膜技术:让污水重回甘洌

改革开放30多年, 我国工业经济发展和城市建设取得翻天覆地的变化, 人民生活水平大幅提高。但是, 现代工业文明发展所带来的负效应——环境污染问题, 也同样得到充分体现:无处不在的工业“三废”、席卷大半个中国的雾霾天、土壤污染等等, 给人们的正常生活带来了极大的困扰。

曾经朝夕相伴的青山绿水, 正逐渐远离我们而去, 如今在一些地方喝一口纯净的自来水, 倒反成为了奢侈品。

杭州异味水, 阴影难消除

自2013年3月开始, 浙江省政府所在地的杭州就开始陆续曝出自来水有异味的新闻, 市政府热线电话不断接到民众投诉, 反映自来水中有化粪池味、汽油味等, 地方媒体也纷纷跟进对此进行了报道。尽管水厂很快作出回应, 声明取自钱塘江的水源经过严格净化, 各项指标经过监测, 均符合国家饮用水标准, 民众可以放心饮用。但这样的回应, 显然无法让民众心安。

在民众强烈反映的情况下, 杭州水务部门和环保部门联合开展针对杭州境内钱塘江沿岸流域各工业企业 (重点是化工企业) 废水排放情况的网格式排查。其间环保部门曾一度将矛头指向位于钱塘江上游建德新安江沿岸的几家化工企业, 认为导致水源发出异味的原因, 可能是废水中含有一种名为叔丁基环己酮的物质 (一种生产香料的添加剂) , 并要求这几家企业停产检查。但结果是, 这几家企业停产后, 江水中的异味却并没有随之消失。

为找到原因, 浙江省环境监测中心与杭州市环境监测中心站对钱塘江及支流沿线水质进行了连续监测, 对照《地表水环境质量标准 (GB 3838-2002) 》中109项指标进行了全面分析, 还是未发现异常情况, 调查一度陷入困境。

迟迟没有结论的调查, 加重了民众对于自来水安全的忧虑, 也给水务和环保部门带来了巨大压力。直到2014年1月, 浙江省环保厅才宣布调查结果:“元凶”为一种叫做邻叔丁基苯酚的排放物, 涉事的10家企业被勒令停产。

虽然调查结论公布了, 涉事的企业也被关停。但是, 自来水异味事件带来的心理阴影却并没有就此散去。自去年以来, 净水器在杭州卖场销量大增, 至今仍未“退烧”, 或可见一斑。

有机微污染, 全球性难题

杭州自来水出现异味后, 杭州水处理技术研究开发中心立即组织力量, 对钱塘江水质进行抽样分析, 希望能帮助环保部门尽快找到异味产生的原因。通过精密的检测, 水处理中心的工作人员提出了不同的意见, 他们认为, 异味来自于水中的多种挥发性或者半挥发性有机物, 成分非常复杂, 而并非只是单一的有机化合物。以自来水厂目前通用的处理工艺和监测手段, 是无法实现对有机化合物的有效预防和净化的。少量几个企业的停产整治, 也无法从根本上消除有机物微污染的来源问题。要彻底消除自来水中的异味, 自来水厂应借鉴发达国家的经验, 采用新型的水处理技术以取代传统工艺, 对自来水作深度净化处理。

技术人员还告诉笔者, 水源中的有机物微污染, 是伴随着现代工业文明脚步而产生的全球性现象。从20世纪60年代以来, 随着工业和城市的迅速发展, 世界各国越来越多的饮用水源不仅受到城市污水和工业废水等点式分布污染源的污染, 还受到更难控制的非点式分布污染源的污染。以美国为例, 美国环保局从未经处理的饮用水源中, 分析出154种有机污染物, 其中80%是难以或者不能生物降解的。尤为严重的是, 由于水中有机物的增多, 传统的氯化消毒法会产生多种有机卤化物, 这些有机卤化物往往比其他物质毒性更大。因此, 当前饮用水处理的任务, 不仅是要除去浊度和病原菌, 还要除去多种多样的有机和无机微量污染物, 这是传统水处理工艺无法达到的。以更加先进的水处理技术, 对传统的水处理工艺进行改造, 对饮用水进行深度净化处理, 这是一个全球性的趋势, 也是我国未来从根本上解决饮用水安全危机的必经之路。

而我国, 饮用水源被污染的情况也已十分严重。2012年, 全国废水排放总量为684.6亿吨, 有监测的1200多条河流中, 有850多条受到污染, 90%以上的城市水域也遭到污染, 约50%的重点城市水源不符合饮用水水源标准。目前已经查明的水中污染物种类达到2221种。然而, 即使是在如此严峻的形势下, 自来水深度净化问题仍未引起相关部门应有的重视。据统计, 目前我国县以上4000多家自来水厂中, 98%以上仍在沿用传统的水处理工艺, 根本无法去除超标的重金属和有机化合物等污染物。与此同时, 随着经济的发展, 各种水体的微污染却在与日俱增。

他国有借鉴, 膜法成主流

有机物水源污染既然是一个全球性现象, 那么发达国家是如何实现深度净化的呢?

笔者通过查阅相关资料了解到, 国际上通常采用两种措施:一是对氯化消毒副产物 (DBP) 的前驱物 (THMEP) 加以控制, 从而减少DBP的生成, 如通过生物预处理法、臭氧—活性炭法、空气吹脱法等方法处理后再进行氯化消毒;二是采用膜分离技术, 将各种有毒有害有机物、高价无机物进行拦截, 减少DBP、HASS (含卤乙酸, 副产物) 的含量, 最大限度地避免自来水在市政供水管网中因有机物的大量存在引起管网内细菌繁殖和THMS (一卤甲烷, 消毒副产物) 的产生, 保障饮用水的健康安全。

目前, 膜分离技术已经成为国际上饮用水深度净化的主流。

以美国为例。从20世纪90年代起, 美国就将膜分离技术作为深度净化水的主要技术。膜分离技术作为一种新兴的高效分离技术, 是以压力为驱动力, 利用高分子半透膜高精度的截留性能进行固液分离, 或者使不同分子量物质分级的水处理技术。按照能有效去除的污染物的大小来分类, 膜可分为微滤、超滤、反渗透和纳滤等多种类型。微滤膜可滤除悬浮物、细菌、部分病毒及大尺寸胶体等, 多用于水预处理系统;超滤膜能去除胶体、蛋白质、微生物和大分子有机物等;反渗透膜能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等;纳滤膜介于超滤膜和反渗透膜之间, 对二价和多价离子及相对分子质量在200~1000的有机物有较高的脱除性能。由于膜分离技术高效、安全且工艺流程易于自动控制, 特别是对消毒副产物的良好控制性, 被美国环保署推荐为饮用水处理最佳工艺之一。

技术推广难, 认识待提高

在我国, 膜技术也经过了数十年的发展, 该领域不少专家学者对于膜技术在饮用水净化方面的应用和推广非常关注, 并且一直在积极地呼吁政府相关部门对此予以重视和支持, 中国工程院院士高从堦就是其中之一。他认为, 生态环境治理是一项长期工程, 不可能一蹴而就, 工业经济和城市建设发展的步伐会因为环境制约而有所放缓, 却不可能完全停止前进。但是, 解决饮用水安全危机已经迫在眉睫, 既等不起也耗不起。对传统水处理工艺进行改造, 引入先进的膜处理技术, 对饮用水进行深度净化, 是目前去除自来水污染物、让人民喝上放心水最快捷有效也是最经济的办法。

据了解, 我国膜技术目前整体技术水平已经处于国际先列, 涌现出了一批专注于水处理技术开发和应用研究的实业群体, 完全具备为饮用水深度净化提供技术支撑的实力基础。如杭州水处理中心不仅在海水淡化领域、纯净水制备等领域取得骄人业绩, 在废水处理技术方面的研发和应用也领跑全国。该中心的水处理技术能够使造纸、印染废水回用率达到75%以上, 电镀废水可实现“零排放”, 世界性技术难题——PVC离心母液废水回用技术也被该中心攻克。

杭州自来水异味事件发生后, 杭州水处理中心曾多次与水务部门沟通, 提出愿意提供成套的膜技术水处理方案, 选择有条件的水厂合作开展自来水深度净化示范试点, 但由于水厂方面的态度不积极, 项目迟迟没有取得实质性进展。技术人员分析认为, 水厂方面不积极的原因, 除了对国产膜技术的发展水平缺乏了解和信任外, 还担心增加投资风险, 提高运行成本, 以及害怕担责等。

高从堦指出, 饮用水的深度净化涉及到公共卫生、安全环保、标准制定以及项目审批、配套投入等诸多环节, 如果没有政府的强力介入, 膜技术在饮用水处理行业的应用将很难实施, 这是必然的。正因为如此, 他希望通过自己的呼吁, 让上层的政府领导了解和关注这项技术, 从确保公众饮水安全的高度, 自上而下地推动和支持膜技术在饮用水深度净化领域的实际应用和发展, 让更多的老百姓能尽快用上干净放心的自来水。

生物纳膜抑尘技术有效治理工业无组织排放

文/徐卫星

工业颗粒物排放作为雾霾的重要成因, 如何使其得到有效控制治理, 成为迫切需要攻关的命题。

据悉, 科技部编制的《大气污染治理先进技术汇编》介绍了72项大气污染防治关键技术以及相应的120余项代表性成功案例, 包括袋式除尘、电除尘等有组织排放控制技术以及以生物纳膜抑尘为主的无组织排放控制技术等。

据介绍, 工业过程中的大气污染物排放方式有两种, 一种是有组织排放, 是指粉尘等颗粒物经排气筒排放, 这类粉尘污染治理技术发展时间较长, 工艺比较成熟, 包括袋式除尘、静电除尘、文丘里除尘等。这类技术能较好的收集有组织排放粉尘。另一种排放方式是无组织排放, 是指大气污染物不经过排气筒的无规则排放, 按照源高分类属于面源, 对附近环境影响较大。

在我国, 工业无组织排放相当严重, 而无组织排放的粉尘治理在此前很长一段时间始终是一个技术难题。

环境保护部卫星遥感监测表明, 近段时间我国近1/7国土面积遭遇雾霾污染, 北京、河北等地为重度污染。为应对雾霾污染, 环境保护部启动重污染天气应急预案, 派出12个督查组赴京津冀及周边地区展开专项督查, 在督查中发现, 部分企业大气污染物治理设施不正常运行、生产过程无组织排放等问题仍很突出。

据了解, 雾霾的形成, 除了机动车尾气、建筑扬尘以及冬末初春特殊气象条件外, 钢铁、水泥、采矿等工业排放也是导致大气中颗粒物浓度增加的“罪魁祸首”。大气中可吸入颗粒物的一次形成源多为工业过程中超细颗粒物的排放。PM2.5和PM10的沉降速度接近零, 因此不易沉降始终漂浮在空中。

值得庆幸的是, 国内目前已研发并掌握具有国际先进水平的无组织排放控制技术—“生物纳膜抑尘技术”。

据了解, 生物纳膜抑尘技术2013年被列为国家重点环保实用技术, 并已成功应用在工业、矿山、建筑等场所。此项技术基于源头抑尘的理念, 在散发前对粉尘进行抑制, 所以抑尘效果高且节能环保。同时, 技术对降低PM2.5和PM10细微颗粒排放, 以及预防雾霾十分有效。

据相关专家表示, 生物纳膜抑尘技术的应用代表我国大气污染排放控制技术瓶颈的突破, 这类适用范围广且能有效作用于细颗粒物治理的技术将是今后大气污染防治领域的主要发展趋势。