生活饮用水处理技术

生活饮用水处理技术第一节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。一、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。二、水为人体生理功能所必需，体内水失衡将导致疾病㈠水在人体内的生理功能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。㈡人体维持生理功能所需的水的平衡量体内水的来源包括饮水、食物中的水及内生水三大部分。通常每人每日饮水约1200mL，食物中含水约1000mL，内生水约300mL。内生水主要来源于蛋白质、脂肪和碳水化合物代谢时产生的水。每克蛋自质产生的代谢水为0.41克，脂肪为1.07克，碳水化合物为0.6克。体内水的排出以经肾脏为主，约占60%，其次是经皮肤、肺和粪便。成年人一日水的来源和排出量维持在2500mL左右。㈢人体水失衡的症状1.缺乏症水摄入不足或水丢失过多，可引起体内缺水，重度缺水可使细胞外液电解质浓度增加，形成高渗；细胞内水分外流，引起脱水。缺水的临床症状可分为轻度缺水：失水占体重2%，表现为口渴，尿少；中度缺水：失水占体重6%，表现为口干，少尿，心情烦躁；严重缺水，失水占体重7%以上，表现为幻觉、狂躁，眼眶下陷，皮肤失去弹性，起皱，全身无力，体温、脉搏增加，血压下降；失水超体重20%时，会引起死亡。由于出汗而出现缺水，因随汗而排出盐分，所以也出现缺钠症状，在补充水分时，应补充适量的盐。2.水过多及中毒如果水摄入量超过肾脏排出的能力，可引起体内水过多或引起水中毒，这种情况多见于疾病，如肾脏疾病、肝脏病、充血性心力衰竭等。用甘油作为保水剂时，偶有发生。正常人中极少见水中毒。水中毒的临床表现为渐进性精神迟钝、恍惚、昏迷、惊厥等，严重者可引起死亡。三、污染的饮用水可引起疾病，供应合格的生活饮用水在预防控制疾病中起着重要作用㈠水经口引起的疾病1.介水肠道传染病介水传染病是通过饮用或接触受病系体污染的水而传播的疾病，又称水性传染病。其主要原因是水源受病原体污染后，未经妥善处理和消毒即供居民饮用，或处理后的饮用水在输配水和贮水过程中重新被病原体污染。地面水和浅井水都极易受病原体污染而导致介水传染病的发生。介水传染病一旦发生，危害较大。因为饮用同一水源的人较多，短期内出现大量病人，多数患者发病日期集中在同一潜伏期内，严重者可呈暴发流行。《传染病防治法》第3条所列的3类37种传染病中，其中8种传染病的传播途径之一，可通过水传染。即甲类传染病中的霍乱：乙类传染病中的病毒性肝炎（指甲型肝炎和戊型肝炎），脊髓灰质炎，细菌性和阿米巴痢疾，伤寒和副伤寒，钩端螺旋体病，血吸虫病；丙类传染病中的感染性腹泻病。2006年，上报法定传染病发病人数4608910，其中介水传播疾病发病人数l277980，占27.7%：介水传播疾病中又以其他感染性腹泻和细菌性及阿米巴性痢疾的发病人数最多。2.化学性污染急慢性中毒依通过水摄入体内化学污染物浓度的高低和时间，分为急性、慢性和远期（致癌、致畸、致突变）危害。其中世界历史上由水受工业有毒有害化学物质污染引起的公害病，如甲基汞引起的水俣病和由镉引起的痛痛病等，更是教训深刻。3.地球性化学性疾病（水性地方病）某些地区由于地球化学特征形成水中氟浓度太低致儿童龋齿，水氟浓度太高致人群患氟斑牙、氟骨症（地氟病）；水碘浓度太低或太高致甲状腺疾病（地甲病）；水砷浓度太高致皮肤癌。㈡接触水引起的疾病血吸虫病、钩端螺旋体病患者多发生于接触该类病原体污染的水；游泳用水的污染可致人感染眼结膜炎、中耳炎和咽炎。四、优质充足的生活用水，既能防病，又提高了人们的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。第二节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。一、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。二、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。三、消毒副产物带来新的污染氯化消毒是我国沿用多年且仍然普遍采用的自来水消毒技术。近二十年来，人们逐渐发现在氯化消毒的同时，会产生一系列消毒副产物，其中大部分对人体健康构成潜在的威胁。现已发现氯化消毒副产物300多种，其中许多氯化副产物在动物实验中证明具有致突变性和（或）致癌性，有的还有致畸形和（或）神经毒性作用。譬如三氯甲烷、一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷和三溴甲烷均对实验动物有致癌性，可引起肝、肾和肠道肿瘤。卤代乙酸类中的二氯乙酸、三氯乙酸、二溴乙酸等也能诱发小鼠肝肿瘤。三氯甲烷和二氯一溴甲烷已被世界卫生组织列在其《饮用水水质准则》中，作为有致癌性的物质而确定了致癌危险性水平的限值。我国许多研究证明，氯化饮用水的有机提取物，在Ames试验、小鼠骨髓微核试验中均具有致突变性；有的还证实具有潜在致癌性。由于氯消毒会产生大量副产物，许多消毒产品已用于饮用水消毒。如二氧化氯、臭氧、紫外等。但同样也会出现不同类型的消毒副产物。如二氧化氯消毒，会产生亚氯酸盐、氯酸盐等副产物。臭氧消毒可能会产生溴酸盐、甲醛等副产物。这些副产物对健康也会产生危害。从保护人群健康出发，在进行饮用水消毒时应尽量降低副产物的生成。其中最为重要的问题之一是水源水中是否含有与消毒剂生成消毒副产物的前体物质。如氯消毒时原水中窝植质等大分子团有机物含量，二氧化氯消毒时有机物含量，臭氧消毒时溴化物含量等。因此对减低消毒副产物的前体物质，选择消毒剂最佳投加量等问题引起众多科学工作者的关注与研究。四、自来水管网污染但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