國內(nèi)外水處理技術(shù)的現(xiàn)狀發(fā)展趨勢

1、專業(yè)資料參考國內(nèi)外相關技術(shù)的現(xiàn)狀發(fā)展趨勢世界上許多地區(qū)正面臨著最嚴重的缺水。據(jù)世界銀行的統(tǒng)計，全球80%勺國家和地區(qū)都缺少民用和工業(yè)用淡水。隨著資源成本不斷上升和環(huán)保意識逐漸增強，許多企業(yè)開始運用綠色技術(shù)，降低碳排放，盡量減少廢物產(chǎn)生。具中水處理技術(shù)就是其中非常重要的一項綠色技術(shù)。根據(jù)聯(lián)合國統(tǒng)計，到2025年，三分之二的世界人口可能會面臨水資源短缺，因此水處理技術(shù)將會越來越得到重視，這包括了高效率的水資源管理和污水處理。例如：在北美尤其在加拿大，水管理及污水處理設施的面臨的問題十分急切。63%勺目前運行的設施都在超期運行，他們的平均運行時間已經(jīng)達到18.3年。其中52%虧水處理設施在超期運行。

2、在美國的干旱地區(qū)，對海水淡化技術(shù)的需求越來越高。海水淡化技術(shù)主要局限在于效率，而隨著淡水的短缺，這些局限逐漸被淡化和忽視。水處理技術(shù)的發(fā)展擁有巨大的前景，許多國家都在實施水處理的政策和項目。根據(jù)全球知名增長咨詢公司的預測，至2010年，全球水資源管理和污水處理技術(shù)市場規(guī)模預計將達到3,500億美元。目前先進的水管理和污水處理技術(shù)及其發(fā)展趨勢包括了循環(huán)用水、反滲透海水淡化和臭氧化等。例如，反滲透海水淡化技術(shù)正在迅速占領的大型設施市場，而這一領域過去主要以熱工過程設備為word格式整理專業(yè)資料參考主。處理效率的提升和滲透膜價格的回落，促使反滲透海水淡化市場在過去5年中迅速發(fā)展，現(xiàn)在應用反滲透海水淡

3、化技術(shù)的已不再是小規(guī)模的工廠，大型反滲透海水淡化廠已是司空見慣。在污水處理方面，澳大利亞的研究人員在生物發(fā)電領域提出了一種新的旋轉(zhuǎn)生物電化學接觸器，這項技術(shù)能夠?qū)⒁呀?jīng)運用于污水處理行業(yè)30年的旋轉(zhuǎn)生物污水處理技術(shù)的效率提高15%止匕外，一種能夠處理高污染廢水的技術(shù)也已經(jīng)問世，這種技術(shù)能夠處理污染物濃度超過300,000Ppm的污水，而處理成本僅有原先通過儲存和化學處理方法的十分之一。這種技術(shù)目前被認為是最簡單、最易于使用及經(jīng)濟的處理技術(shù).中國目前同樣也面臨巨大的淡水短缺和水污染的問題。作為一個人均擁有水資源量最小的國家，必須采取措施以避免未來嚴重危機的發(fā)生。中國北方缺水問題極度嚴重，因此國家啟

4、動了浩大的“南水北調(diào)”工程，整個工程耗資達到幾十億美元，預計2050年建成。污水問題同樣困擾著中國，估計有3億人口的飲用水是被污染的。2004年至2008年，污水排放量年增長率達到18%從482億噸增長至572億噸。預計在2010年，中國的污水排放將達到640億噸。中國持續(xù)的工業(yè)化、城市化進程和經(jīng)濟的快速增長，是導致污水排放量連年上升的主要原因；而與此相對的是，中國的污水處理廠卻基本上未能實現(xiàn)滿負荷的運行。以2008年為例，中國污水處理廠的處理污word格式整理專業(yè)資料參考水量僅僅達到的設計負荷的64%主要的原因在于運營費用過高。在這種情況下，中國的污水處理行業(yè)將需要更多的投資和更先進的技術(shù)。

5、在第11個5年計劃之間（2006年至2010年），政府預計在水處理方面投入超過3000億元人民幣。截至2009年，中國一共有1572座污水處理廠，同時2063家在建。隨著社會經(jīng)濟和城市化進程的發(fā)展，水資源緊缺和水環(huán)境污染已成為本世紀全球性問題并且日趨嚴重。甚至有人認為：水的問題有可能超過能源問題而成為21世紀世界上最為重要的問題。因此，必須對水的問題予以高度重視。而正確掌握和合理利用現(xiàn)有水處理技術(shù)并研究新的水處理技術(shù)是解決水環(huán)境污染和合理利用水資源的重要途徑，作為水處理工作者，更有責任直面問題，積極探索和正確把握未來水處理技術(shù)的發(fā)展動向。鑒于此，通過對我國水處理技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀的回顧和當前水處理常

6、用模式及所面臨問題的分析，對我國水處理技術(shù)的發(fā)展趨勢進行了展望。一、水處理技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及其存在模式1水處理技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀我國有文字記載的給水處理從明磯凈水開始，而比較完整的現(xiàn)代自來水廠是創(chuàng)建于1882年的上海楊浦水廠。此后凈水技術(shù)經(jīng)歷了簡單沉淀，慢濾處理，依靠外國專家“照搬照抄”新建大型水廠，采用平流池、雙層過濾技術(shù)以及絮凝、消毒等。20世紀60年代以后，城市供水全面普及，給水處理從蘇聯(lián)模式中走了出來，在學術(shù)理論、規(guī)范制定、人才培養(yǎng)、設備供應等方面逐漸形成了自己的體系。如在水處word格式整理專業(yè)資料參考理中開始注重投藥后的混合，采用靜態(tài)管道混合器等“細節(jié)”，推廣應用了絮凝等技術(shù)，在減少水頭

7、損失、提高絮凝效果、降低藥量消耗等方面進行了許多研究；引進淺層沉降理論，對平流池的設計進行了改進，對濾池配水有了相應的研究，對混凝劑有了應用。20世紀80年代以后，隨著改革開放的深入，給水處理引進吸收了外國先進技術(shù)和設備，提高了絮凝加藥的自動化水平，開始了提高水質(zhì)和微污染水源處理技術(shù)的發(fā)展，消毒劑廣泛使用并呈多樣化趨勢，供水管網(wǎng)水質(zhì)實現(xiàn)了自動檢測，常規(guī)水處理技術(shù)得到加強。目前，對于經(jīng)濟發(fā)展帶來的水源污染的生物預處理技術(shù)及臭氧活性炭等水的深度處理技術(shù)在向?qū)嵱没l(fā)展中，小型膜處理設備也已應用于高品質(zhì)飲用水處理系統(tǒng)之中。與此同時，在工業(yè)給水處理上也進行了許多研究和應用，如用混凝沉淀和過濾方式進行工業(yè)

8、用水的預處理，用離子交換、軟化、除鐵等進行鍋爐用水的處理，但是在工業(yè)循環(huán)水處理上由于缺乏自主技術(shù)，早期沿用了外國自來水處理中水質(zhì)穩(wěn)定的概念，片面地以控制CaCO3結(jié)垢為主，忽略了結(jié)垢的其他鹽類和化合物，對工業(yè)水溫度變化的特點和水的腐蝕以及水中菌、藻等引起的微生物黏泥的影響未予以考慮，走了彎路。目前工業(yè)循環(huán)水處理上則主要以投加緩蝕劑、阻垢劑、殺菌劑等化學藥劑為手段來控制水的腐蝕、結(jié)垢和微生物黏泥。需要說明的是在工業(yè)水處理中的緩蝕劑20世紀60年代以采用銘酸鹽和亞硝酸鹽為主，由于毒性大，至20世紀七八十年代受到環(huán)境保護的限制逐漸為磷酸鹽所取代。word格式整理專業(yè)資料參考然而，近年來由于磷的隨水排

9、放又引起了水域富營養(yǎng)化而產(chǎn)生“赤潮”公害，各國已紛紛提出禁磷或限磷要求，因而有機系列的鋁系、鴇系、硅系等無公害水處理緩蝕劑相繼得到開發(fā)并逐漸推廣應用。阻垢劑方面，曾用木質(zhì)素、淀粉類及腐植酸類，目前應用最廣的為有機磷酸鹽和高分子聚竣酸類。殺菌劑方面早期如氯、次氯酸鈉、次氯酸鈣等最為普遍，后來又發(fā)展了二氧化氯等。然而氯消毒后產(chǎn)生的副產(chǎn)物三鹵代甲烷（THM3現(xiàn)已確認為致癌物質(zhì)，因而目前使用的殺菌滅藻劑已擴大到臭氧、過氧化氫等非含氯的氧化型殺菌劑以及以季鏤鹽如十二烷基二甲基節(jié)基澳化鏤為代表的非氧化型殺菌劑。在廢（污）水處理上，目前主要采用中和、沉淀、曝氣、生物處理、混合稀釋和過濾等手段，處理的目的是基

10、本滿足排放水質(zhì)的要求，并且,總體處理率不是很高。養(yǎng)殖水處理方面，自20世紀60年代以來，一些國家如日本、美國、德國、加拿大、丹麥等，已經(jīng)先后不同程度地開展了循環(huán)水養(yǎng)殖水處理技術(shù)的研究。目前，國外已將臭氧、紫外線與生物濾器等水處理技術(shù)和設施廣泛應用于水產(chǎn)養(yǎng)殖，而且向機械化、現(xiàn)代化方向發(fā)展。我國在這方面起步較晚，但近些年來發(fā)展比較迅速，在廣大科技工作者的一致努力下，已經(jīng)取得了一系列的成就，發(fā)展了各種各樣的循環(huán)養(yǎng)殖水處理設施。2目前水處理應用的幾種主要模式1）污水處理目前應用最為廣泛的污水處理模式，該模式以曝氣池（氧化溝）、二word格式整理專業(yè)資料參考沉池為主要功能單元，其中根據(jù)曝氣池（氧化溝）內(nèi)

11、構(gòu)筑物建造形式的不同又可以區(qū)分多種水處理工藝。該模式主要應用于城市生活污水和工業(yè)廢水的處理，處理目標以達到污水排放要求為標準，如將氨氮、化學耗氧量分別降至525mg/L和50100mg/L以下。2）飲用水處理2001年6月7日，我國頒布了新的生活飲用水衛(wèi)生規(guī)范，其中要求生活水的CODMnJ、于3mg/L;2000年1月1日實施的地表水環(huán)境質(zhì)量標準要求水源處理出水中氨氮質(zhì)量濃度在0.5mg/L以下。這些相關標準的執(zhí)行，對于水處理來說其出水水質(zhì)標準有很大的提高，并且國家還在考慮制定水質(zhì)的行業(yè)標準。對經(jīng)濟技術(shù)發(fā)達地區(qū)和城市在保障公共健康的基礎上將提出更高的水質(zhì)標準，除嚴格控制有毒有害的項目外，還將增

12、加微生物項目，同時，還考慮適當提高水質(zhì)的感觀性項目和要求，以適應生活水平提高的需求。應該指出，當前常規(guī)水處理達不到對COD和氨氮去除的要求，投加高劑量的氯氣消毒又會導致三鹵甲烷和鹵乙酸等有致突變作用的消毒副產(chǎn)品，對水的飲用安全構(gòu)成威脅。氨氮的去除有賴于生物預處理，色、嗅、味等的改善需要利用活性炭或臭氧活性炭的吸附和生物降解等工藝。所以考慮增加預處理或深度處理環(huán)節(jié)是當前提高供水水質(zhì)的必需工作。從國內(nèi)外目前的研究看，將各種預氧化處理（臭氧、高鎰酸鉀、二氧化氯、過氧化氫）、生物處理和活性炭吸附與常規(guī)處理聯(lián)合起來，優(yōu)word格式整理專業(yè)資料參考化組合新的凈水工藝，是當前受污染水源水水質(zhì)凈化的基本技術(shù)對

13、策。3）純凈水處理4）鍋爐水處理二、水處理技術(shù)的發(fā)展趨勢縱觀上述水處理技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和我國當前水處理所面臨的問題，研究國外水處理技術(shù)的發(fā)展歷程，結(jié)合新世紀合理開發(fā)利用水資源的要求，可對我國水處理技術(shù)粗略勾勒出如下的發(fā)展趨勢。1常規(guī)水處理以去除懸浮固體，膠體及細菌為目的的常規(guī)工藝對色度、氨氮、耗氧量不能有較好的去除效果現(xiàn)行的“混凝沉淀過濾消毒”的常規(guī)處理組合仍將在新世紀的初期得到延續(xù)，但不是簡單重復，而應是“強化”或“優(yōu)化”了的工藝組合，并針對不同的水源條件和水質(zhì)要求，輔以預處理和深度處理。當原水中氨氮、亞硝酸鹽含量高，有機物多，較易生物降解時，采用生物預處理將是適宜的，因出水水質(zhì)可得到全面提向

14、，運轉(zhuǎn)費低廉。當原水中有機物量多且較難降解時，為保證凈水廠出水水質(zhì)全面達到規(guī)定的有機物（包括消毒副產(chǎn)物）指標與使出水降低致突活性（Ames試驗呈陰性），采用活性炭過濾將是必要的，是今后發(fā)展的方向。2生物預處理生物預處理技術(shù)可以有效去除原水中的氨氮及可部分降解有機物。針對當前水體污染狀況及趨勢，生物預處理工藝作為去除氨氮的有力武word格式整理專業(yè)資料參考器在很長一段時間內(nèi)將不會改變，但目前還需要進行實際應用方面的廣泛研究，特別是對含藻水處理中應對暴發(fā)期的工藝措施進行更為廣泛深入的研究。藻類密度一般較小，因而其絮體不易沉淀，采用氣浮則可以取得較好的除藻效果。氣浮法的主要問題是藻渣難以處理，氣浮池

15、附近臭味重，操作環(huán)境差。3深度處理技術(shù)目前我國尚在應用研究階段的臭氧氧化、臭氧活性炭吸附等水的深度處理技術(shù)在歐美等發(fā)達國家已廣泛應用，該技術(shù)已引入到我國水處理技術(shù)上來，但吸收、轉(zhuǎn)化和應用工作應有一段時間。4水處理藥劑的發(fā)展消毒殺菌方面，THM3的問題雖已經(jīng)引起世界的關注，但目前為止我國限于技術(shù)和經(jīng)濟條件，液氯消毒仍為大多數(shù)水廠所采用。隨著國外研究開發(fā)出新的高效、低毒或無毒替代品，我國將會逐漸限制、淘汰液氯殺菌的方式。工業(yè)水處理中的藥劑將從有毒有公害的藥劑向低毒、無毒、無公害藥劑方面發(fā)展，由不易生物降解藥劑向易生物降解方面發(fā)展，由單一的水處理藥劑向復合的多功能藥劑方面發(fā)展。5膜處理技術(shù)膜技術(shù)是利

16、用離子交換膜或有機高分子合成膜組成的技術(shù)，近年來發(fā)展迅速，對于水質(zhì)處理，可能是21世紀的革新技術(shù)。膜處理技術(shù)被譽為21世紀水處理技術(shù)的關鍵技術(shù)，是替代傳統(tǒng)工藝的最佳選擇。膜分離技術(shù)的主要作用原理是以壓力梯度為驅(qū)動力，利word格式整理專業(yè)資料參考用特定膜的透過性能分離水中離子、分子和雜質(zhì)而進行的濾膜機械篩分作用，是膜技術(shù)從化工領域向水處理領域、發(fā)展的結(jié)果。近10年來我國主要用于桶裝、瓶裝高品質(zhì)飲用水的處理，歐美則已建成了日處理水量幾萬到幾十萬立方米規(guī)模的水廠。目前膜處理技術(shù)在水處理方面的主要應用有反滲透(ReverseOsmotic,RO)電滲析(Electrodialysis,ED或EDR)

17、、鈉濾(Nanofiltration,NF)、超濾(Ultrafiltration,UF)和微濾(Microfiltration,MF蹲5種。UF和MF運行所需壓力低，膜的成本低，可替代傳統(tǒng)水處理的混凝過程，值得推廣；而RO和NF可分離直徑達0.0001pm至U0.001pm的顆粒，對病毒、有機物和溶解性無機物均能有效去除，既可用于工業(yè)水處理也可用于飲用水處理，能避免化學藥劑投加產(chǎn)生的問題和常規(guī)消毒副產(chǎn)物生成，特別是解決了20世紀90年代以來新發(fā)現(xiàn)的常規(guī)方法不能除去和殺死隱性抱子蟲的問題。隨著飲用水水質(zhì)要求的提高和膜技術(shù)的發(fā)展，膜技術(shù)和膜產(chǎn)品將會得到廣泛的開發(fā)和應用。但膜組件的集成化，膜破損的

18、檢測，膜污染的控制及洗滌，膜處理中污排水的處理及膜成本降低等等問題還需深入研究。微濾、超濾與反滲透是靠壓力驅(qū)動使水透過半透膜，而將水中所含雜質(zhì)：膠體、無機離子、有機物、微生物等截留的過濾技術(shù)。它們的區(qū)別主要是膜的孔徑和截留粒子成分子的直徑不同。一般顆粒介質(zhì)(砂、煤等)過濾技術(shù)可去除25pm以上的粒子。微濾可以去除0.1-0.2wm的粒子，能將絕大多數(shù)形成濁度的粒于去掉。超濾可去除0.005pm含分子量1000以上的粒子，包括細菌、病毒。反滲word格式整理專業(yè)資料參考透則可去除0.31.2nm大小的有機物（分子量200500）與無機離子，用于除鹽、海水談化。納濾是一種低壓反滲透，可去除納米級的粒子、有機物（分子量300）、無機離子，用于軟化、除鹽。膜技術(shù)的應用需與其他技術(shù)（如前處理、