一、飲用水水源水質(zhì)特征及其變化

飲用水水源水質(zhì)，隨著社會和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，呈現(xiàn)出明顯的時代特征，為了保證飲用水水質(zhì)安全，相應(yīng)的飲用水處理技術(shù)，也必須隨著人類文明的進(jìn)步和社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，不斷地創(chuàng)新和進(jìn)步。在經(jīng)濟(jì)發(fā)展和工業(yè)化水平相對較低的20世紀(jì)初及之前，飲用水水源中的污染物主要是懸浮物、膠體以及病原微生物、病毒等，特別是在該時期由于人口相對較少，人類的需水量不大，大部分飲用水水源采用地下水，所以該時期威脅飲用水安全的主要污染物 是病原微生物和病毒，即生物安全眭。

到了近代，由于社會、經(jīng)濟(jì)、工業(yè)，特別科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，大量人工合成化學(xué)品的問世及使用，導(dǎo)致飲用水水源的水質(zhì)惡化(現(xiàn)代先進(jìn)的水質(zhì)檢測技術(shù)可以分析出絕大部分污染物)。而與水源水質(zhì)相適應(yīng)的飲用水處理技術(shù)的發(fā)展相對滯后，導(dǎo)致人們對飲用水安全的擔(dān)憂。1974年以來，美國在飲用水中發(fā)現(xiàn)2100種化學(xué)物質(zhì)，其中190種是可疑的，99種致癌或可疑致癌物，82種致突變物，28種急性或慢性致毒物。美國環(huán)保局(簡稱美國EPA，USEPA)對全國范圍的飲用水進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)氯化消毒的飲用水中普遍含有鹵代烴類，在被檢測的289種化合物中，有111 種鹵代有機(jī)物。

研究表明，自來水中鹵代烴類化合物是多種癌癥的致病因子，其中氯仿、溴仿、一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷、四氯化碳、1，2-二氯乙烷 以及某些較高分子量的有機(jī)鹵代物的致癌作用最為明顯。我國自改革開放以來，經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，而城市污水和工業(yè)廢水的治理跟不上經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，未經(jīng)處理的污水直接排入水體，加上農(nóng)藥和化肥的濫用，導(dǎo)致飲用水源水質(zhì)不斷惡化。對全國35個江段有機(jī)污染物的調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，水體中痕量有機(jī)物種類繁多，致癌、致畸、致突變的“三致”物超標(biāo)倍數(shù)高。在7個流域的l4個典型江段中共檢出197種有機(jī)化合物，其中 致癌化合物25種，屬于USEPA的優(yōu)先污染物53種。

當(dāng)前人類已經(jīng)進(jìn)入21世紀(jì)，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)達(dá)到了前所未有的高度和水平，人們的生活水平也空前提高�？茖W(xué)的發(fā)達(dá)和產(chǎn)業(yè)化浪潮，雖然給人類帶來物質(zhì)文明，但也導(dǎo)致人們對化學(xué)品的過度依賴。例如，為了使牛、羊多長肉、多產(chǎn)奶，人們給這些牲畜體內(nèi)注射了大量雌激素;為了讓池塘里的魚蝦迅速生長，養(yǎng)殖戶添加了“催生”的激素飼料;為了促使蔬菜、瓜果的個頭大，提前進(jìn)入市場，菜農(nóng)和果農(nóng)們不惜噴灑或注射一定濃度的乙烯利、脫落酸等“催生劑”。

這些新興污染物較一般的化學(xué)污染物的危害更大，其含量在非常小的情況下(幾十萬分之一或更小的含量)，就可以引起生物免疫功能紊亂而導(dǎo)致許多人們意想不到的疾病甚至癌癥;可以引起生物生殖系統(tǒng)紊亂和生殖系統(tǒng)疾病(諸如引起生物雌雄同體現(xiàn)象或最終導(dǎo)致不孕不育而走到滅絕的境地);也可以引起生物神經(jīng)系統(tǒng)紊亂而使生物自殺現(xiàn)象日趨嚴(yán)重或患有精神病人數(shù)屢屢增加。如何有效地去除飲用水源中這些新興污染物，以提供安全健康可口的飲用水，是當(dāng)代飲用水處理中面臨的嚴(yán)峻課題。

二、飲用水深度處理技術(shù)

下面，我們就介紹幾種常用的飲用水深度處理技術(shù)：

飲用水深度處理技術(shù)包括：臭氧-活性碳技術(shù)、膜分離技術(shù)、生物活性碳技術(shù)、吹脫技術(shù)。另外還有21世紀(jì)初處在實驗階段的超聲空化技術(shù)和光氧化技術(shù)。

飲用水處理深度處理（1）臭氧-活性炭技術(shù)

臭氧-活性碳工藝流程圖

臭氧具有強(qiáng)氧化性，最早它是作為飲用水的消毒劑出現(xiàn)的，并且又能去除水中的色度和臭味。隨著水處理技術(shù)的發(fā)展，通過利用臭氧的強(qiáng)氧化能力，可以破壞有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)以達(dá)到改變其物質(zhì)成分的目的。
活性炭是一種多孔性物質(zhì)，內(nèi)部具有發(fā)達(dá)的空隙結(jié)構(gòu)和巨大的比表面積�；钚蕴康目障斗譃榇罂�、過渡孔和微孔，大孔主要分布在活性炭表面，對有機(jī)物的吸附甚微。過渡孔是水中大分子有機(jī)物的吸附場所和小分子有機(jī)物進(jìn)入微孔的通道，而微孔則是活性炭吸附有機(jī)物的主要區(qū)域，微孔構(gòu)成的比面積占總面積的 95%，活性炭對有機(jī)物的去除受有機(jī)物特性的影響，主要是有機(jī)物的極性和分子大小的影響，同樣大小的有機(jī)物，溶解度愈大，親水性愈強(qiáng)，活性炭對其吸附性愈差。

O3與活性炭聯(lián)合使用，可收到良好的效果。在水處理中使用活性炭，能有效地去除小分子有機(jī)物，但對大分子有機(jī)物的去除則很有限，如果水中大分子有機(jī)物含量較多，會使活性炭的吸附表面加速飽和而得不到充分利用，縮短使用周期。若進(jìn)水先經(jīng)O3氧化，使水中大分子有機(jī)物分解為小分子狀態(tài)，就會提高有機(jī)物進(jìn)入活性炭微孔內(nèi)部的可能性，充分利用活性炭的吸附表面，延長其使用周期。同時，后續(xù)的活性炭又能吸附O3氧化過程中產(chǎn)生的大量中間產(chǎn)物，包括O3無法去除的三氯甲烷及其前驅(qū)物，保證了最后出水的化學(xué)穩(wěn)定性。

飲用水處理深度處理（2）膜分離技術(shù)

飲用水處理深度處理（3）膜分離過程

常用的以壓力為推動力的膜分離技術(shù)，有微濾（MF）、超濾（UF）、納濾（NF）以及反滲透（RO）等工藝方法。膜分離技術(shù)能夠提供穩(wěn)定可靠的水質(zhì).其分離水中雜質(zhì)的主要機(jī)理是機(jī)械篩濾作用,因而出水水質(zhì)在很大程度上取決于濾膜孔徑的大小。

飲用水處理深度處理（4）微濾（MF）

又稱精密過濾，其濾膜的孔徑為0.05~5.00μm，操作壓力為0.01~0.2MPa，可以去除微米（10-6m）級的水中雜質(zhì)，多用于生產(chǎn)高純水時的終端處理，和作為超濾、反滲透或納濾的預(yù)處理過程。

飲用水處理深度處理（5）超濾（UF）

其濾膜的孔徑為5nm~0.1μm，操作壓力為0.1~1.0MPa，可以去除分子量300~3×105的大分子有機(jī)物及細(xì)菌、病毒、賈第蟲和其它微生物。具體參見http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

飲用水處理深度處理（6）納濾（NF）

介于UF和RO之間,可在較低的壓力（0.5~1.0MPa）下實現(xiàn)較高的水通量，總鹽類去除率在50H~70H左右，尤其對二價離子（如Ca2+ 、Mg2+ 等）的去除率可達(dá)到90H以上。在凈水處理中適用于硬度和有機(jī)物含量較高，且濁度較低的原水，主要是地下水水處理方面。納濾膜本身帶氨基和羧基兩種正負(fù)基團(tuán)，這是它在較低壓力下，仍具有較高脫鹽性能和截留分子量為數(shù)百的膜，也可以去除無機(jī)鹽的重要原因。因此，納濾膜不僅可以進(jìn)行水質(zhì)軟化和適度脫鹽，而且可以去除THMFP、色度、細(xì)菌、溶解性有機(jī)物和一些金屬離子等。飲用水深度處理中應(yīng)用較多的，主要為卷式芳香族聚酰胺類復(fù)合納濾膜。

飲用水處理深度處理（7）反滲透（RO）

其膜孔徑僅約為10~11×10-10m，操作壓力為1~10MPa。RO能耗大，但反滲透膜幾乎可以去除水中一切物質(zhì)，包括各種懸浮物、膠體、溶解性有機(jī)物、無機(jī)鹽、細(xì)菌、微生物等。21世紀(jì)初，反滲透技術(shù)已大量應(yīng)用于飲用水的深度處理上，成為制備純水的主要技術(shù)之一。

飲用水處理深度處理（8）生物活性碳技術(shù)

生物活性炭吸附技術(shù)是隨著活性炭在飲用水處理中的大量使用而出現(xiàn)的。生物活性炭技術(shù)的本質(zhì)是使活性炭表面附著一定量的生物以達(dá)到去除水中污染物的目的。

生物活性炭對有機(jī)物的作用機(jī)理，可以看作是物理吸附和生物降解的組合。吸附飽和的生物活性炭在不需要再生的情況下，可利用其生物降解能力，繼續(xù)發(fā)揮控制污染物的作用，這一點(diǎn)正是其它方法所不具備的。采用生物活性碳技術(shù)后，與原先單獨(dú)使用活性碳吸附工藝相比，出水水質(zhì)得到提高，也增加了水中溶解性有機(jī)物的去除，從而降低了氯化時的Cl2投加量，降低了CHCl3的生成量，而且延長了活性碳的再生周期，減少運(yùn)行費(fèi)用。

該技術(shù)進(jìn)行飲用水深度處理時，通常的前提條件是，避免預(yù)氯化處理，否則微生物不能在活性碳上生長，也就失去了生物活性碳的生物氧化作用。