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膜技術:讓污水重回甘洌
查看:3733  發稿日期:2014-11-7

來源:中化新網   作者:翁國娟

改革開放30多年,我國工業經濟發展和城市建設取得翻天覆地的變化,人民生活水平大幅提高。但是,現代工業文明發展所帶來的負效應——環境污染問題,也同樣得到充分體現:無處不在的工業“三廢”、席卷大半個中國的霧霾天、土壤污染等等,給人們的正常生活帶來了極大的困擾。

  曾經朝夕相伴的青山綠水,正逐漸遠離我們而去,如今在一些地方喝一口純凈的自來水,倒反成為了奢侈品。

  杭州異味水,陰影難消除

  自2013年3月開始,浙江省政府所在地的杭州就開始陸續曝出自來水有異味的新聞,市政府熱線電話不斷接到民眾投訴,反映自來水中有化糞池味、汽油味等,地方媒體也紛紛跟進對此進行了報道。盡管水廠很快作出回應,聲明取自錢塘江的水源經過嚴格凈化,各項指標經過監測,均符合國家飲用水標準,民眾可以放心飲用。但這樣的回應,顯然無法讓民眾心安。

  在民眾強烈反映的情況下,杭州水務部門和環保部門聯合開展針對杭州境內錢塘江沿岸流域各工業企業(重點是化工企業)廢水排放情況的網格式排查。其間環保部門曾一度將矛頭指向位于錢塘江上游建德新安江沿岸的幾家化工企業,認為導致水源發出異味的原因,可能是廢水中含有一種名為叔丁基環己酮的物質(一種生產香料的添加劑),并要求這幾家企業停產檢查。但結果是,這幾家企業停產后,江水中的異味卻并沒有隨之消失。

 

  

  

近年來,全國許多地方的水域開始變得五顏六色。 (圖片來源于網絡)

  為找到原因,浙江省環境監測中心與杭州市環境監測中心站對錢塘江及支流沿線水質進行了連續監測,對照《地表水環境質量標準(GB3838-2002)》中109項指標進行了全面分析,還是未發現異常情況,調查一度陷入困境。

  遲遲沒有結論的調查,加重了民眾對于自來水安全的憂慮,也給水務和環保部門帶來了巨大壓力。直到2014年1月,浙江省環保廳才宣布調查結果:“元兇”為一種叫做鄰叔丁基苯酚的排放物,涉事的10家企業被勒令停產。

  雖然調查結論公布了,涉事的企業也被關停。但是,自來水異味事件帶來的心理陰影卻并沒有就此散去。自去年以來,凈水器在杭州賣場銷量大增,至今仍未“退燒”,或可見一斑。

  有機微污染,全球性難題

  杭州自來水出現異味后,杭州水處理技術研究開發中心立即組織力量,對錢塘江水質進行抽樣分析,希望能幫助環保部門盡快找到異味產生的原因。通過精密的檢測,水處理中心的工作人員提出了不同的意見,他們認為,異味來自于水中的多種揮發性或者半揮發性有機物,成分非常復雜,而并非只是單一的有機化合物。以自來水廠目前通用的處理工藝和監測手段,是無法實現對有機化合物的有效預防和凈化的。少量幾個企業的停產整治,也無法從根本上消除有機物微污染的來源問題。要徹底消除自來水中的異味,自來水廠應借鑒發達國家的經驗,采用新型的水處理技術以取代傳統工藝,對自來水作深度凈化處理。

 膜技術已應用于純凈水制備。圖為杭州水處理技術研究開發中心研發的膜法水處理技術在農夫山泉純凈水制取中的應用。(蔡潔攝)

  技術人員還告訴記者,水源中的有機物微污染,是伴隨著現代工業文明腳步而產生的全球性現象。從上個世紀60年代以來,隨著工業和城市的迅速發展,世界各國越來越多的飲用水源不僅受到城市污水和工業廢水等點式分布污染源的污染,還受到更難控制的非點式分布污染源的污染。以美國為例,美國環保局從未經處理的飲用水源中,分析出154種有機污染物,其中80%是難以或者不能生物降解的。尤為嚴重的是,由于水中有機物的增多,傳統的氯化消毒法會產生多種有機鹵化物,這些有機鹵化物往往比其他物質毒性更大。因此,當前飲用水處理的任務,不僅是要除去濁度和病原菌,還要除去多種多樣的有機和無機微量污染物,這是傳統水處理工藝無法達到的。以更加先進的水處理技術,對傳統的水處理工藝進行改造,對飲用水進行深度凈化處理,這是一個全球性的趨勢,也是我國未來從根本上解決飲用水安全危機的必經之路。

  而我國,飲用水源被污染的情況也已十分嚴重。2012年,全國廢水排放總量為684.6億噸,有監測的1200多條河流中,有850多條受到污染,90%以上的城市水域也遭到污染,約50%的重點城市水源不符合飲用水水源標準。目前已經查明的水中污染物種類達到2221種。然而,即使是在如此嚴峻的形勢下,自來水深度凈化問題仍未引起相關部門應有的重視。據統計,目前我國縣以上4000多家自來水廠中,98%以上仍在沿用傳統的水處理工藝,根本無法去除超標的重金屬和有機化合物等污染物。與此同時,隨著經濟的發展,各種水體的微污染卻在與日俱增。

  他國有借鑒,膜法成主流

  有機物水源污染既然是一個全球性現象,那么發達國家是如何實現深度凈化的呢?

 膜技術在工業廢水處理上也應用得越來越多。圖為四川天華股份有限公司使用MBR膜處理工藝的聚四氫呋喃污水處理項目。(黃貴春 攝)

  記者通過查閱相關資料了解到,國際上通常采用兩種措施:一是對氯化消毒副產物(DBP)的前驅物(THMEP)加以控制,從而減少DBP的生成,如通過生物預處理法、臭氧—活性炭法、空氣吹脫法等方法處理后再進行氯化消毒;二是采用膜分離技術,將各種有毒有害有機物、高價無機物進行攔截,減少DBP、HASS(含鹵乙酸,副產物)的含量,最大限度地避免自來水在市政供水管網中因有機物的大量存在引起管網內細菌繁殖和THMS(一鹵甲烷,消毒副產物)的產生,保障飲用水的健康安全。

  目前,膜分離技術已經成為國際上飲用水深度凈化的主流。

  以美國為例。從上個世紀90年代起,美國就將膜分離技術作為深度凈化水的主要技術。膜分離技術作為一種新興的高效分離技術,是以壓力為驅動力,利用高分子半透膜高精度的截留性能進行固液分離,或者使不同分子量物質分級的水處理技術。按照能有效去除的污染物的大小來分類,膜可分為微濾、超濾、反滲透和納濾等多種類型。微濾膜可濾除懸浮物、細菌、部分病毒及大尺寸膠體等,多用于水預處理系統;超濾膜能去除膠體、蛋白質、微生物和大分子有機物等;反滲透膜能夠有效地去除水中的溶解鹽類、膠體、微生物、有機物等;納濾膜介于超濾膜和反滲透膜之間,對二價和多價離子及相對分子質量在200~1000的有機物有較高的脫除性能。由于膜分離技術高效、安全且工藝流程易于自動控制,特別是對消毒副產物的良好控制性,被美國環保署推薦為飲用水處理最佳工藝之一。

  技術推廣難,認識待提高

  在我國,膜技術也經過了數十年的發展,該領域不少專家學者對于膜技術在飲用水凈化方面的應用和推廣非常關注,并且一直在積極地呼吁政府相關部門對此予以重視和支持,中國工程院院士高從堦就是其中之一。他認為,生態環境治理是一項長期工程,不可能一蹴而就,工業經濟和城市建設發展的步伐會因為環境制約而有所放緩,卻不可能完全停止前進。但是,解決飲用水安全危機已經迫在眉睫,既等不起也耗不起。對傳統水處理工藝進行改造,引入先進的膜處理技術,對飲用水進行深度凈化,是目前去除自來水污染物、讓人民喝上放心水最快捷有效也是最經濟的辦法。

  在采訪過程中,記者了解到,我國膜技術目前整體技術水平已經處于國際先列,涌現出了一批專注于水處理技術開發和應用研究的實業群體,完全具備為飲用水深度凈化提供技術支撐的實力基礎。如杭州水處理中心不僅在海水淡化領域、純凈水制備等領域取得驕人業績,在廢水處理技術方面的研發和應用也領跑全國。該中心的水處理技術能夠使造紙、印染廢水回用率達到75%以上,電鍍廢水可實現“零排放”,世界性技術難題——PVC離心母液廢水回用技術也被該中心攻克。

  杭州自來水異味事件發生后,杭州水處理中心曾多次與水務部門溝通,提出愿意提供成套的膜技術水處理方案,選擇有條件的水廠合作開展自來水深度凈化示范試點,但由于水廠方面的態度不積極,項目遲遲沒有取得實質性進展。技術人員分析認為,水廠方面不積極的原因,除了對國產膜技術的發展水平缺乏了解和信任外,還擔心增加投資風險,提高運行成本,以及害怕擔責等。

  高從堦指出,飲用水的深度凈化涉及到公共衛生、安全環保、標準制定以及項目審批、配套投入等諸多環節,如果沒有政府的強力介入,膜技術在飲用水處理行業的應用將很難實施,這是必然的。正因為如此,他希望通過自己的呼吁,讓上層的政府領導了解和關注這項技術,從確保公眾飲水安全的高度,自上而下地推動和支持膜技術在飲用水深度凈化領域的實際應用和發展,讓更多的老百姓能盡快用上干凈放心的自來水。

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