饮用水处理技术研究进展*魏云霞1，李彦锋2#，刘晓丽2，叶正芳3(1.兰州大学资源环境学院 甘肃 兰州 730000;2兰州大学化学化工学院 甘肃 兰州 730000；3.北京大学环境科学与工程学院，北京 100871）摘要简要介绍了饮用水的常规处理技术，指出了常规处理技术中的局限性，综述了目前几种饮用水深度处理工艺，包括活性炭吸附、臭氧氧化、生物活性炭、膜技术等，同时介绍了吸附和氧化两种预处理技术，最后对饮用水处理技术的发展方向进行展望。

关键词微污染水源水水处理技术Treatment technology of micro-polluted drink water Wei Yunxia 1, Li Yanfeng2, Liu Xiaoli2, Ye Zhengfang 3.(1.College of Resources and Environment, Lanzhou University, Lanzhou Gansu 730000；2.College of Chemistry and Chemical Engineering, Lanzhou University, Lanzhou Gansu730000；3.Department of Environmental Engineering, Beijing University, Beijing 100871)Abstract：This article introduces the actuality of mankind drink water treatment methods from three sides. Firstly, the disadvantages of traditional water treatment technology are point out, and then some depth treatment technology such as active carbon adsorption, oxidation, and member technology are summarized, some pretreatment technology are introduced. Finally, the future direction of new research technology and methods are prospected.Keywords: micro-polluted；drink water；water treatment technology一般来说,水源水所含的污染物种类较多、性质较复杂但浓度比较低微时,通常被称为微污染水。

针对不同的污染类型,人们在饮用水常规处理工艺的基础上研究开发了很多新的工艺和技术,归结起来主要有常规水处理工艺;深度处理技术;源水预处理技术。

1 常规处理工艺及其局限性1.1 饮用水常规处理工艺饮用水常规处理技术是指传统的混凝—沉淀—过滤—消毒技术。

这种常规处理工艺至今仍被世界大多数国家所采用，成为目前饮用水处理的主要工艺。

饮用水常规处理工艺的主要去除对象是水源中的悬浮物、胶体杂质和细菌。

混凝是向原水中投加混凝剂，使水中难以自然沉淀分离的悬浮物和胶体颗粒相互聚合，形成大颗粒絮体；沉淀是将絮凝后形成的大颗粒絮体通过重力分离；过滤则是利用颗粒状滤料截留经沉淀后出水中残留的颗粒物，进一步去除水中杂质，降低水的浑浊度。

过滤之后采用消毒方法来灭活水中致病微生物，从而保证饮用水卫生安全。

1.2 常规处理的局限性目前，世界上一些国家对受有机物污染的饮用水进行致突变试验，发现许多饮用水呈现阳性结果。

我国的上海、武汉、哈尔滨、新疆的塔什库尔干、伽师等地的饮用水，在致第一作者：魏云霞，女，1980年生，讲师，博士研究生，主要研究方向为环境污染修复与化学生物。

∗国家“十一五”计划支撑项目(No.2006BRD01B03)；国家自然科学基金委员会人才培养基金资助项目(No.J0730425)；甘肃省科技攻关计划项目资助项目(No.2GS064-A52-036-02)。

突变活性实验中均呈阳性结果。

面对水源水质的变化，常规饮用水处理工艺已显得力不从心。

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的混凝、沉淀及过滤工艺只能去除水中20%~30%的有机物，由于水中存在溶解性有机物，不利于破坏胶体的稳定性而使常规工艺对原水浊度去除效果也明显下降(仅为50%~60%)。

对常规工艺进出水进行气相色谱和质谱(GC/MS)联机分析，微量有机污染物和Ames 致突变试验结果表明常规工艺对水中微量有机物没有明显的去除效果，水中有机物数量，尤其是毒性污染物的数量，在处理前后变化不大；预氯化产生的卤代物在混凝、沉淀及过滤处理中不能得到有效去除；虽然常规工艺能部分去除水中致突变物质，但对水中氯化致突变物前体物不仅不能去除，反而因混凝剂的作用在处理过程中产生了部分移码突变物前体物和碱基置换突变物前体物，使出水氯化后的致突变活性有所增加。

同时，在氯化消毒过程中，氯与水中的有机物反应产生三卤甲烷(THMs)和其他卤化副产物，如卤代乙酸(HAAs)、卤代乙腈、三氯丙酮、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推测是致癌物或是诱变剂，且在较高浓度时有毒性。

2 饮用水深度处理工艺针对常规水处理工艺的局限性，为提高饮用水水质，除了加强水源的管理与污染控制、提高常规处理工艺水平外，经常需要在水处理流程中适当增加其他工艺环节。

2.1 强化混凝强化混凝(Enhanced Coagulation)是指向水源水中投加过量的混凝剂并控制一定的pH 值，从而提高常规处理中天然有机物(NOM)去除效果，最大限度的去除消毒副产物的前体物(DBPFP)，保证饮用水消毒副产物符合饮用水标准方法。

强化混凝作用的主要去除对象是水中天然有机物。

水中天然有机物通常以微粒、胶体或溶解状态存在，微粒状态有机物，如有机碎片，微生物等，很容易通过常规的混凝、沉淀和过滤除掉。

强化混凝的一般技术路线见图1。

通过强化混凝去除水中天然有机物已进行了大量的研究。

RANDTKE[1]认为强化混凝去除有机物的机理主要包括胶体状NOM的电中和作用，腐殖酸和富里酸聚合体的沉淀作用，以及吸附于金属氢氧化物表面上的共沉作用。

胶体状天然有机物的混凝主要依靠压缩双电层、电中和吸附架桥或混凝剂沉淀物的网捕等。

目前，在我国针对强化混凝的研究力度空前加大，同时也备受各方关注。

对水体中有机物的特性和去除规律也进行了大量的研究工作，总结出了一些规律。

通过研究发现，强化混凝过程中混凝剂的投加量是提高有机物去除率的重要影响因素，另外温度、pH等也有一定影响。

2.2 深度处理技术深度处理通常是指在常规处理工艺以后，采用适当的处理方法，将常规处理工艺不能有效去除的污染物或消毒副产物的前体物加以去除，提高和保证饮用水质。

应用较广泛的深度处理技术有：活性炭吸附、臭氧氧化、生物活性炭、膜技术等。

图1 强化混凝的一般技术路线2.2.1 活性炭吸附在饮用水深度处理中，活性炭以粉末炭和颗粒炭两种形式得到应用。

一般来说，粉末炭主要用于具有季节性变化规律的微量有机物如农药和嗅味物质等的去除。

由于其使用方便灵活，设备投资成本较低，并可根据水质情况决定投加或不投加以及投加量，因而特别适用于一些突发性污染事件的应急处理。

2005年末的松花江污染事件中粉末活性炭就发挥了极为关键的作用。

颗粒活性炭多用于原水水质季节性变化不大的情况进行深度处理。

一般来说，由于颗粒活性炭对水中多数有机物无选择的进行吸附，炭池在运行3~6个月后就会被穿透，需要更换或再生。

我国单独使用颗粒活性炭的水厂不多，北京市自来水公司第九水厂利用活性炭吸附技术进行深度处理，但由于炭的更换周期较长，在长期运行过程中活性炭上会自然形成生物膜，对有机物的去除实际上是活性炭吸附生物降解共同作用的结果，也就是通常所说的生物活性炭技术。

2.2.2 臭氧氧化臭氧在水处理中的应用比活性炭早。

作为一种极强的氧化剂，臭氧除了能有效的去除色度、嗅味和氧化破坏难降解污染物外，还可以氧化微生物细胞的有机体或破坏有机体链状结构而导致细胞死亡，对微生物也具有强大的杀伤力。

1902年，德国帕德博恩市建立了第一座用臭氧处理饮用水的大规模水厂，开创了臭氧进行饮用水处理的先河。

但由于当国内外经验 其他典型区域水系研究、形成操作规范与国家目标为污染水源水体有机物优化混凝去除机理及其水质安全保障工艺和操作规范←⎯→时臭氧发生器效率低，使其应用受到了限制。

70年代以后，臭氧制备技术不断提高，臭氧应用成本逐渐降低，因而应用越来越广泛。

2.2.3 臭氧活性炭臭氧活性炭采取先臭氧氧化后活性炭吸附，在活性炭吸附中又继续氧化，这样可以扬长避短，充分发挥各自所长，克服各自之短，这一工艺可以使活性炭的吸附作用发挥的更好。

目前国内水处理使用的活性炭能比较有效地去除小分子有机物，难以去除大分子有机物，而水中的有机物一般大分子的较多，所以活性炭孔的表面积得不到充分利用。

在炭前或炭层中投加臭氧后，一方面可使水中大分子转化为小分子，另一方面提供了有机物进入较小空隙的可能性，从而达到水质深度净化之目的。

1961年，德国Dusseldorf市Amstaad水厂开始使用臭氧与活性炭吸附首次联合处理工艺。

由于该厂水源—莱茵河水质不断恶化, 原有的河岸过滤—臭氧化—过滤—加氯的工艺已不能满足要求,为了提高出水水质,进一步消除嗅味,在过滤后又加上了活性炭吸附[2]。

该流程与当时一般采用的预氯化活性炭流程相比较,出水水质明显提高,炭的使用周期大为延长。

此后,经过多年的使用和研究,逐渐认为炭床中大量生长的微生物所具有的生物活性是处理效率提高和炭使用周期延长的主要原因。

2.2.4 生物活性炭生物活性炭技术是在欧洲饮用水处理的实践中产生的，之后在世界各国得到了大量研究和广泛应用。

目前，仅在欧洲应用生物活性炭技术的水厂就有70个以上。

生物活性炭法的特点是完成生物硝化作用将NH4-N转化为NO3-N；将溶解有机物进行生物氧化,可去除mg/L级浓度的溶解有机碳(DOC)和三卤甲烷形成潜力(GHMFP),以及ng/L 到μg/L级的有机物；此外,还可使活性炭部份再生,明显延长了再生周期;臭氧加在滤池之前还可以防止藻类和浮游植物在滤池中生长繁殖。

在目前水源受到污染,水中氨氮、酚、农药以及其它有毒有机物经常超过标准,而水厂常规水处理工艺又不能将其去除的情况下,生物活性炭法成为饮用水深度处理的有效方法之一。

但由于活性炭价格昂贵，妨碍了其在国内的推广。

2.2.5 膜分离法膜技术特别是以高分子膜为代表的膜分离技术是近30年来发展起来的一项高新技术，是饮用水深度处理技术中的一种重要方法。