„Mikroznečištění“ je termín pro úpravu vody, který se v mé zemi objevil teprve v posledních letech. Mikroznečištěnými vodními zdroji se rozumí voda, jejíž fyzikální, chemické a mikrobiologické ukazatele již nesplňují požadavky na kvalitu vody „Normy environmentální kvality povrchových vod“ jako zdroj pitné vody. Když však lidé zmíní slovo mikroznečištění, nevědí, jaké jsou konkrétní jednotlivé ukazatele znečišťujících látek ve vodním útvaru. Je to velmi obecný pojem. Mezi mikroznečišťující látky patří: zákal, barva, zápach, sulfid, oxidy dusíku, škodlivé a toxické látky [jako jsou těžké kovy (rtuť, mangan, chrom, olovo, arsen atd.)], patogenní mikroorganismy atd. překročily normu, ale ve většině případů se jedná o vodní zdroje mikroznečištěné organickou hmotou. Fenomén mikroznečištění ve vodních útvarech způsobil velké potíže při výběru procesů úpravy pitné vody.
1. Charakteristika kvality vody mikroznečištěných vodních zdrojů v posledních letech
① Komplexní ukazatele organické hmoty, jako je CHSK, BSK, TOC atd., zvyšují hodnotu. Čím větší jsou hodnoty těchto ukazatelů ve zdrojové vodě, tím více organické hmoty je ve vodě a tím závažnější je znečištění. Například rozpuštěný kyslík ve zdrojové vodě je obecně mezi 5 a 10 mg/l. Pokud klesne pod 5 mg/l, není již vhodný jako zdroj pitné vody. Když je rozpuštěný kyslík nižší než 1 mg/l, může zdrojová voda začít páchnout kvůli rozkladu organické hmoty. Pokud je například BSK zdrojové vody nižší než 3 mg/1, kvalita vody je dobrá; když dosáhne 7,5 mg/l, kvalita vody je špatná; když překročí 10 mg/l, kvalita vody je extrémně špatná a rozpuštěný kyslík ve vodě se blíží nule.
② Koncentrace amoniakálního dusíku (NH3-N) se zvyšuje.
③ Zápach je zřejmý.
④ Výsledek Amesova testu na mutagenitu je pozitivní, zatímco zdroj vody s dobrou kvalitou vody by měl být negativní.
2. Rizika mikroznečištěných vod
Ústředním problémem úpravy mikroznečištěných vod ve vyspělých zemích je odstranění mikroznečišťujících látek složených převážně z asimilovatelného organického uhlíku (AOC) a čpavku za účelem získání biologické stability pitné vody. Koncentrace znečišťujících látek v mikroznečištěných vodních zdrojích mé země je mnohem vyšší než u mikroznečišťujících látek ve vyspělých zemích. Pokud jde o kvalitu vody ve výzkumu úpravy mikroznečištěné vody v mé zemi v posledních letech, hlavní ukazatele kvality vody třídy IV v „Normě environmentální kvality povrchových vod“ (GB 3838-2002) se obvykle používají jako hodnotící standard, tj. CODn<8mg/L, Kjeldahl ammonia<2mg/L, and BOD<6mg/1. The properties and hazards of micro-pollutants are summarized as follows.
(1) Organická hmota Organickou hmotu v mikroznečištěné vodě lze rozdělit na přírodní organickou hmotu (NOM) a syntetickou organickou hmotu (SOC). Přírodní organická hmota označuje látky produkované rozkladem a rozkladem zvířat a rostlin v přirozeném cyklu, známé také jako organická hmota spotřebovávající kyslík; syntetické organické látky jsou většinou toxické organické polutanty. Přítomnost organické hmoty ve vodě stabilizuje částice, zvyšuje množství koagulantu a zátěž adsorbéru aktivního uhlí. Některé toxické a škodlivé polutanty jsou nejen obtížně odbouratelné, ale mají také bioakumulační a „třírizikové“ (karcinogenní, teratogenní a mutagenní) účinky, které jsou velmi škodlivé pro veřejné zdraví.
Kromě toho rozpustná organická hmota (DOM) ve vodních útvarech snadno reaguje s různými oxidanty a dezinfekčními prostředky v procesu čištění pitné vody. Nejběžnější reakce je s kapalným chlorem za vzniku trihalomethanů (THMS), halooctových kyselin (HAAS) a dalších halogenovaných vedlejších produktů dezinfekce, z nichž většina prokazatelně způsobuje rakovinu u pokusných zvířat.
(2) Dusíkatý amoniak se ve vodě vyskytuje ve formě organického dusíku, amoniaku, dusitanů a dusičnanů. Rychlost odstraňování amoniakálního dusíku za použití kovových hliníkových solí jako koagulantů je velmi nízká. V procesu vodní elektrárny a systému distribuce vody je koncentrace amoniaku 0,25 mg/l dostatečná k tomu, aby umožnila růst nitrifikačních bakterií. Organické látky uvolňované nitrifikačními bakteriemi a čpavkem způsobí problémy se zápachem. Amoniak také spotřebovává mnoho chlóru na tvorbu chloraminů, což snižuje účinnost dezinfekce a může vytvářet vedlejší produkty dezinfekce chlorkyanem, které ovlivňují oxidační účinnost organických látek ve vodě. Amoniak se ve vodě oxiduje na dusitany a dusičnany. Hromadění dusitanů nahrazuje pozici kyslíku v červených krvinkách, což nakonec vede k udušení; vysoké koncentrace dusičnanů mohou po požití způsobit otravu.
(3) Vůně a chuť: pitná voda se silnou vůní a chutí chutná i po úpravě vodárnou špatně.
(4) Látky se třemi riziky: Po úpravě pitné vody chlorací v ní mohou vznikat látky „tří nebezpečnosti“, které ohrožují lidské zdraví.
(5) Železo a mangan: Pitná voda s vysokým obsahem železa a manganu bude produkovat červenohnědé sedimenty, které zašpiní vyprané prádlo a budou mít kovovou chuť; voda s příliš vysokým obsahem železa a manganu je navíc náchylná k množení železných a manganových bakterií, ucpávání a korozi potrubí.
(6) Fluor a arsen: Některé vodní zdroje mohou v důsledku geologických podmínek nebo průmyslového znečištění obsahovat fluor nebo arsen a fluor a arsen mohou způsobit lidská onemocnění.
(7) Řasy a řasové toxiny: Některé živné vodní útvary bohaté na čpavek a fosfor způsobí prudký růst řas, když je vhodná teplota vody. Řasové toxiny vylučované řasovými buňkami nejen způsobují vůni, chuť a nevolnost vody, ale jsou také toxické. V těžkých případech se nedá pít ani užívat vůbec. Došlo k vážným následkům a nežádoucím účinkům.
3. Technologie hloubkového čištění pro mikroznečištění zdrojové vody
Hlavní technologie hloubkového čištění pro mikroznečištění vody ze zdroje vodovodní vody jsou následující:
3.1. Proces bioaktivního uhlí ozonem
Princip: Tento proces kombinuje dvě technologie: oxidaci ozónem a adsorpci bioaktivního uhlíku. Nejprve se organická hmota ve vodě oxiduje ozonem, aby se částečně rozložila nebo přeměnila na snáze odbouratelné látky, a následně se k dalšímu odstranění těchto látek použije bioaktivní uhlí.
Účinek: Hloubkové ošetření ozónem a bioaktivním uhlíkem může výrazně zlepšit rychlost odstraňování ukazatelů, jako je manganistanový index, celkový organický uhlík (TOC) a UV254, a má také dobrý účinek na odstraňování perzistentních organických látek, jako jsou polycyklické aromatické uhlovodíky (PAH), organochlorové pesticidy (OCP) a kyselina halooctová (HAA).
3.2. Proces nanofiltrace
Princip: Nanofiltrace je membránová separační technologie s rozsahem velikosti pórů mezi membránou reverzní osmózy a ultrafiltrační membránou, vhodná pro separaci malých organických molekul s relativní molekulovou hmotností mezi 300 a 500.
Účinek: Nanofiltrace má dobrý účinek na odstraňování konvenčních ukazatelů kvality vody a stopových organických látek, zejména organických látek s velkou relativní molekulovou hmotností, jako jsou prekurzory vedlejších produktů dezinfekce a organochlorové pesticidy. Má však omezený odstraňovací účinek na polycyklické aromatické uhlovodíky s malou relativní molekulovou hmotností.
3. 3. Preozon + konvenční úprava + hlavní ozonově-biologický proces aktivního uhlí
Princip: Jedná se o hloubkový proces čištění, který integruje více technologií, včetně pre-ozónové oxidace, konvenční koagulační sedimentační filtrace a hlavní ozónově-biologické úpravy aktivním uhlím.
Účinek: Tento proces může výrazně zlepšit rychlost odstraňování znečišťujících látek, jako jsou CHSKMn, TOC, UV254, a zároveň snížit obsah prekurzorů vedlejších produktů dezinfekce (DBPFP) a zlepšit biologickou stabilitu odpadních vod.
Souhrnně lze říci, že obecně pro mikroznečišťování zdrojových vod musí příslušné resorty dlouhodobě účinně kontrolovat znečištění vodních zdrojů a měnit současný stav špatné kvality vody tak, aby byla zajištěna nezávadnost pitné vody a zdraví lidí. Co se týče technologie hloubkové úpravy, každá metoda má svou použitelnost a omezení a je nutné vybrat vhodný proces hloubkové úpravy podle konkrétní kvality vody a požadavků na úpravu.