水是人類賴以生存的*基本的物質(zhì)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(biāo)準(zhǔn)。
自來水主要指城市自來水公司經(jīng)過簡(jiǎn)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(zhì)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(zhǎng)期以來,人們的飲用水主要是自來水,人們習(xí)慣于認(rèn)為喝開水是*的,其實(shí),水中的有害物質(zhì)并不單單是細(xì)菌,開水只是簡(jiǎn)單地殺死了部分細(xì)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(duì)飲用水有著不可逆轉(zhuǎn)的不良影響,對(duì)人類健康的危害是不言面喻的。
由于城市自來水的供應(yīng)量大,對(duì)污染進(jìn)行徹底凈化是不可能的。而且,污染水的凈化是一個(gè)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(zhì)在這種簡(jiǎn)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(duì)人類健康的頭號(hào)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(jìn)入空氣,由雨水?dāng)y帶進(jìn)入地表并滲入地下。據(jù)報(bào)道,鉛污染在人體內(nèi)逐漸累積,危害生殖能力、腎功能和神經(jīng)系統(tǒng),特別對(duì)兒童的危害更為嚴(yán)重。
其次,長(zhǎng)期飲用經(jīng)過氯氣或漂白粉消毒劑消毒的自來水會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生多方面的危害,這些化學(xué)品與水中有機(jī)雜質(zhì)和細(xì)菌反應(yīng)產(chǎn)生一種叫三氯甲烷的物質(zhì),該物質(zhì)是已知的致癌物質(zhì)之一。
再次,水中其它雜質(zhì)也會(huì)對(duì)健康造成危害。源于工業(yè)廢水的汞,會(huì)對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)和腎造成危害;源于地層的氟會(huì)使牙齒變黃,改變?nèi)梭w骨質(zhì)強(qiáng)度;高硬度和高含鹽量的水易造成結(jié)石癥、心血管疾病、動(dòng)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(jī)物進(jìn)入飲用水,這些污染是致癌的主要來源,對(duì)人類的危害都是相當(dāng)嚴(yán)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(dāng)屬反滲透法。
反滲透技術(shù)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(zhì)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(guān)鍵部件是反滲透膜,它是一種化學(xué)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(shù)可以有效地去除水中的溶解鹽、膠體、細(xì)菌、病毒、和大部分有機(jī)物等雜質(zhì)。由于所有有害雜質(zhì)的體積都比水分子大,所以反滲透出水是純凈的水,其質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國家飲用水標(biāo)準(zhǔn)。而含有其它溶鹽、細(xì)菌、雜質(zhì)在內(nèi)的濃水則被排出。
純凈水的礦物質(zhì)含量很低,可以有效降低人體腎臟的工作壓力,對(duì)結(jié)石病、心血管、高血壓等癥的緩解會(huì)有適當(dāng)幫助。但是任何事物都存在兩面性,目前,社會(huì)上對(duì)飲用純凈水存在爭(zhēng)議,爭(zhēng)議的焦點(diǎn)是長(zhǎng)期飲用純凈水會(huì)不會(huì)導(dǎo)致人體礦物質(zhì)缺乏。一種觀點(diǎn)認(rèn)為,由于人體存在一個(gè)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(dǎo)致人體抵抗疾病的能力降低,特別是兒童處在生長(zhǎng)發(fā)育階段更應(yīng)注意;另一種觀點(diǎn)認(rèn)為,人體主要是從食物中吸收與蛋白質(zhì)結(jié)合在一起的礦物質(zhì),而從水中吸取無機(jī)礦物質(zhì)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(zhì)。目前兩種觀點(diǎn)仍在爭(zhēng)論,未有定論。隨著地球水資源的污染日益嚴(yán)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(shì)。
反滲透不僅應(yīng)用于飲用水方面,在化工、冶金、電力、食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域得到了廣泛的運(yùn)用,特別在電力行業(yè)正越來越多地得到運(yùn)用,在電廠水處理方面的應(yīng)用已經(jīng)是非常成熟。
火力發(fā)電廠鍋爐補(bǔ)給水的水質(zhì)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(bǔ)給水需要進(jìn)行較徹底地除鹽處理,補(bǔ)給水電導(dǎo)率一般應(yīng)不大于0.2μS/cm,火電廠主要運(yùn)用如下幾種除鹽方法:
(1)離子交換法(IE)
(2)
反滲透設(shè)備(RO)+離子交換法(IE)
(3)反滲透設(shè)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(diǎn)是運(yùn)行費(fèi)用較高,酸堿廢水排放又帶來污染,優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備投資成本較低。
對(duì)于第二種RO+IE 系統(tǒng)除鹽法,設(shè)備投資要比單獨(dú)的IE 系統(tǒng)高,但因?yàn)檫M(jìn)入IE 的水質(zhì)經(jīng)過RO 處理而大大改善,大大降低酸堿耗,運(yùn)行成本明顯低于單獨(dú)的IE 系統(tǒng)。下面僅以RO+IE 為例說明反滲透在電廠的運(yùn)用情況。離子樹脂的交換周期直接與原水的含鹽量有關(guān),原水的含鹽量越高,交換周期就越小,運(yùn)行費(fèi)用越高,假設(shè)一個(gè)火電廠鍋爐補(bǔ)給水每小時(shí)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(fèi)用和人工費(fèi)用為300 萬元,在離子交換設(shè)備前安裝反滲透設(shè)備,將原水中的98%含鹽量清除,這時(shí)進(jìn)入離子交換樹脂床的水含鹽量?jī)H為12mg/L,為此,該離子交換樹脂床的交換周期將大大延長(zhǎng),電廠酸堿的消耗將低至原來1/50,同時(shí)節(jié)省了大量的人力,并減低了污染。反滲透設(shè)備運(yùn)行和維修費(fèi)用約為30 萬元,每年可節(jié)省200 多萬元。但是應(yīng)該注意到反滲透處理對(duì)原水的預(yù)處理要求比較高,也就是說,反滲透系統(tǒng)要求的進(jìn)水比較嚴(yán)格,如果運(yùn)行中控制不當(dāng),將很快造成膜內(nèi)結(jié)垢、堵塞、出水質(zhì)量和數(shù)量均會(huì)下降。
反滲透技術(shù)已經(jīng)成為一項(xiàng)成熟的技術(shù)越來越多地運(yùn)用于飲用水的處理中,在發(fā)電廠的應(yīng)用也因其節(jié)約資源、減少污染、易于自動(dòng)控制被采用,電廠水處理應(yīng)用
反滲透凈水設(shè)備已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)大趨勢(shì),特別是在沿海缺水地區(qū)進(jìn)行海水淡化是應(yīng)用反滲透膜技術(shù)的成功典范。在中國,據(jù)統(tǒng)計(jì)僅有40%的電廠采用了反滲透設(shè)備,大多數(shù)電廠還沒有應(yīng)用這一技術(shù),引進(jìn)反滲透技術(shù)并發(fā)揚(yáng)光大是我們今后義不容辭的責(zé)任。