给水排水Ｖｏｌ．３８增刊２０１２２１３（佛山市水业集团有限公司，佛山５２８０００随着我国国民经济的发展，人们对饮用水水质的要求越来越高，国家新《生活饮用水卫生标准》的实施，也对净水厂处理工艺提出更高要求，研究和发展各种净水工艺，提高供水水质是当前紧迫的任务。介绍了在常规处理工艺基础上发展起来的氧化技术、强化混凝技术、强化过滤技术、吸附技术、吹脱技术、膜分离技术、生物处理技术、超声空化技术、矿化技术等，对各种技术的优缺点和应用进行了简单的介绍。关键词前言饮用水污染对人体造成的直接或间接的危害由来已久，饮用水净化技术也从最初的简单沉淀净水方法到传统的常规处理方法，以及发展到现在的预处理和深度处理工艺。最初人们采用了自然沉降、格栅截留等简易的水处理方法，接着发现了用砂子过滤去除细微悬浮物的方法，同时出现了药剂混凝处理，并开始建造城市净水厂，形成了早期的给水处１８０４年英国派斯利（Ｐａｉｓｌｅｙ）建成世界上第一座城市慢砂滤池水厂。以过滤和加氯消毒为主的饮用水处理工艺。２０世纪６０年代后，随着工业和城市的迅速发展，水源受到更多城市污水和工业废水的污染，饮用水需要在常规工艺处理的基础上进行进一步净化才能满足要求，这促使人们寻求一个综合措施来提高饮用水水质安全性。
美国、欧洲、日本等国家或地区广泛开展了饮用水去除微污染物质的新技术试验研究，出现了各种净水技术，并取得了较好的效果。饮用水常规处理工艺现状饮用水处理工艺是根据水原水质和用户对水质的要求而确定的。在逐渐认识到饮用水水质污染及其危害的同时，人们也开始了长期不懈的饮用水处理技术的研究和应用，在１９世纪末２０世纪初逐步形成了现在被人们普遍称为常规处理工艺或传统工艺的净水方法，即混凝、沉淀／澄清、砂滤和氯消毒。广东省佛山市禅城区产学研专项资金项目（２００９Ｂ１０４２这种常规处理工艺至今仍被世界上大多数国家所采用，它以除去水中浊度、悬浮物、胶体、色度、微生物等为目的。但该工艺对水中有机物尤其是溶解性有机物去除能力很低，对地面水源中普遍存在的氨氮问题也不能有效解决。常规处理工艺在饮用水净化技术的发展过程中，对提高饮用水水质，保障居民的身体健康起到了非常积极的作用。但随着原水水质的恶化，水中有机物含量的逐年增多，微量污染物质的种类也不断增加，常规处理工艺己显得力不从心。国内外的试验研究和实际生产结果表明，受污染水源水经常规工艺处理只能去除水中有机物的２０％～３０％解性有机物的存在不利于破坏胶体的稳定性，从而使常规工艺对原水浊度去除效果明显下降。
用增加混凝剂投量的方式来改善处理效果，不仅使水处理成本上升，而且可能增加水中金属离子浓度，不利于居民的身体健康。对于地面水源水中普遍存在的氨氮问题，目前国内大多数水厂都采用折点加氯的方法来控制出厂水中氨氮浓度，获得必要的活性余氯，但由此产生的大量有机卤化物又导致水质毒理学安全性下降。新近发现的许多病原微生物，由于它们尺寸小（），也很难用常规过滤技术去除，而且有的还对氯消毒有很强的抗性。在氯化消毒过程中，氯与水中的有机物反应产生三卤甲烷（三氯甲烷）和其他卤化副产物如卤代乙酸、卤代乙腈、二氯丙酮、氯化醛类、氯酚及其他特殊化合物和有机卤代物。这些卤化有机化合物中有许多被认为是致癌物２１４给水排水Ｖｏｌ．３８增刊２０１２或是诱变剂，在较高浓度时有毒性。２０世纪９０年代，在美、加、英、澳等国多次出现或暴发的隐孢子虫等病原原生动物的传染事件给全世界的给水界敲响了警钟，使人们意识到现有的饮用水净化工艺及其相应的供水设施仍不能保证饮水安全。我国的４６个重点城市中，仅有２８．３％的城市饮用水原水水质良好，２６．１％的城市水质较好，４５．６％的城市水质较差。水源水质差不但增加了自来水处理成本，而且有一些难以处理的有毒有害污染物将直接危及人体健康。
全国农村有３亿多人饮水不安全，其中约６３００多万人饮用高氟水，２００万人饮用高砷水，３８００多万人饮用苦咸水。面临水源水质污染、水质标准提高、消毒副产物、微生物指标、内分泌干扰物质等问题，在政府出台有效措施控制污染物排放以及加强水环境保护的同时，必须对传统工艺进行改造，采取经济有效净水工艺，进一步提高供水水质，保证生活饮用水水质的安全性。强化常规处理技术强化常规处理包括强化混合、絮凝、沉淀、过滤各环节，主要有强化混凝和强化过滤。影响混凝效果的因素很多，包括混凝剂的种类、混凝剂的投加量、原水水质、混凝ｐＨ值、碱度、混凝搅拌程度以及混凝剂与助凝剂的投加状况等。强化混凝是通过选用适合原水水质的絮凝剂、调节原水ｐＨ值等方法确定混凝的最佳条件，发挥混凝的最佳效果饮用水水，尽可能地去除能被混凝阶段去除的成分，特别是有机成分，如天然有机物（ＮＯＭ）。黄晓东等研究表明，加酸将原水的ｐＨ值调至６．５左右，增加混凝剂投量和投加有机高分子助凝剂，能改善混凝效果，对藻类、浊度、色度、总有机碳和ＣＯＤＭｎ等指标的去除效率均有提高。刘海龙等通过烧杯和现场试验对强化混凝和使用ＰＡＭ作助凝剂进行了对比，着重利用吸附树脂ＤＡＸ－８的选择性吸附作用，测定了原水、沉后水的有机物分离分级组成状况，发现强化混凝和助凝对亲水性致ＵＶ２５４物质有较好的处理效果，去除率可达９０％以上；现场条件下强化混凝对疏水碱性物和疏水酸性物有较好的处理能力，相应去除率分别为６６％和３５％；助凝强化对亲水性有机物效果较好，相应去除率为４５％左右。
对于过滤工艺采取强化措施是多方面的，如对滤速进行控制、使用新型滤料、投加助滤剂，还可以对普通滤料进行生物强化等。余健等通过模型试验研究了几种助滤剂对常规过滤的影响，结果表明，投加适量的助滤剂能在一定程度上改善常规过滤的性能，有效减少滤速突变引起的悬浮颗粒穿透。马军等采用改性石英砂滤料强化过滤处理含藻水的试验结果表明，与石英砂滤料相比，改性石英砂滤料对含藻水具有优良的处理效果。强化常规处理工艺不增加任何新设施，只是在原有净水流程的基础上略做调整，在我国现实情况下具有十分重要的实际意义。氧化技术氧化是饮用水净化的常用技术之一，它主要包括臭氧、二氧化氯、双氧水、高锰酸钾、高铁酸盐和光催化氧化以及紫外线与臭氧、双氧水相结合的深度氧化技术。通过化学氧化，可以降低一部分有机污染物浓度，部分灭活水中的细菌和病毒，改善色、臭臭氧是饮用水净化技术中应用最为广泛的化学氧化剂，不仅可用于除色、味、溶解性的Ｍｎ等，而且可氧化破坏某些有机微污染物的分子结构，将大分子难降解有机物转变为小分子易于生物降解物质。臭氧氧化有两种途径：一是臭氧分子直接参与有机物反应，二是臭氧分解产生羟基自由基，从而引发一系列链式反应，后者比前者反应速度快，选择。
臭氧对三氯甲烷、卤乙酸前质表现出较好的去除效果，但对已形成的消毒副产物去除效果较差，在溴化物存在的情况下，优先与其反应生成致癌性很高的副产物溴酸盐。臭氧氧化还将导致ＡＯＣ升高，饮用水的生物稳定性下降，引起管网中细菌增殖，所以很少将臭氧单独实际运用，一般都与活性 炭联用。 二氧化氯的氧化能力是液氯的２．５倍，是一种 高效的杀菌、消毒、除臭剂，对水中细菌、藻类、浮游 生物、有机物等具有明显的杀灭、去除作用，是近年 来备受关注的水处理剂。但二氧化氯极不稳定、运 输不便、极易爆炸，而且它与有机物反应时生成对人 体有害的亚氯酸离子。 高锰酸钾很早就被用于水的消毒，并成功应用 于去除水中臭味、抑制藻类生长，同时对地表水具有 给水排水 Ｖｏｌ．３８ 增刊 ２０１２２１５ 显著的助凝作用。２０世纪８０年代末，李圭白等在 大量研究的基础上提出了一整套高锰酸钾除微污染 技术，该技术对微量有机物具有良好的去除效果。 高锰酸钾的缺点是成本高，颜色不易控制，氧化能力 不能满足难降解有机物的需要，因此国内外尚未广 泛应用。 高铁酸盐是一种新型的强氧化剂，在水处理中 不仅可用于杀灭藻类和细菌，氧化降解水中的无机 物和有机物，去除水中一些重金属离子，同时可以起 到脱色、除臭、絮凝沉降的作用，且具有见效快、无残 留毒性和不对水体造成二次污染等突出优点 高铁酸盐在水溶液中的稳定性差，储存周期短，高纯度固体高铁酸盐的制备工艺条件苛刻，生产成本昂 贵，这些问题已成为制约高铁酸盐推广应用的主要 瓶颈。
饮用 ＡｄｖａｎｃｅｄＯｘｉｄａｔｉｏｎＰｒｏｃｅｓｓ ，简称 ＡＯＰ ）是指用产生羟基自由基（ ＯＨ ）的方式来对原水中的污染物质进行更彻底的 氧化。该技术的特点是具有极强的氧化能力，有机 物去除效率高，对水中优先控制污染物如三氯甲烷、 四氯化碳、四氯乙烯、六氯苯及多氯联苯等也能有效 进行分解且没有选择性。近年来饮用水水，以提高羟基自由 基生成量及生成速度为主要研究内容的深度氧化技 术得到了长足的发展，出现了过氧化氢和紫外线 ＵＶ）、过氧化氢和二氧化锰（ Ｈ２Ｏ２ 臭氧和紫外线（Ｏ３ ＵＶ）、紫外线和二氧化钛（ ＵＶ ＴｉＯ２）等技术。深度氧化法的处理费用高，设备复 杂，存在长期运行过程催化剂中毒等问题，还只限于 中试或小水量规模的处理。 一般来说，单纯的氧化工艺需要的能量和费用 相对较高，不太适合大规模的优质饮用水的制取，它 只是有选择地将危害性较大的有毒有害物质变为危 害较小的物质，或与其他的处理单元如活性炭吸附 等作适当的结合，才有可能广泛地用于实践。 吸附技术吸附技术是指利用物质的吸附性能或交换作用 来去除水中污染物的方法。溶质从水中移向固体颗 粒表面，发生吸附，是水、溶质和固体颗粒三者相互 作用的结果。
引起吸附的主要原因在于溶质对水的 疏水特性和溶质对固体颗粒的高度亲和力，前者的 主要因素是溶质的溶解程度，溶解度越大，则向固体 表面运动的可能性越小，而憎水性越大，则向吸附界 面移动的可能性越大；后者主要由溶质与吸附剂之 间的静电引力、范德华力或化学键力所引起，与此相 对应，吸附可分为交换吸附、物理吸附和化学吸附三 种基本类型。由于吸附剂本身化学结构的极性、化 学键能等物理化学性质而形成了物理吸附或化学吸 附性能，有极强的脱除微量污染物质的能力，这对饮 用水的净化具有十分重要的意义。常用的天然矿物 吸附剂有硅藻土、白土、天然沸石等，虽然其吸附容 量小，选择吸附分离能力较低，但价廉易得，在简易 处理时常采用。目前主要的吸附剂有活性炭、活性 氧化铝、硅胶改性沸石和有机树脂吸附剂等几种，较 新型的吸附剂还有炭分子筛、活性炭纤维、金属吸附 剂和各种专用的吸附剂等。 活性炭是一种最好的吸附剂，它是一种多孔性 物质，内部具有发达的孔隙结构和巨大的比表面积， 在目前净水技术中应用最广泛，以活性炭为代表的 吸附工艺是对付有机污染物的首选工艺。沸石是一 种天然廉价矿物，一种架状结构的硅铝酸盐，其内部 含有许多孔穴和通道，具有巨大的比表面积（ ４００－ ８００ｍ ），且沸石构架上的平衡阳离子与构架结合得不紧密，极易与水溶液中的阳离子发生交换作用， 因而具有良好的吸附、交换性能，可用于去除水中氨 氮、有机物、浊度、重金属离子和含氧酸阴离子，在给 水处理中主要应用于微污染水处理、水的除氟等。
活性氧化铝由三水合铝或三水铝矿加热脱水制成， 根据制造工艺不同氧化铝分为低温氧化铝和高温氧 化铝。王峰等研究表明，活性氧化铝对氟离子有很 好的吸附性能，所用 ＷＺ型活性氧化铝的吸附容量 可达９．４７ｍｇ 温彦平采用静态试验装置研究了硅藻土对水中微量卤代烃的吸附性能，结果表明，硅藻土对水中三氯甲 烷、三氯乙烯等有明显的吸附能力，其对非离子型卤 代烃的吸附以物理吸附为主，吸附量直接与硅藻土 的比表面积有关，吸附速度很快，一般在数分钟内即 可完成， ｐＨ近似为中性时吸附量最大 吸附分离技术已有悠久的历史，在近５０年中发展迅速，吸附剂的品种繁多，与其配套的吸附设备也 相应发展趋于完善，固定床、流化床、移动床、离子交 ２１６ 给水排水Ｖｏｌ．３８ 增刊 ２０１２ 换等吸附分离的出现使该技术受到了越来越多的关
