目前我国饮用水处理过程

【专家解说】：我国城市自来水水质明显低于国外发达国家。这一方面是由于我国多数水源的原水水质相对较低、污染严重、水中浊度和色度及有机物浓度偏高；另一方面是由于我国绝大多数水厂仍然主要采用的是常规给水处理工艺，对某些特殊有机污染物的去除效果有限，难以充分适应不断变化的水质。由于污水处理设施建设的长期欠缺，加上工程投资大、运行管理费用高，因而我国的污水处理率在短时期内难以得到明显提高，在今后相当长时期内，对于微污染水（含有微量污染物的水）的净化处理将是一个重要的研究课题。目前制约饮用水处理领域的科技问题可以归纳为以下几个方面： （1）水中微量有机污染物去除的工艺理论与技术； （2）水中藻类及其代谢产物（嗅味、藻毒素等）的强化处理技术； （3）水处理过程副产物的去除与控制技术； （4）常规水处理的强化技术； （5）高效消毒技术等。 饮用水中微量有机污染物对人体危害大，但难于去除。特别是高稳定性的溶解性有机污染物，如卤代有机物、硝基化合物、多环芳烃等，对人体危害较大。传统给水处理工艺对这些有机微污染物的去除效果有限，迫切需要研究开发经济高效的微污染物去除技术。 水中藻类一般带负电，具有较高的稳定性，难于混凝，严重地影响给水处理效果；藻类比重小，沉淀效果差；藻类在代谢过程中产生多种嗅味，对水的感官性状产生直接影响；某些藻类尺寸很小，可穿透滤池进入到给水管网中，影响管网内水质；藻类是典型的氯化消毒副产物前驱物质，在后续消毒过程中与氯作用生成多种有害副产物，增加水的致突变活性；某些藻类（如蓝藻）能产生藻毒素，对人体和动物构成威胁，其中有些藻毒素是肝毒素和神经毒素。此外，藻类会粘附在滤料表面，使滤池过滤周期显著缩短，造成滤池频繁反冲洗； 有机成分对胶体产生严重保护作用，影响混凝效果，导致耗药量显著增加，水中铝的剩余浓度升高。 水处理过程中引入的一些副产物（如聚丙烯酰胺中的单体等），也会对饮用水水质产生不良影响。在氯化消毒过程中产生的多种卤代有机副产物对人体危害较大，是饮用水中重点控制的副产物。特别是传统的预氯化工艺，高浓度的氯与原水中较高浓度的有机污染物直接作用，生成的氯化消毒副产物浓度会更高。 消毒一直是给水处理中最为重要的环节。消毒效果不佳将造成流行病爆发，特别是甲第虫、隐孢子虫等致病原生动物的灭活，是目前消毒技术研究的关键问题。 目前我国的生活饮用水水质标准过低，明显低于发达国家。有必要动态地、及时地、科学地对饮用水水质标准进行系统研究，并及时地对标准作出补充。 一般除污染工艺设备投资较大，由于受资金限制，难以大规模地采用昂贵的除污染工艺，这也是目前我国饮用水质量偏低的主要原因，急迫需要研究与发展适合我国国情、易于在我国推广应用的安全与优质饮用水处理技术。 我国饮用水源污染严重，但绝大多数城市水厂采用的是传统的常规给水处理工艺，其主要功能是除浊、除色和杀菌，对水中溶解性有机污染物的去除作用有限。国内外近些年来发展了一些受污染水的净化处理技术，主要可分为吸附法、氧化法、生物法、膜法等几大类方法。 活性炭吸附 活性炭吸附是一种较早地被应用于生产的除微污染技术，其原理是利用活性炭巨大的比表面积吸附水中的有机污染物。粒状活性炭的使用通过活性炭滤床实现，将其置于砂滤后或者取代现有砂滤床。受污染的水经过活性炭滤床后，有机污染物被截留在活性炭滤床中。但由于我国水源污染较重，活性炭使用不久便饱和、失效，水体污染严重时活性炭只能运行几周时间。活性炭的吸附性能可以通过再生得到恢复，但更换活性炭频繁、再生费用很高。粉末活性炭在应用中基建与设备投资较低，使用灵活方便。但活性炭难以回收，使用过程中运行费用较大，仅在污染严重时期使用。近些年来，人们将粉末活性炭预涂到某些载体上，提高了粉末活性炭利用率，也提高了有机污染物的去除效率。 粉状活性炭在运行过程中可逐渐地形成生物活性炭，微生物不断对吸附在活性炭表面的有机污染物进行生物降解，从而可以有效地延长活性炭的使用周期。预氧化可以提高有机污染物的可生化性，延长活性炭使用周期。 氧化工艺 氧化除污染方法是利用强氧化剂分解水中的有机污染物。氧化工艺一般除污染效果好、适应面广，应用得相对较多。目前能够用于给水处理的氧化剂主要有氯、二氧化氯、高锰酸钾、过氧化氢和臭氧，它们在标准状态下的氧化还原电位分别为1.36V、1.50V、1.69V、1.77V和2.07V。 显然，臭氧在可用于给水处理的几种氧化剂中具有最高的氧化还原电位（氧化电位+2.07V），因而具有最强的氧化性，对水质的适应能力强，目前已被发达国家较多地应用于给水处理中。臭氧能使水中多种有机污染物氧化破坏，但仅能使水中含有不饱和键或者部分芳香类的有机污染物氧化分解，相当多的稳定性有机污染物(如农药、卤代有机物和硝基化合物等)难以被氧化分解。虽然臭氧氧化技术在我国也进行了多年的研究工作，但由于投资很大、运行管理费用很高，在我国一直难以推广应用。 “八五”期间，我国开展了高锰酸钾除微污染技术研究，投资相对较小，已在多个水厂和净水设施中应用。过氧化氢除污染能力很低，但与二价铁联用在酸性条件下有较强的氧化能力，由于在给水处理中难以进行pH调整，因而过氧化氢的应用受到限制。二氧化氯具有很强的消毒能力，但与有机物氧化时被还原成亚氯酸根，后者对红血球有破坏作用。氯对有机物具有一定的氧化作用，长期以来被用做给水处理的预氧化剂，但由于氯与原水中多种有机污染物作用，生成一些列对人体危害较大的卤代有机物，因而预氯化逐渐地受到各国的限制。建设部在“九五”期间研究了化学预氧化除污染技术，对比了各种化学预氧化技术的相对除污染效能，发现某些化学预氧化复合技术对于去除水中微量有机污染物有良好的效果。 我国部分高校对光化学氧化除污染技术进行了研究，利用光催化氧化降解水中微量有机污染物，一般可应用于小型净水设施，但在大规模水厂中应用设备投资较大。 生物预处理技术 生物预处理技术是在常规给水处理工艺流程之前或在处理过程中，利用微生物对水中有机污染物进行代谢分解，使之无机化。“八五”和“九五”期间，我国对各种生物预处理技术进行了系统研究工作，表明对于可生化性较高的水，生物预处理能够显著地去除水中氨氮，对有机污染物有一定去除效果。在我国的华南地区已进行了生产性试验，当水中有机污染物可生化性较强时，可明显地提高水质；但对于受工业废水污染、可生化性较低的原水，生物预处理除污染效率较低。生物预处理对于北方地区，特别对于低温水的处理效果有限，由于微生物活性较低，需要停留时间较长，因而设备投资较大。 膜技术 膜技术是近些年来发展起来的给水处理工艺。膜在除污染中的作用是通过其很小的孔径将水中有机物分子截留到膜的一侧，从水相中去除。具有除污染作用的膜主要有纳滤膜和反渗透膜。目前膜处理技术设备投资大，膜更换费用较高，一般只用于小规模的净水设施，难以应用于大规模水厂。此外，膜过滤在去除水中有害成分（微污染物）的同时，还将水中无机离子去除（如反渗透），长期饮用高纯水并不利于身体健康。 总之，目前国内外在受污染水处理技术领域开展了大量研究工作，但能够在生产中推广应用从而经济有效地提高饮用水水质的新技术与设备还仍然有限。特别缺乏具有高效低耗等特征易于在我国推广应用的除微污染技术与设备。我国在“八五”和“九五”期间主要是针对单项除微污染技术进行研究，但对于除微污染集成技术与成套设备的研究尚较薄弱。由于我国饮用水源普遍受到污染，对受污染水源水的净化处理集成技术与成套设备在我国具有相当大的潜在市场，是我国水工业产业的一个重要方面，有重要的研究与开发价值。