【正文】 此時飲用水處理面臨的問題，除了原有的泥沙、膠體物質(zhì)和病原微生物外，主要有：有機(jī)污染物、高氨氮、消毒副產(chǎn)物、水質(zhì)生物穩(wěn)定性等。人類合成的有機(jī)物中的相當(dāng)大的一部分會通過工業(yè)廢水和生活污水進(jìn)人水體；未經(jīng)處理的生活污水中也含有大量的人體排泄的有機(jī)污染物；農(nóng)田涇流中含有化肥、農(nóng)藥；近年來引起人們普遍關(guān)注的二噁英、內(nèi)分泌干擾物質(zhì)（環(huán)境激素）等污染物質(zhì)也有可能存在于飲用水中。對于有機(jī)污染物，常規(guī)水處理技術(shù)及其工藝的去除作用十分有限，國內(nèi)外的研究結(jié)果結(jié)果表明，常規(guī)處理工藝只能去除水中有機(jī)物的 20%左右，特別是對于水中溶解狀的有機(jī)物，除了極少量的有機(jī)物會被吸附在礬花和濾料表面上，常規(guī)處理工藝基本上沒有去除效果。我國許多水廠都采用折點(diǎn)氯化法進(jìn)行消毒，對于氨氮過高的水源水，在加氯消毒時為了獲得自由性余氯必須投加大量的氯來分解氨氮，使水的加氯量大大增加。 ㈡ 常規(guī)處理工藝的局限性 ?飲用水的水質(zhì)生物穩(wěn)定性問題是 20世紀(jì) 90年代提出的。傳統(tǒng)的消毒理論認(rèn)為，在已消毒的水中保持一定濃度的剩余消毒劑的條件下，水中微生物無法再繁殖，從而保證自來水在配水管網(wǎng)系統(tǒng)中的生物穩(wěn)定性。特別是對于超大型城市配水管網(wǎng)和高位水箱，由于存在水的停留時間過長、剩余消毒劑被完全分解的可能性，生物穩(wěn)定性差的飲用水更容易出現(xiàn)管網(wǎng)或水箱中微生物再繁殖的問題。例如，在我國衛(wèi)生部頒布的于 2023年 1月 1日實(shí)施的新的《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中，設(shè)定了水質(zhì)常規(guī)檢測項(xiàng)目 42項(xiàng)，非常規(guī)檢測項(xiàng)目 64項(xiàng)。 ?對于許多水源受到污染的水廠，常規(guī)處理工藝已經(jīng)無法解決水源不斷惡化、而飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)不斷提高的矛盾。 二、深度處理技術(shù) ?當(dāng)飲用水的水源受到一定程度的污染，又無適當(dāng)?shù)奶娲磿r，為了達(dá)到生活飲用水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，在常規(guī)處理的基礎(chǔ)上，需要增設(shè)深度處理工藝。早在 20世紀(jì)50年代初期，西歐和美國的一些以地表水為水源的水廠就開始使用活性炭消除水中的色、臭。我國從 20世紀(jì) 70年代末、 80年代初開始，也有少數(shù)水廠采用了粒狀活性炭吸附深度處理技術(shù)。對于物理吸附，它的選擇性低，可以多層吸附，脫附相對容易，這有利于活性炭吸附飽和后的再生。其作用機(jī)理是通過絡(luò)合鰲合作用，它的選擇性較高，屬單層吸附，并且脫附較為困難。粒狀炭多用于水的深度處理，其處理方式一般為粒狀活性炭濾床過濾，經(jīng)過一段時間吸附飽和后的活性炭被再生后重復(fù)使用。與粉狀炭相比，粒狀炭過濾的處理效果穩(wěn)定，出水水質(zhì)好，吸附飽和后的活性炭可以再生重復(fù)使用，運(yùn)行費(fèi)用較低，因此水廠一般都使用粒狀炭吸附技術(shù)。 ㈠ 活性炭吸附 ?活性炭吸附對水中多種污染物有廣泛的去除作用。對芳香族化合物、多種農(nóng)藥等有很好的吸附能力?；钚蕴繉λ兄峦蛔冃晕镔|(zhì)有較好的去除效果，多項(xiàng)研究表明，致突變活性檢測為陽性的水經(jīng)過活性炭吸附后致突變活性轉(zhuǎn)為陰性。 ㈠ 活性炭吸附 ?但是活性炭吸附也有一定的局限性?；钚蕴繉ο靖碑a(chǎn)物的前體物的去除作用也有限。 ㈠ 活性炭吸附 ?活性炭在飲用水處理中的應(yīng)用 ⑴ 飲用水深度處理 ?水源水 → 常規(guī)處理 → 粉狀炭吸附 → 消毒 → 出廠水 ?水源水 → 常規(guī)處理 → 臭氧氧化 → 粉狀炭吸附 → 消毒 →出廠水 ?水源水 → 常規(guī)處理 → 臭氧氧化 → 生物活性炭 → 消毒 →出廠水 ⑵ 飲用水物化預(yù)處理 在飲用水物化預(yù)處理中，主要使用粉狀炭吸附水中的有機(jī)物和有異臭、異味的物質(zhì)，與混凝劑同時投加。 ⑶ 優(yōu)質(zhì)直飲水、純凈水制備 ㈡ 臭氧氧化 ?臭氧是一種強(qiáng)氧化劑，它可以通過氧化作用分解有機(jī)污染物。到 20世紀(jì)中期，使用臭氧的目的轉(zhuǎn)為去除水中的色、臭。目前歐洲己有上千家水廠使用臭氧氧化作為深度處理的一個組成部分。 ㈡ 臭氧氧化 ?臭氧可以分解多種有機(jī)物、除色、除臭。經(jīng)過臭氧氧化處理，水中有機(jī)物上增加了羧基、羥基等，其生物降解性得到大大提高，如不加以進(jìn)一步處理，容易引起微生物的繁殖。因此，在飲用水處理中，臭氧氧化一般并不單獨(dú)使用，或者是用于臭氧替代原有的預(yù)氯化，或者是在活性炭床前設(shè)臵臭氧氧化與活性炭聯(lián)合使用。在 20世紀(jì) 70年代德國慕尼黑市的 Dohne水廠，在以預(yù)臭氧代替了原來的預(yù)氯化后，在活性炭濾床中出現(xiàn)了明顯的生物活性，從而發(fā)展成為臭氧生物活性炭深度處理工藝。改為預(yù)臭氧后，臭氧氧化出水中有機(jī)物的可生物降解性大為提高，水中剩余臭氧可以被活性炭迅速分解，加之臭氧氧化出水中的溶解氧濃度較高（因臭氧化氣體的曝氣作用），使得臭氧后設(shè)臵的活性炭床中生長了大量的細(xì)菌，生物分解水中可生物降解的有機(jī)物，由原有單純進(jìn)行吸附的活性炭床演變成為同時具有明顯生物活性的活性炭床，因此這種活性炭技術(shù)被稱之為生物活性炭。 ㈢ 臭氧生物活性炭 ?工藝流程中臭氧氧化的主要目的是用最少量的臭氧盡可能多的使水中不可生物降解的有機(jī)物變成可生物降解的有機(jī)物，增加被處理水的可生物降解性，為生物活性炭中微生物的降解創(chuàng)造條件，并降低活性炭的物理吸附負(fù)荷。 ?在生物活性炭床中，活性炭起著雙重作用。由于生物分解過程比吸附過程的速度慢，因此要求炭床中的水力停留時間比單純活性炭吸附的時間長。 ⑤比單一使用臭氧氧化法經(jīng)濟(jì)。膜分離技術(shù)是一種以壓力為推動力、利用不同孔徑的膜進(jìn)行水與水中顆粒物質(zhì)（廣義上的顆粒，可以是離子、分子、病毒、細(xì)菌、黏土、沙粒等）篩除分離的技術(shù)。膜材料主要有乙酸纖維膜、芳香族聚酰胺膜、聚砜膜、聚丙烯膜、無機(jī)陶瓷膜等。 ㈣ 膜分離技術(shù) ?微濾 的孔徑為零點(diǎn)幾微米到幾微米，配合混凝劑的使用，能夠去除水源水中的懸浮顆粒、膠體物質(zhì)和細(xì)菌，操作壓力為 。目前微濾技術(shù)已經(jīng)成功地用于小型地表水凈水廠。 ㈣ 膜分離技術(shù) ?超濾膜 的孔徑在 5nm～ ，可以去除相對分子質(zhì)量在 300～ 300000之間的大分子、細(xì)菌、病毒和膠體微粒，操作壓力在～ 。在飲用水處理領(lǐng)域，大多數(shù)家用凈水器（一般構(gòu)成：粗濾 粒狀活性炭 超濾）中都設(shè)有中空纖維超濾膜來截留水中的雜質(zhì)顆粒和細(xì)菌。除了水分子外，其他所有雜質(zhì)顆粒（包括離子）都不能通過反滲透膜，因此 反滲透膜分離得到的水為純水 。反滲透技術(shù)的操作壓力較高，必須超過所處理水的滲透壓。對于用自來水制備飲用純凈水，操作壓力一般在 1MPa以下（根據(jù)原水含鹽量、純水收率、膜特性而確定）。納濾可以截留二價(jià)以上的離子和其他顆粒，所透過的只有水分子和一些一價(jià)的離子（如鈉、鉀、氯離子）。 ㈣ 膜分離技術(shù) ?優(yōu)點(diǎn) ：不需要投加藥劑，去除的污染物范圍廣，可通過選用不同的膜實(shí)現(xiàn)預(yù)定的分離效果，運(yùn)行可靠，設(shè)備緊湊、易于實(shí)現(xiàn)自動控制等。 ?近年來隨著膜材料價(jià)格的不斷降低，膜分離技術(shù)在水處理應(yīng)用中具有越來越強(qiáng)的競爭力。 ?預(yù)處理工藝可分為 氧化法 和 吸附法 ，其中氧化法又可分為化學(xué)氧化法和生物氧化法。下面主要介紹用于受污染水源水處理的 化學(xué)預(yù)氧化 、 生物預(yù)處理 技術(shù)。預(yù)氯化是在地表水的取水口或凈水廠的入口處向水中加人一定量的氯，投加量在 1～2mg/L（根據(jù)水質(zhì)而定，對于受到污染的水源水預(yù)氯化的所需加氯量遠(yuǎn)高于此值）。 ? 預(yù)氯化可以采用簡單加氯法或折點(diǎn)氯化法。 預(yù)臭氧 ?由于臭氧比液氯具有更強(qiáng)的氧化能力，故可有效殺滅藻類、細(xì)菌、病毒等，同時能夠快速氧化大分子難降解物，有較強(qiáng)的脫色、除臭能力。由于投加臭氧的成本較高，一般采用低劑量投加，在這種情況下，大部分投加的臭氧只能把大分子有機(jī)物氧化為小分子有機(jī)物（如酮、醛、酸等），而不是將有機(jī)物徹底降解。因此，如能將臭氧預(yù)氧化法與生物法結(jié)合起來，能起到優(yōu)勢互補(bǔ)的作用，反之，單純的臭氧預(yù)氧化法由于可使出水溶解性有機(jī)物量提高，可能會導(dǎo)致最終出廠水中 AOC的升高，管網(wǎng)細(xì)菌量升高，反而降低飲用水質(zhì)。加入臭氧除了有前述的氧化、除嗅作用外，還可以增加水中有機(jī)物的可生物降解性，有利于后續(xù)的生物處理，如生物氧化預(yù)處理或生物活性炭。預(yù)臭氧的最大優(yōu)點(diǎn)是不產(chǎn)生氯代有機(jī)物，但費(fèi)用較高。 高錳酸鉀預(yù)氧化 ?高錳酸鉀預(yù)氧化 曾是一種傳統(tǒng)水處理預(yù)氧化技術(shù)，近年來由于我國水源水的污染日趨嚴(yán)重，高錳酸鉀預(yù)氧化技術(shù)發(fā)展較快，現(xiàn)已經(jīng)開發(fā)出高錳酸鉀預(yù)氧化與混凝劑聯(lián)合使用的復(fù)合藥劑。該法不需要增加新設(shè)備，運(yùn)行費(fèi)用低，便于根據(jù)原水水質(zhì)情況調(diào)整投藥量，有著良好的應(yīng)用前景。 ㈡ 生物預(yù)處理 ?眾所周知，在廢水處理中生物處理法是去除水中溶解狀有機(jī)物的有效而經(jīng)濟(jì)的方法。 ?生物預(yù)處理主要依靠微生物的生命活動（氧化、吸附、生物絮凝等）來去除水中的污染物。為了保證處理效果和加快凈化的效率，必須保證有足夠的微生物量（生物濃度）。 ㈡ 生物預(yù)處理 ?能夠有效去除水中可生物降解的有機(jī)物，減低消毒副產(chǎn)物的生成，提高水質(zhì)的生物穩(wěn)定性，降低后續(xù)常規(guī)處理的負(fù)荷，改善常規(guī)處理的運(yùn)行條件（如降低混凝劑的投加量，延長過濾周期，減少加氯量等）。 ㈡ 生物預(yù)處理 ?能夠有效去除水中的氨氮。生物預(yù)處理對氨氮去除率可以達(dá)到70%～ 90%，采用生物硝化去除氨氮的預(yù)處理已經(jīng)成為飲用水預(yù)處理的一個重要處理目的。 四、強(qiáng)化混凝技術(shù) ?混凝所去除的有機(jī)物及其去除機(jī)理主要包括：膠體狀有機(jī)物的吸附電中和與凝聚、混凝形成的金屬氫氧化物礬花的巨大比表面積對溶解有機(jī)物的吸附和共沉作用、腐殖酸和富里酸的聚合沉淀等。實(shí)踐表明，在相同加藥量下，機(jī)械攪拌澄清池對有機(jī)物和消毒副產(chǎn)物前體物的去除效果要優(yōu)于反應(yīng)池一沉淀池工藝，其原因就是在機(jī)械攪拌澄清池中大量保持的礬花可以充分發(fā)揮其吸附作用，而反應(yīng)一沉淀工藝中礬花形成后即被沉淀去除，其吸附潛力尚未完全發(fā)揮。在混凝中同時進(jìn)行高錳酸鉀預(yù)氧化、粉狀炭吸附（如采用含有高錳酸鉀、粉狀炭、混凝劑的復(fù)合藥劑）也可以起到強(qiáng)化混凝的效果，盡管其中還包括了氧化、吸附等作用。 五、純水和凈水處理技術(shù) ?純水和凈水是有一定區(qū)別的。雖然飲用純水對水的電導(dǎo)率要求并不需要像對電子工業(yè)、高壓鍋爐給水那樣嚴(yán)格，但我國現(xiàn)行的飲用純水行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中仍對水的電導(dǎo)率進(jìn)行了嚴(yán)格的規(guī)定。 ?用戶使用飲用純水的方式包括瓶裝水（主要是作為飲料）、桶裝水、凈水屋、樓宇或小區(qū)專用飲水管道，家用純水機(jī)等。按照生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的制定原則，凡符合該標(biāo)準(zhǔn)的自來水實(shí)際上都可以直接生飲。由于純水中不含任何礦物質(zhì)，長期飲用可能對人體健康產(chǎn)生不利影響，因此，優(yōu)質(zhì)直飲水并不要求必須是純水。優(yōu)質(zhì)直飲水的處理系統(tǒng)有許多種，包括：①另選用優(yōu)質(zhì)的地下水源和先進(jìn)的消毒工藝，優(yōu)水優(yōu)用；②“臭氧氧化一活性炭吸附一紫外線消毒或二氧化氯消毒”的飲用水深度處理工藝流程；③“粗過濾 活性炭吸附精細(xì)過濾 反滲透 臭氧消毒或紫外線消毒”的飲用純水處理流程；④把反滲透生產(chǎn)的純水與納濾生產(chǎn)的水（或活性炭出水）按比例勾兌成一定礦化度的水的組合處理工藝。水的 pH值越高，氧化速度越快。活性濾料可以采用天然錳砂，也可以由普通砂濾料經(jīng)熟化而形成。 ㈠ 除鐵、除錳 ?氯氧化過濾法除鐵工藝 氯的氧化能力大于氧，它在 pH值大于 5的條件下就可以迅速地把二價(jià)鐵氧化成三價(jià)鐵，再經(jīng)砂濾池過濾去除生成的氫氧化鐵析出物。為了降低投藥量，原水應(yīng)先進(jìn)行曝氣。 ㈠ 除鐵、除錳 ?充氧回灌地下水層除鐵除錳工藝 將曝氣后含有大量溶解氧的水，通過取水井周圍的回灌井定期注人到地下水層，或是通過取水井本身進(jìn)行周期性的回灌。當(dāng)取水時，地下水在通過充氧地層的過程中，在鐵錳細(xì)菌的參與下，水中溶解氧把二價(jià)的鐵和錳氧化成不溶的析出物，截留在地層中。飽和的活性氧化鋁用硫酸鋁溶液再生，磷酸三鈣用氫氧化鈉再生。因?yàn)榇朔ǖ耐端幜亢艽?，一般為含氟量?100～ 200倍，已較少使用。此法目前應(yīng)用較少。 ㈣ 過硬源水的軟化、苦咸水淡化、海水淡化 ?在沒有替代水源的情況下，對于含有過量硬度的源水可以采用軟化法制取生活飲用水，常用的方法是石灰軟化法和離子交換法，小規(guī)模使用時也可以采用膜分離法。離子交換法采用鈉型磺酸基陽離子交換樹脂，用所含鈉離子交換水中的鈣離子。飲用水的軟化處理目前主要用在歐美國家的一些地區(qū)。以苦咸水為源水制取飲用水需要進(jìn)行淡化處理。 ?海水可以通過淡化供飲用，但費(fèi)用較高。大規(guī)模海水淡化廠多采用蒸餾法、反滲透法。 四、地面水除藻技術(shù) ?藻類通常是指一群在水中以浮游方式生活、能進(jìn)行光合作用的自養(yǎng)型微生物，個體大小一般在 2200μm，其種類繁多，均含葉綠素，在顯微鏡下觀察是帶綠色的有規(guī)則的小個體或群體。今年來，隨著湖泊富營養(yǎng)化和世界各地的淡水水華頻頻發(fā)生，由此而引起的人畜中毒甚至死亡的事件時有報(bào)道。 藻類對制水的影響 ? 對混凝的影響。此外，部分藻細(xì)胞易穿透絮凝體，破壞絮凝過程，導(dǎo)致出水有藻類污染物。 藻類物質(zhì)在濾池中可大量繁殖，會使濾料層堵塞，從而縮短過濾運(yùn)行周期，導(dǎo)致反洗水用量增加，反洗頻率加大，實(shí)際用水產(chǎn)量下降并影響出水水質(zhì)。 ? 藻類細(xì)胞成層成為黏質(zhì)物，附在混凝土池壁表面，形成一層潤滑層，既影響制水過程中的感官質(zhì)量，又增加了洗池的頻率和費(fèi)用以及工人的勞動強(qiáng)度。 ?藻類致臭。 ?藻類在代謝過程中易產(chǎn)生三鹵甲烷的前驅(qū)