水是人類賴以生存的*基本的物質之一,人們主要喝自來水、礦泉水、純凈水。然而并不是所有的水都適合于人類飲用,很多地區(qū)人飲用的水源不符合國家飲用水標準。
自來水主要指城市自來水公司經(jīng)過簡單處理的地表水或地下水;礦泉水是指那些含有一定礦物質的水,可能是山澗泉水,也可能是地下水;純凈水主要是指經(jīng)過除鹽、凈化、殺菌處理的瓶裝或桶裝飲用水。
由于城市工業(yè)發(fā)展的迅速,自來水受污染的事例比比皆是。長期以來,人們的飲用水主要是自來水,人們習慣于認為喝開水是*的,其實,水中的有害物質并不單單是細菌,開水只是簡單地殺死了部分細菌,但水中的有害重金屬鹽類、有毒農(nóng)藥及工業(yè)污染物是不能通過煮沸的方法來去除的,人為污染對飲用水有著不可逆轉的不良影響,對人類健康的危害是不言面喻的。
由于城市自來水的供應量大,對污染進行徹底凈化是不可能的。而且,污染水的凈化是一個艱難的過程,一般城市自來水公司所采用的凈水過程是“混凝---澄清---過濾---加氯殺菌”模式,這一過程可以保持自來水的澄清,但是,水中溶解性污染物和天然有害雜質在這種簡單處理過程中是無法完全被清除的,*有害的恰恰是那些肉眼看不到的溶解物。
首先,鉛污染是被世界衛(wèi)生組織視為環(huán)境污染中對人類健康的頭號威脅,鉛污染除了來源于工業(yè)廢水外,還來源于含鉛汽油和印刷品。含鉛汽油燃燒后,其中的鉛隨汽車尾氣進入空氣,由雨水攜帶進入地表并滲入地下。據(jù)報道,鉛污染在人體內逐漸累積,危害生殖能力、腎功能和神經(jīng)系統(tǒng),特別對兒童的危害更為嚴重。
其次,長期飲用經(jīng)過氯氣或漂白粉消毒劑消毒的自來水會對人體產(chǎn)生多方面的危害,這些化學品與水中有機雜質和細菌反應產(chǎn)生一種叫三氯甲烷的物質,該物質是已知的致癌物質之一。
再次,水中其它雜質也會對健康造成危害。源于工業(yè)廢水的汞,會對神經(jīng)系統(tǒng)和腎造成危害;源于地層的氟會使牙齒變黃,改變人體骨質強度;高硬度和高含鹽量的水易造成結石癥、心血管疾病、動脈硬化等病癥;源于化工企業(yè)排放物、工業(yè)污染物及其分解物使很多有機物進入飲用水,這些污染是致癌的主要來源,對人類的危害都是相當嚴重的。
去除上述飲用水中有害物的方法有通常有蒸餾法、離子交換法和反滲透法。在這三種方法中,*徹底**的當屬反滲透法。
反滲透技術的研究是60 年代美國率先開展的,逐步發(fā)展臻于完善,反滲透的原理是利用壓力使水分子透過反滲透膜成為純水,水中的雜質被反滲透膜截留成為濃水帶出而完成過濾過程。反滲透裝置的關鍵部件是反滲透膜,它是一種化學合成的高分子膜,這種膜允許水分子透過,而不允許鹽分透過,它可以將水中97%—99%的鹽類除去,利用反滲透技術可以有效地去除水中的溶解鹽、膠體、細菌、病毒、和大部分有機物等雜質。由于所有有害雜質的體積都比水分子大,所以反滲透出水是純凈的水,其質量遠遠高于國家飲用水標準。而含有其它溶鹽、細菌、雜質在內的濃水則被排出。
純凈水的礦物質含量很低,可以有效降低人體腎臟的工作壓力,對結石病、心血管、高血壓等癥的緩解會有適當幫助。但是任何事物都存在兩面性,目前,社會上對飲用純凈水存在爭議,爭議的焦點是長期飲用純凈水會不會導致人體礦物質缺乏。一種觀點認為,由于人體存在一個鹽量平衡,如果每天飲用沒有鹽分的純凈水(特別是嗜好飲茶者),而人體不斷排出含鹽水,造成人體鹽分稀釋,從而導致人體抵抗疾病的能力降低,特別是兒童處在生長發(fā)育階段更應注意;另一種觀點認為,人體主要是從食物中吸收與蛋白質結合在一起的礦物質,而從水中吸取無機礦物質的能力很低,人體中鈣的主要來源是食物而不是飲水中的物質。目前兩種觀點仍在爭論,未有定論。隨著地球水資源的污染日益嚴重以及水資源的日益匱乏,相信發(fā)展并飲用純凈水是人類必然的趨勢。
反滲透不僅應用于飲用水方面,在化工、冶金、電力、食品、醫(yī)藥等領域得到了廣泛的運用,特別在電力行業(yè)正越來越多地得到運用,在電廠水處理方面的應用已經(jīng)是非常成熟。
火力發(fā)電廠鍋爐補給水的水質是根據(jù)鍋爐蒸汽壓力的不同而要求不同,高壓以上的鍋爐補給水需要進行較徹底地除鹽處理,補給水電導率一般應不大于0.2μS/cm,火電廠主要運用如下幾種除鹽方法:
(1)離子交換法(IE)
(3)反滲透設備(RO)+電除鹽(EDI)
目前普遍采用的除鹽方法是離子交換法(IE)。離子交換法需要消耗大量的工業(yè)鹽酸和燒堿,缺點是運行費用較高,酸堿廢水排放又帶來污染,優(yōu)點是設備投資成本較低。
對于第二種RO+IE 系統(tǒng)除鹽法,設備投資要比單獨的IE 系統(tǒng)高,但因為進入IE 的水質經(jīng)過RO 處理而大大改善,大大降低酸堿耗,運行成本明顯低于單獨的IE 系統(tǒng)。下面僅以RO+IE 為例說明反滲透在電廠的運用情況。離子樹脂的交換周期直接與原水的含鹽量有關,原水的含鹽量越高,交換周期就越小,運行費用越高,假設一個火電廠鍋爐補給水每小時需要60 噸,原水的含鹽量為600mg/L,離子交換樹脂的交換周期為6 天,該廠每年用于離子交換系統(tǒng)的酸堿費用和人工費用為300 萬元,在離子交換設備前安裝反滲透設備,將原水中的98%含鹽量清除,這時進入離子交換樹脂床的水含鹽量僅為12mg/L,為此,該離子交換樹脂床的交換周期將大大延長,電廠酸堿的消耗將低至原來1/50,同時節(jié)省了大量的人力,并減低了污染。反滲透設備運行和維修費用約為30 萬元,每年可節(jié)省200 多萬元。但是應該注意到反滲透處理對原水的預處理要求比較高,也就是說,反滲透系統(tǒng)要求的進水比較嚴格,如果運行中控制不當,將很快造成膜內結垢、堵塞、出水質量和數(shù)量均會下降。
反滲透技術已經(jīng)成為一項成熟的技術越來越多地運用于飲用水的處理中,在發(fā)電廠的應用也因其節(jié)約資源、減少污染、易于自動控制被采用,電廠水處理應用
反滲透凈水設備已經(jīng)成為世界范圍內大趨勢,特別是在沿海缺水地區(qū)進行海水淡化是應用反滲透膜技術的成功典范。在中國,據(jù)統(tǒng)計僅有40%的電廠采用了反滲透設備,大多數(shù)電廠還沒有應用這一技術,引進反滲透技術并發(fā)揚光大是我們今后義不容辭的責任。