全国由二次供水蓄水池污染引起的饮水污染危害健康事故屡有发生。据报道,北方某大城市在1990~1998年所发生了29起二次供水污染事件,二次供水污染集中发生在7月、8月、9月,占总二次污染事故的1/2。2001年对南方某城市500个水箱的抽查结果表明,水箱饮用水总合格率在90%以上;但居民自己送检的水样,合格率仅为75%;居民前来投诉的水样,100%水检不合格。
    二次供水污染的原因是多方面的,既与水质本身的性质有关,又与同水接触的截面性质有关,也与外界许多条件相联系。水二次污染的实质是污染物在水中的迁移转化,这种迁移转化是一种物理、化学和生物学的综合作用过程。从目前调查的情况来看,造成二次供水污染的原因主要有:水设各内表面涂层渗出有害物质;贮水设备的设计大小不合理,使之水在设备中的停留时间过长,影响饮用水水质;贮水设备的结构不合理;泄水管与下水管连接不合理,溢、泄水管与下水或雨水管线直接联通;水设备的位置选择不合适,周围环境脏、乱、差;贮水设各的配套不完善,如通气孔无防污染措施、入孔盖板密封不严密、埋地部分无防渗漏措施,溢泄水管出口无网罩等;二次供水系统管理不善,未定期进行水质检验,按规范进行清洗、消毒,有的水池水面上还漂浮着杂质,有的水池内壁长满青苔,池底积满厚厚的淤泥,致使水质逐步恶化。

水质处理技术

    饮用水处理是给水工程的一个重要的组成部分。它的目的是对所选取的水源水进行适当的处理,去除水中的有害成分,使处理后的水满足生活饮用水的水质要求。
    饮用水处理涉及多种水处理技术。根据在水处理系统中的这些技术的使用位置和处理对象,可以将其分为常规处理、深度处理、预处理、纯净水处理、特殊

(1)常规处理技术

    饮用水常规处理技术及其工艺在20世纪初期就已形成雏形,并在饮用水处理的实践中不断得以完善。饮用水常规处理工艺的主要去除对象是水源水中的悬浮物、胶体物和病原微生物等。饮用水常规处理工艺所使用的处理技术有混凝、沉淀、澄清、过滤、消毒等。由这些技术所组成的饮用水常规处理工艺目前仍为世界上大多数水厂所采用,在我国目前95%以上的自来水厂都是采用常规处理工艺,因此常规处理工艺是饮用水处理系统的主要工艺。
    在以地表水为水源时,饮用水常规处理的主要去除对象是水中的悬浮物质、胶体物质和病原微生物,所需采用的技术包括混凝、沉淀、过滤、消毒,典型的以地表水为水源的净水厂处理工艺流程。
    在以地下水为水源时,饮用水常规处理的主要去除对象是水中可能存在的病原微生物。对于不含有特殊有害物质(如过量铁、锰等)的地下水,饮用水处理只需进行消毒处理就可以达到饮用水水质要求。
    饮用水常规处理工艺对水中的悬浮物、胶体物和病原微生物有很好的去除效果,对水中的一些无机污染物,如某些重金属离子和少量的有机物也有一定的去除效果。地表水水源水经过常规处理工艺处理后,可以去除水中的悬浮物和胶体物,出厂水的浊度可以降到lNTU以下(运行良好的出厂水浊度可在0.3NTU以下)。经过良好消毒的自来水可以满足直接生饮对微生物学的健康要求。饮用水常规处理技术及其工艺在过去的百年中对于保护人类饮水安全、促进社会经济的发展发挥了巨大的作用。

(2)常规处理工艺的局限性

    在工业化和城市化尚不发达的时期,天然水体很少受到人类大规模活动的污染,饮用水水处理的主要对象是水体中的泥沙和胶体物质,以及少量的病原微生物。水源水经过常规处理后就可以得到透明、无色、无臭、味道可口的饮用水,那时饮用水处理的任务主要是去除水中的浊度和保证饮用者免受水传播疾病的危害。
随着工业和城市的发展,以及现代农业大量使用化肥和农药等,越来越多的污染物随着工业废水、生活污水、城市废水、农田泾流、大气降尘和降水、垃圾渗滤液等进入了水体,对水体形成了不同程度的污染,水中的有害物质的种类和含量越来越多。
    目前饮用水处理面临的问题,除了原有的泥沙、胶体物质和病原微生物外,主要有:有机污染物、高氨氮、消毒副产物、水质生物稳定性等。
    未受到污染的水体中氨氮的含量本来是很低的,但是近年来由于水体被污染,不少地方地表水水源水中氨氮的质量浓度超过或经常超过饮用水水源水对氨氮的水质要求(≤0.5mg/L)。我国许多水厂都采用折点氯化法进行消毒,对于氨氮过高的水源水,在加氯消毒时为了获得自由性余氯必须投加大量的氯来分解氨氮,使水的加氯量大大增加。高的加氯量更加重了产生消毒副产物的问题。
    随着对于饮水与健康关系的研究的不断深入和生活水平的提高,人们对于饮用水水质的要求也在不断提高。例如,在我国卫生部颁布的于2001年9月1日实施的新的《生活饮用水水质卫生规范》中,设定了水质常规检测项目34项,非常规检测项目62项。与原来的《生活饮用水卫生标准》(GB5749-85)的35项指标相比较,检测项目增加了很多,并且许多项目的指标更加严格。
    对于许多水源受到污染的水厂,常规处理工艺已经无法解决水源不断恶化、而饮用水水质标准不断提高的矛盾。必须在现有常规处理技术与工艺的基础上,发展新的水处理技术与工艺。从20世纪70年代开始,经过几十年的努力,国内外水处理工作者已经研究开发出许多水处理的新技术新工艺,并且己有大量的工程应用,取得了较好的净化效果。

(3)深度处理技术

    当饮用水的水源受到一定程度的污染,又无适当的替代水源时,为了达到生活饮用水的水质标准,在常规处理的基础上,需要增设深度处理工艺。应用较广泛的深度处理技术有:活性炭吸附、臭氧氧化、生物活性炭、膜分离技术等。

(4)纯水和净水处理技术

    近年来,纯净水(包括桶装水、瓶装水)、优质直饮水等日趋流行。造成这一现象的原因有:因水源水质的恶化,对城市自来水水质产生疑虑;对饮水水质要求的提高,愿意消费更为安全且有益于健康的水;饮水方式的时尚。特别是在一些自来水水质较差的城市或地区,纯净水和优质直饮水发展的速度很快。
纯水和净水是有一定区别的。“纯水”这一术语来源于工业给水的纯水,即去除了水中一切杂质(包括各种离子)的水,水的纯度用电导率表示。虽然饮用纯水对水的电导率要求并不需要像对电子工业、高压锅炉给水那样严格,但我国现行的饮用纯水行业标准中仍对水的电导率进行了严格的规定。尽管离子交换、蒸馏等技术在早期曾用于生产饮用纯水,目前生产纯水所普遍采用的核心技术是反渗透。
    用户使用饮用纯水的方式包括瓶装水(主要是作为饮料)、桶装水、净水屋、楼宇或小区专用饮水管道,家用纯水机等。
    饮用净水的含义实际上是指优质直饮水。按照生活饮用水水质标准的制定原则,凡符合该标准的自来水实际上都可以直接生饮。但是在实际操作中,为了提高直饮水的卫生学质量和具有较好的口感,又制定了优质直饮水的水质标准。由于纯水中不含任何矿物质,长期饮用可能对人体健康产生不利影响,因此,优质直饮水并不要求必须是纯水。
    优质直饮水系统一般设在采用分质供水系统的楼宇或住宅小区中,它以市政自来水或当地的地下水为水源,再经过特殊的净化处理后.由专用管道送到用户家中。优质直饮水的处理系统有许多种,包括:①另选用优质的地下水源和先进的消毒工艺,优水优用;②“臭氧氧化一活性炭吸附一紫外线消毒或二氧化氯消毒”的饮用水深度处理工艺流程;③“粗过滤-活性炭吸附-精细过滤-反渗透-臭氧消毒或紫外线消毒”的饮用纯水处理流程;④把反渗透生产的纯水与纳滤生产的水(或活性炭出水)按比例勾兑成一定矿化度的水的组合处理工艺。
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

结论

由于环境和水资源污染越发严重、人们的健康意识逐渐提升,了解自来水不能够解决健康饮水的问题。这也给净水行业莫大的商机。饮水机、管道分质供水发展不利亦成为推动净水行业发展的原因之一。
    我国净水行业在历经十几年的发展后,净水器行业已经从产品导入期向发展期过渡的阶段。行业进入发展期时,是企业塑造品牌最佳时机。多数企业品牌意识还处于懵懂状态,谁能够最早觉醒并有意识地按照品牌化的路线去经营,谁就最有可能获得消费者的认可,一旦企业占据了人们的品牌高地,形成类品优势,带来的发展机会和发展空间是不可估量的。
    中国净水行业被定义为新兴行业,一直没有获得相关政府机构职能部门的特别的扶持,完全靠企业自力更生,依靠企业自身对市场的教育和引导。此外,这个行业以中小企业居多,缺少大企业、大资本的介入和引导。即便在这样的环境下,近年来中国净水行业每年都呈现翻倍的增长,足以说明中国净水行业是自下而上的、受广大中小企业和消费者真正推崇的行业,这个行业具有顽强的生命力。

参考文献

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