南京工業(yè)大學(xué)水質(zhì)科學(xué)概論課件7-第七章飲用水處理技術(shù)

1、水質(zhì)科學(xué)概論水是人類(lèi)社會(huì)生存和發(fā)展的重要資源，由于自然原因、人類(lèi)不合理的開(kāi)發(fā)活動(dòng)以及人類(lèi)科技發(fā)展水平的制約，水質(zhì)惡化正威脅著人類(lèi)的生存和社會(huì)進(jìn)步。本課程將在講解水質(zhì)科學(xué)的一些基本概念的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)介紹工業(yè)用水處理、飲用水處理、污水處理、中水處理、地下水處理及其他非傳統(tǒng)水資源的利用技術(shù)，使學(xué)生能夠熟悉水質(zhì)科學(xué)專(zhuān)業(yè)所涉及的研究?jī)?nèi)容，為后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下初步基礎(chǔ)。 南京工業(yè)大學(xué)環(huán)境學(xué)院環(huán)境工程系劉志英qq:23656070第七章 飲用水處理技術(shù)1、引言2、飲用水的常規(guī)處理技術(shù)3、飲用水的非常規(guī)處理技術(shù)4、特殊水質(zhì)水源的處理技術(shù) 關(guān)于飲用水水源地，2003年，全國(guó)47個(gè)環(huán)

2、保重點(diǎn)城市集中式飲用水源地水質(zhì)總體良好。31個(gè)城市全年水質(zhì)達(dá)標(biāo)率大于80%，水質(zhì)狀況良好，其中22個(gè)城市水質(zhì)達(dá)標(biāo)率為100，水質(zhì)狀況優(yōu)；8個(gè)城市水質(zhì)達(dá)標(biāo)率在5079.9之間，水質(zhì)一般；8個(gè)城市水質(zhì)達(dá)標(biāo)率小于50，水質(zhì)較差。 2009年，全國(guó)重點(diǎn)城市共監(jiān)測(cè)397個(gè)集中式飲用水源地，其中地表水源地244個(gè)，地下水源地153個(gè)。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，重點(diǎn)城市年取水總量為217.6億噸，達(dá)標(biāo)水量為158.8億噸，占73.0%；不達(dá)標(biāo)水量占27.0%。 1、引言1.1 飲用水水源的污染狀況 2011年第17周（4月18日4月24日），全國(guó)主要流域99個(gè)重點(diǎn)斷面水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站八項(xiàng)指標(biāo)（水溫、pH、濁度、溶解氧、電

3、導(dǎo)率、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮和總有機(jī)碳）的監(jiān)測(cè)結(jié)果表明：類(lèi)水質(zhì)的斷面為65個(gè)，占67%；類(lèi)水質(zhì)的斷面為15個(gè)，占16%；類(lèi)水質(zhì)的斷面為6個(gè)，占6%；劣類(lèi)水質(zhì)的斷面為11個(gè)，占11%。（來(lái)自國(guó)家環(huán)境保護(hù)部“全國(guó)主要流域重點(diǎn)斷面水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)周報(bào)”） 2006年國(guó)家頒布的新生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB5749-2006）。新標(biāo)準(zhǔn)具有以下三個(gè)特點(diǎn)：1） 加強(qiáng)對(duì)水質(zhì)有機(jī)物、微生物和水質(zhì)消毒的要求，新標(biāo)準(zhǔn)中的飲用水水質(zhì)指標(biāo)由原標(biāo)準(zhǔn)的35項(xiàng)增至106項(xiàng)，增加了71項(xiàng)。2） 統(tǒng)一了城鎮(zhèn)和農(nóng)村飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)3） 實(shí)現(xiàn)飲用水標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)際接軌，指標(biāo)的要求更為嚴(yán)格。1.2 關(guān)于生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) 飲用水中的主要污染物有無(wú)機(jī)膠體

4、（粘土等）和有機(jī)污染物，而其中的有機(jī)物是包括江蘇省在內(nèi)的我國(guó)微污染飲用水水源中的主要污染物質(zhì)之一. 以現(xiàn)有的檢測(cè)技術(shù)已發(fā)現(xiàn)水中有2221種有機(jī)化合物，并且在飲水中也發(fā)現(xiàn)有756種，其中20種致癌物，23種可疑致癌物，18種促癌物和56種致突變物。 1.3 飲用水源中的主要污染物及其危害 水源水和飲用水中的有機(jī)污染物水源水和飲用水中的有機(jī)污染物 飲用水安全性飲用水安全性總有機(jī)物總有機(jī)物生物穩(wěn)定性生物穩(wěn)定性致突變活性致突變活性?xún)?nèi)分泌干擾活性?xún)?nèi)分泌干擾活性流行病學(xué)風(fēng)險(xiǎn)流行病學(xué)風(fēng)險(xiǎn)遺傳毒理學(xué)風(fēng)險(xiǎn)遺傳毒理學(xué)風(fēng)險(xiǎn)水源水和飲用水中的有機(jī)污染物水源水和飲用水中的有機(jī)污染物混凝、沉淀或澄清、過(guò)濾和消毒。主要去除

5、濁度與細(xì)菌。2、飲用水的常規(guī)處理技術(shù)2.1 飲用水常規(guī)處理工藝地面水或淺井水地面水作為水源時(shí)的常規(guī)流程地面水作為水源時(shí)的常規(guī)流程過(guò)濾池水泵取水混凝沉淀池清水池加壓水泵用戶(hù)（管網(wǎng)末梢）輸水管網(wǎng)水塔高位水池混凝混凝劑劑消毒消毒劑劑地下水作為水源可省略混凝沉淀步驟地下水作為水源可省略混凝沉淀步驟深井水或泉水集中式給水工藝流程1、混凝機(jī)理 水中膠體顆粒帶有相同的負(fù)電荷，互相排斥，形成穩(wěn)定的懸浮狀態(tài)不下沉。 加入混凝劑可使膠體顆粒凝聚而沉降。 混凝劑遇水形成帶正電荷的膠體，中和水中膠體顆粒的負(fù)電荷，破壞膠體的穩(wěn)定性，使混懸的顆粒相互凝聚結(jié)絮，形成的絮狀物又有很強(qiáng)的吸附架橋能力，可吸收周?chē)幕鞈椅镔|(zhì)，逐漸

6、增大體積和重量，最后因重力作用而下沉，使水沉清。這種結(jié)構(gòu)松散、有吸附能力的絮體，也叫“礬花”（floc）。（一）混凝(coagulation)混凝是凝聚和絮凝的總稱(chēng)。凝聚：膠體失去穩(wěn)定性的過(guò)程稱(chēng)為凝聚。絮凝：脫穩(wěn)膠體相互聚集稱(chēng)為絮凝?；炷兀?水中膠體顆粒的性質(zhì)； 混凝劑在水中的水解形式； 膠體與混凝劑的相互作用。盡管水處理中的混凝現(xiàn)象比較復(fù)雜，但當(dāng)前比較一致的看法是混凝劑對(duì)水中膠體粒子的混凝作用有：壓縮雙電層、電性中和、吸附架橋和卷掃作用。何為主，取決于混凝劑的種類(lèi)、投加量、水中膠粒性質(zhì)、含量及水溫、pH值等，機(jī)理或是其中的一種、二種、三種、四種。2、混凝劑和助凝劑（要求對(duì)人體健康無(wú)害，

7、混凝效果好，使用方便及價(jià)廉易得）（1）鋁鹽最常用，包括明礬Al2(SO)KSO24HO、硫酸鋁Al2(SO)18H2O等。價(jià)廉易得，但影響因素多，pH范圍較窄，澄清時(shí)間長(zhǎng)。（2）聚合氯化鋁(polyaluminium chloride 無(wú)機(jī)高分子混凝劑。水解后形成多核高價(jià)電解質(zhì)； 用量少；絮狀物形成快，大而細(xì)密，沉淀快；影響因素少，混凝效果好。但水面常有浮沫、沉淀物容積較大。（3）鐵鹽硫酸亞鐵(綠礬)FeSO47H2、三氯化鐵FeCl36H2、硫酸鐵Fe2(SO4)32H2、聚合硫酸鐵等。絮狀物比重大，沉降較快；pH值寬(pH3.511)；低溫時(shí)效果亦好。缺點(diǎn)是易產(chǎn)生色、味；具有強(qiáng)酸性，對(duì)設(shè)備

8、有腐蝕作用。（4）凈水植物: 有混凝作用的：量天尺、仙人掌、木棉樹(shù)與木瓜等； 有助凝作用的：榆樹(shù)、土肉桂、鈍葉樟、木芙蓉等。 凈水植物多只用于特定條件下的少量水處理。（5）聚丙烯酰胺(polyacrylamide PAM): 人工合成水溶性非離子型有機(jī)高分子物質(zhì)，在水中可分散成巨大數(shù)量的長(zhǎng)鏈狀高分子； 可以作為混凝劑，也可與其他混凝劑的助凝劑。 因單體丙烯酰胺有毒，只用于高濁度，高色度或有特殊嗅味的水，高濃度有機(jī)廢水，含有毒有害物質(zhì)的水，放射物質(zhì)污染的水及含有大量致病菌和病毒的水。無(wú)機(jī)鋁系 硫酸鋁明礬聚合氯化鋁（PAC）聚合硫酸鋁（PAS） 適宜pH：5.58 鐵系 三氯化鐵硫酸亞鐵硫酸鐵（國(guó)

9、內(nèi)生產(chǎn)少）聚合硫酸鐵聚合氯化鐵 適宜pH：511，但腐蝕性強(qiáng) 有機(jī) 人工合成 陽(yáng)離子型：含氨基、亞氨基的聚合物 國(guó)外開(kāi)始增多，國(guó)內(nèi)尚少 陰離子型：水解聚丙烯酰胺（HPAM） 非離子型：聚丙烯酰胺（PAM），聚氧化乙烯（PEO） 兩性型： 使用極少 天然 淀粉、動(dòng)物膠、樹(shù)膠、甲殼素等 微生物絮凝劑 混凝沉淀裝置 水的pH值和堿度: 鋁鹽在5.77.8范圍內(nèi)較好。 三價(jià)鐵鹽適宜的pH值為6.08.4，而二價(jià)鐵鹽只有當(dāng)pH值大于8.5時(shí)才可被氧化為三價(jià)鐵，因此需投加堿。 高分子混凝劑受pH值影響較小。 水溫: 低溫時(shí)應(yīng)增大劑量，延長(zhǎng)沉淀時(shí)間、投加高分子助凝劑或改用聚合氯化鋁、聚合硫酸鐵等。3、影響混

10、凝的因素 水中雜質(zhì): 渾濁或稍渾濁的水較透明的水更易凝聚。 懸浮物極少時(shí)，要增加劑量或投加粘土或助凝劑。 攪拌: 初加時(shí)應(yīng)迅速充分?jǐn)噭?dòng)使快速混和均勻，形成微細(xì)絮狀物，然后慢速攪拌，以增加絮狀物碰撞機(jī)會(huì)形成較大的絮狀物下沉。 劇烈長(zhǎng)時(shí)間攪拌或經(jīng)常改變攪拌方向，都可導(dǎo)致絮狀物不可逆的破壞。（二）沉淀(sedimentation)和澄清 沉淀：水中懸浮顆粒依靠重力作用，從水中下沉而分離出來(lái)的過(guò)程。 分類(lèi)：按顆粒在沉淀過(guò)程中是否相互干擾分為： 自由沉淀：?jiǎn)蝹€(gè)顆粒在無(wú)邊際水體中沉淀，其下沉的過(guò)程顆?；ゲ桓蓴_，且不受器皿壁的干擾，下沉過(guò)程中顆粒的大小、形狀、密度保持不變，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，沉速也不變。 擁擠

11、沉淀：當(dāng)水中含有的凝聚性顆粒或非凝聚性顆粒的濃度增加到一定值后，大量顆粒在有限水體中下沉 時(shí)，被排斥的水便有一定的上升速度，使顆粒所受的摩擦阻力增加，顆粒處于相互干擾狀態(tài)，此過(guò)程稱(chēng)為擁擠沉淀。（1）平流式沉淀池 被廣泛應(yīng)用的用以沉淀分離絮凝體，以完成澄清作用。出水濁度一般控制在10NTU以下。平流式沉淀池基本組成：進(jìn)水區(qū)、沉淀區(qū)、污泥區(qū)、出水區(qū)。（2）斜板（管）沉淀池 水流為層流，沉淀效率高，產(chǎn)水量大；傾角為60便于排泥；水流可從上向下或從下向上流動(dòng)，顆粒沉于斜管底部，而后自動(dòng)下滑。由于停留時(shí)間短，其緩沖能力差；對(duì)混凝要求高；維護(hù)管理較難，使用一段時(shí)間后需更換斜板（管）。 圖 7-4 理想沉淀

12、池工作狀態(tài)沉淀區(qū)出水區(qū)進(jìn)水區(qū)污泥區(qū)平流式沉淀池平流式沉淀池（1）平流式沉淀池 被廣泛應(yīng)用的用以沉淀分離絮凝體，以完成澄清作用。出水濁度一般控制在10NTU以下。平流式沉淀池基本組成：進(jìn)水區(qū)、沉淀區(qū)、污泥區(qū)、出水區(qū)。（2）斜板（管）沉淀池 水流為層流，沉淀效率高，產(chǎn)水量大；傾角為60便于排泥；水流可從上向下或從下向上流動(dòng)，顆粒沉于斜管底部，而后自動(dòng)下滑。由于停留時(shí)間短，其緩沖能力差；對(duì)混凝要求高；維護(hù)管理較難，使用一段時(shí)間后需更換斜板（管）。 實(shí)際工程中常用的是異向流斜板（管）沉淀池圖 7-12 斜管沉淀池示意清水區(qū)斜管區(qū)配水區(qū)積泥區(qū)500 穿孔排泥管穿孔集水管絮 疑池-剖面斜管沉淀池機(jī)械攪拌澄

13、清池438109111252671放空、排泥進(jìn)水出水排泥 圖 7-24 機(jī)械攪拌澄清池剖面泥示意圖1-進(jìn)水管；2-三角配水槽；3-透氣管；4-投藥管；5-攪拌槳；6-提升葉輪；7-集水槽8-出水管；9-泥渣濃縮室；10-排泥閥；11-放空管；12-排泥罩；13-攪拌軸；-第一絮凝室；-第二絮凝室；-導(dǎo)流室；-分離室5Q5Q13Q清水區(qū)4Q（3）澄清池：絮凝與沉淀在同一池體內(nèi)完成的池體水力循環(huán)澄清池圖 7-25 水力循環(huán)澄清池示意圖1-進(jìn)水管；2-噴嘴；3-喉管；4-喇叭口；5-第一絮凝室；6-第二絮凝室；7泥渣濃縮室；8-分離室 排空進(jìn)水排泥出水集水渠（三）過(guò)濾(filtration) 一般指

14、以石英砂等粒狀濾料層截留水中懸浮雜質(zhì)，從而使水獲得澄清的工藝過(guò)程。 意義： 1）降低濁度； 2）降低細(xì)菌、病毒等，有資料顯示90%附著在懸浮物上； 3）為濾后消毒創(chuàng)造條件。細(xì)菌、病毒等失去懸浮物的保護(hù)，易于被殺滅。 過(guò)濾原理 1）機(jī)械篩濾；2）沉淀；3）吸附；4）生物濾膜 濾料：應(yīng)具備條件 1）具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度 2）具有足夠的穩(wěn)定性 3）能就地取材、價(jià)廉 4）外形接近于球狀，表面比較粗糙而有棱角。 濾料種類(lèi) 顆粒狀: 石英砂、無(wú)煙煤、木炭、活性炭等。 纖維狀: 纖維離子交換樹(shù)脂、布、棉花、羊毛等。 多孔成型: 陶瓷、硅藻土、活性炭等制成管狀或板狀。 薄膜型: 微濾膜和超濾膜等。去除微細(xì)懸浮顆

15、料、細(xì)菌、病毒和膠體等。一般只用于對(duì)小量水處理。承托層：作用 防止濾料層從配水系統(tǒng)流失； 均勻布置反沖洗水。 如果采用小阻力配水系統(tǒng)，承托層可以不設(shè)，或者適當(dāng)鋪設(shè)一些粗砂或細(xì)礫石，視配水系統(tǒng)的具體情況而定。大阻力配水系統(tǒng)承托層組成見(jiàn)表。 快濾池大阻力配水系統(tǒng)承托層粒徑和厚度層次（自上而下）粒徑（mm）厚度124100248100381610041632本層頂面高度至少應(yīng)高于配系統(tǒng)孔眼100 過(guò)濾方式（慢砂濾、快砂濾、簡(jiǎn)易砂濾等） 1）按濾層分：?jiǎn)螌印㈦p層、多層、均質(zhì)濾料； 2）按流向：下向流、上向流、雙向流； 3）按閥門(mén)多少：虹吸、無(wú)閥、移動(dòng)罩、水力自動(dòng)沖 洗； 4）按沖洗方式：水洗和氣水洗

16、過(guò)濾設(shè)備：普通快濾池、虹吸濾池、重力式無(wú)閥濾池、壓力濾池等1621112453987131014圖 9-1 普 通 快 濾 池 構(gòu) 造 剖 視 圖 （ 箭 頭 表 示 沖 洗 水 流 方 向 ）1-進(jìn) 水 總 管 ； 2-進(jìn) 水 支 管 ； 3-清 水 支 管 ； 4-沖 洗 水 支 管 ； 5-排 水 閥 ；6-渾 水 閥 ； 7-濾 料 層 ； 8-承 托 層 ； 9-配 水 支 管 ； 10-配 水 干 管 ；11-沖 洗 水 總 管 ； 12-清 水 總 管 ； 13-沖 洗 排 水 槽 ； 14-廢 水 渠12171545316109786111213沖 洗過(guò) 濾圖 9-26 虹 吸

17、 濾 池 的 構(gòu) 造1-進(jìn) 水 槽 ； 2-配 水 槽 ； 3-進(jìn) 水 虹 吸 管 ； 4-單 格 濾 池 進(jìn) 水 槽 ； 5-進(jìn) 水 堰 ； 6-布 水 管 ；7-濾 層 ； 8-配 水 系 統(tǒng) ； 9-集 水 槽 ； 10-出 水 管 ； 11-出 水 井 ； 12-出 水 堰 ； 13-清 水 管 ；14-真 空 系 統(tǒng) ； 15-沖 洗 虹 吸 管 ； 16-沖 洗 排 水 管 ； 17-沖 洗 排 水 槽 121211451768920161015131419183HH0圖 9-25 無(wú) 閥 濾 池 過(guò) 濾 過(guò) 程1-進(jìn) 水 分 配 槽 ； 2-進(jìn) 水 管 ； 3-虹 吸 上 升 管

18、 ； 4-傘 形 頂 蓋 ； 5-擋 板 ；6-濾 料 層 ； 7-承 托 層 ； 8-配 水 系 統(tǒng) ； 9-底 部 配 水 區(qū) ； 10-連 通 渠 ；11-沖 洗 水 箱 ； 12-出 水 渠 ； 13-虹 吸 輔 助 管 ； 14-抽 氣 管 ； 15-虹吸 下 降 管 ； 16-水 封 井 ； 17-虹 吸 破 壞 斗 ； 18-虹 吸 破 壞 管 ； 19-強(qiáng) 制 沖 洗 管 ； 20-沖 洗 強(qiáng) 度 調(diào) 節(jié) 器7壓力濾池進(jìn) 水排 氣 管壓 力 線出 水濾 頭入 孔擋 板煤 層砂 層圖 9-29 壓 力 濾 池（四）消毒（disinfection）污染的原水經(jīng)混凝、沉淀、過(guò)濾仍有一

19、部分微生物未能殺滅。從安全方面考慮，水的消毒是水質(zhì)改善中最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。消毒是給水處理常規(guī)工藝的的重要組成部分。消毒目的：防止通過(guò)飲用水傳播疾病，在生活飲用水中必須消毒處理，消除病菌、病毒及原生動(dòng)物胞囊。消毒方法：如氯及氯化物、臭氧、紫外線、高錳酸鉀、某些重金屬離子消毒等。氯消毒經(jīng)濟(jì)有效、方便，應(yīng)用廣泛，歷史悠久，是國(guó)內(nèi)外最主要的消毒技術(shù)，美國(guó)自來(lái)水廠中約有94.5%采用氯消毒，中國(guó)據(jù)估計(jì)99.5%以上自來(lái)水廠采用氯消毒。對(duì)于未受有機(jī)物污染或消毒前經(jīng)預(yù)處理的，氯消毒仍是安全且目前應(yīng)用最廣泛的方法之一。水的各種物理化學(xué)消毒法 (最常用的仍然是煮沸和氯消毒法) 物理 熱:煮沸;聲:超聲波;輻射:

20、紫外線（UV）、微波、射線;壓力:超濾 化學(xué) 鹵族元素:氯、碘、溴 鹵間化合物:氯化溴、氯化碘、溴化碘 過(guò)氧化物:臭氧、過(guò)錳酸鉀、高鐵酸鉀、過(guò)氧乙酸 金屬: 銀、銅 協(xié)同 氯胺與碘化鉀、氧與溴化碘、銅：維生素C：過(guò)氧化物、臭氧和紫外線、銀與超聲波、載銀樹(shù)脂國(guó)家及地區(qū)國(guó)家及地區(qū)ClCl2 2ClOClO2 2O O3 3UVUV國(guó)家及地區(qū)國(guó)家及地區(qū)ClCl2 2ClOClO2 2O O3 3UVUV澳大利亞澳大利亞+ + +意大利意大利+奧地利奧地利+ + + +日本日本+比利時(shí)比利時(shí)+ + +中國(guó)澳門(mén)中國(guó)澳門(mén)+巴西巴西+ +荷蘭荷蘭+ + + +保加利亞保加利亞+ +挪威挪威+中國(guó)中國(guó)+ +南

21、非南非+ +捷克捷克+ +西班牙西班牙+ +芬蘭芬蘭+ + +瑞典瑞典+ +法國(guó)法國(guó)+瑞士瑞士+ +德國(guó)德國(guó)+ +英國(guó)英國(guó)+ + +匈牙利匈牙利+ +美國(guó)美國(guó)+ + + +愛(ài)爾蘭愛(ài)爾蘭+ +一些國(guó)家及地區(qū)的水消毒方法一些國(guó)家及地區(qū)的水消毒方法 氯 消 毒 法1774瑞典scheele發(fā)現(xiàn)氯元素1785年用于消毒降低產(chǎn)褥熱1896年開(kāi)始用于飲用水消毒，因效果好、價(jià)廉在世界范圍內(nèi)普及1970年代發(fā)現(xiàn)DBPs,引起廣泛爭(zhēng)議，但無(wú)更好的替代品，因此仍然廣泛應(yīng)用液氯（ Cl2）氯氣在常溫下加壓68個(gè)大氣壓即成，儲(chǔ)存于鋼瓶中。減壓時(shí)揮發(fā)成氣體，通過(guò)加氯器，將氯與水配成氯溶液再投入水中。價(jià)廉，效果可靠。但有

22、強(qiáng)烈急性毒性。應(yīng)防止泄漏。漂白粉CaCl(ClO)（bleaching powder）氯化石灰，含雜質(zhì)，其有效成分為有效氯。一般商品漂白粉含有效氯35%，保存不當(dāng)有效氯極易損失（有效氯少于5%時(shí)不能用 ）。使用方便，小量水應(yīng)用。漂白粉精Ca(ClO)2 (calcium hypochlorite)精制氯化，有效氯含量可達(dá)70%，有粉劑與片劑，性質(zhì)較穩(wěn)定。氯消毒劑種類(lèi)（液態(tài)氯、無(wú)機(jī)氯、有機(jī)氯） 二氯異氰尿酸鈉(C3O3N3NaCl2) 商品名“優(yōu)氯凈”，含有效氯6264.5%。 性質(zhì)極穩(wěn)定。消毒效果好，但價(jià)格較貴， 只能用于小量水消毒。 次氯酸鈉(NaClO) 將氯氣通入氫氧化鈉溶液或電解食鹽溶

23、液可產(chǎn)生，含有效氯1215%。需消耗能源，適于無(wú)液氯供應(yīng)地區(qū)。 二氧化氯(ClO2) 淡黃綠色氣體，強(qiáng)氧化劑，效果快而好，不產(chǎn)生DBPs，是一種有前途的水消毒劑。 氯的消毒作用氯的消毒作用通過(guò)通過(guò)HClO產(chǎn)生產(chǎn)生。HClO是小的中性分子，極易穿過(guò)是小的中性分子，極易穿過(guò)細(xì)菌的細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)菌內(nèi)部，通過(guò)細(xì)菌的細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)菌內(nèi)部，通過(guò)Cl原子的氧化作用，破壞細(xì)菌磷酸原子的氧化作用，破壞細(xì)菌磷酸丙糖巰基酶活性導(dǎo)致細(xì)菌死亡。而丙糖巰基酶活性導(dǎo)致細(xì)菌死亡。而ClO帶負(fù)電，不能靠近帶負(fù)電的細(xì)帶負(fù)電，不能靠近帶負(fù)電的細(xì)菌，很難起消毒作用。菌，很難起消毒作用。 HClO的殺菌能力比的殺菌能力比ClO大大80倍倍

24、.。 氯消毒機(jī)理氯消毒機(jī)理氯的水解：C12十 H20 H-十C1-十HClO 次氯酸的離解：HClO H+ 十ClO PH值HClO (%)ClO-(%)4100.0 0.05 99.7 0.36 96.8 3.27 75.224.88 23.276.89 2.997.110 0.399.711 0.0399.97影響氯消毒的因素 水的性質(zhì) pH值:酸性環(huán)境下殺菌能力強(qiáng)。 水溫:水溫升高，殺菌作用也增強(qiáng) 水中雜質(zhì):能與氯作用而消耗氯；水中懸浮物除消耗氯外，還可將細(xì)菌包裹在內(nèi)而影響殺菌效果。應(yīng)先經(jīng)過(guò)處理，才能保證氯消毒的效果。 病原體種類(lèi) 無(wú)芽胞菌抵抗力較低，尤其是G-腸道致病菌。 G+菌抵抗力

25、較G-細(xì)菌強(qiáng)，細(xì)胞壁較厚。 有芽胞菌、結(jié)核桿菌、立克氏體對(duì)氯的抵抗力強(qiáng)。 腸道病毒的抵抗力一般比腸道細(xì)菌強(qiáng)，但不同的病毒對(duì)氯抵抗力差別很大。 各種包囊對(duì)氯的抵抗力強(qiáng)。 加氯量與接觸時(shí)間 消毒時(shí)，加氯量必須滿(mǎn)足水中雜質(zhì)消耗的氯量(需氯量)，并在充分的接觸時(shí)間后，還余留有一定的氯量(余氯量)，才能保證消毒的可靠。 加氯量=需氯量+余氯量 氯消毒劑量和接觸時(shí)間存在著一定關(guān)系。即接觸時(shí)間長(zhǎng)，消毒劑量小，接觸時(shí)間短，消毒劑量大。據(jù)此可得出濃時(shí)積公式CntK 。這兩個(gè)因素雖可互相調(diào)節(jié)，但亦不可無(wú)限的過(guò)大過(guò)小或過(guò)長(zhǎng)過(guò)短，如劑量過(guò)小，時(shí)間再長(zhǎng)也達(dá)不到消毒目的，反之亦然。因此，一般游離余氯不宜低于0.3mg/L

26、， 接觸時(shí)間不應(yīng)短于15min。目前氯消毒技術(shù)存在的問(wèn)題：1）消毒副產(chǎn)物問(wèn)題： 自上世紀(jì)70年代發(fā)現(xiàn)氯消毒產(chǎn)生有“三致作用”消毒副產(chǎn)物三鹵甲烷以后，對(duì)氯消毒產(chǎn)生的消毒副產(chǎn)物成為各國(guó)關(guān)注的熱點(diǎn)。越來(lái)越多的消毒副產(chǎn)物如三鹵甲烷、鹵乙酸、鹵代腈、鹵代醛等在飲用水中被發(fā)現(xiàn)。三鹵甲烷和鹵乙酸由于其強(qiáng)致癌性已成為控制的主要目標(biāo)，而且也分別代表了揮發(fā)性和非揮發(fā)性的兩類(lèi)消毒副產(chǎn)物。 美國(guó)專(zhuān)門(mén)有消毒劑和消毒副產(chǎn)物法(D/DBPsRULE)對(duì)氯消毒劑和消毒副產(chǎn)物進(jìn)行了規(guī)定。 我國(guó)國(guó)標(biāo)生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GB 5749-2006)規(guī)定三氯甲烷不高于60g/L。在衛(wèi)生部生活飲用水衛(wèi)規(guī)范中對(duì)三鹵甲烷、鹵乙酸、亞氯酸鹽、

27、三氯乙醛都作了規(guī)定。建設(shè)部制定的城市供水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(CJ/T 2062005)也對(duì)消毒副產(chǎn)物作了嚴(yán)格規(guī)定。 因此為了控制消毒副產(chǎn)物，對(duì)消毒技術(shù)的優(yōu)化十分必要。 水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)消毒劑和消毒副產(chǎn)物的規(guī)定比較 單位：mg/L 三鹵甲烷鹵乙酸余氯氯胺二氧化氯亞氯酸鹽溴酸鹽美國(guó)0.0800.060440.81.00.01中國(guó)0.1000.0600.70.01注：中國(guó)的規(guī)定摘自注：中國(guó)的規(guī)定摘自城市供水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)城市供水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（CJ/T 2062005) 目前氯消毒技術(shù)存在的問(wèn)題：2）消毒效率問(wèn)題： 從上世紀(jì)70年代起，飲用水中不斷發(fā)現(xiàn)新的病源微生物，如微小似病毒、賈第蟲(chóng)、軍團(tuán)菌和隱孢子蟲(chóng)等。飲用水中越來(lái)越多的

28、致病微生物種類(lèi)對(duì)飲用者健康構(gòu)成直接威脅，而且部分新型致病微生物如隱孢子蟲(chóng)等不能被氯殺死。為了保證飲用水的安全性，特別是考慮將來(lái)飲用水的直接飲用，采用更有效的消毒技術(shù)十分必要。目前氯消毒技術(shù)存在的問(wèn)題：3）管網(wǎng)水質(zhì)生物穩(wěn)定性問(wèn)題： 由于出廠水中存在可生物降解有機(jī)物(Biodegradable Organic Matter，縮寫(xiě)為BDOM)，成為管網(wǎng)中異養(yǎng)細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖所需的營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)，使出廠水中未被消毒殺死的細(xì)菌或其他途徑進(jìn)入給水管網(wǎng)的細(xì)菌重新生長(zhǎng)(Regrowth或aftergrowth)。部分細(xì)菌隨機(jī)附著在管壁上利用營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)生長(zhǎng)而成生物膜。 管壁生物膜可能成為管壁腐蝕和結(jié)垢的誘因。生物膜的老化脫

29、落會(huì)惡化水質(zhì)，使用戶(hù)水水色度和濁度上升，細(xì)菌數(shù)增加，致病菌和條件致病菌生長(zhǎng)，最終惡化水質(zhì)。管壁結(jié)垢和腐蝕會(huì)降低管網(wǎng)過(guò)水能力，增加二級(jí)泵站動(dòng)力消耗，引起水在管道里的跑冒滴漏，嚴(yán)重時(shí)造成爆管事故。因此，作為營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)的有機(jī)物存在于給水管網(wǎng)中將給管網(wǎng)和管網(wǎng)水質(zhì)帶來(lái)嚴(yán)重影響，即使管網(wǎng)中余氯量很高也很難完全控制細(xì)菌的再生長(zhǎng)。消毒技術(shù)的改進(jìn) 為了保證飲用水的安全性，包括微生物指標(biāo)和消毒副產(chǎn)物指標(biāo)將越來(lái)越嚴(yán)格，因此有必要對(duì)消毒技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)。目前可行方法有：（1）優(yōu)化氯消毒 因?yàn)槁认臼乾F(xiàn)階段的主體消毒技術(shù)，而且可以預(yù)計(jì)在短期內(nèi)不會(huì)有根本變化，因此對(duì)氯消毒進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化十分必要。手段包括：1）對(duì)清水池設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)

30、；2）以氯和氯胺消毒有機(jī)組合的方式；3）多點(diǎn)加氯；4）采用統(tǒng)合式IDDF模型作為氯消毒設(shè)計(jì)框架（Integrated Disinfection Design Frameworks）。（2）采用紫外線消毒 紫外線是指電磁波波長(zhǎng)處于200 380nm的光波，一般分為三個(gè)區(qū)，即UVA（315 380nm）、UVB(315 280nm)、UVC（200 280nm）。低于200nm的遠(yuǎn)紫外線區(qū)域稱(chēng)為真空紫外線，極易被水吸收，因此不能用于消毒。用于消毒的紫外線是UVC區(qū)，即波長(zhǎng)為200 280nm的區(qū)域，特別是254nm附近。 紫外線消毒機(jī)理與前面的氧化劑不同，是利用波長(zhǎng)254nm及其附近波長(zhǎng)區(qū)域?qū)ξ⑸?/p>

31、物DNA的破壞，阻止蛋白質(zhì)合成而使細(xì)菌不能繁殖。 由于紫外線對(duì)隱孢子蟲(chóng)的高效殺滅作用和不產(chǎn)生副產(chǎn)物，紫外線消毒在給水處理中顯示了很好的市場(chǎng)潛力。 紫外線的滅菌作用最早在20世紀(jì)初由英國(guó)學(xué)者貝納德和莫加報(bào)道，真正開(kāi)始應(yīng)用為二十世紀(jì)六十年代。早期主要是低壓汞燈（LP），九十年代中壓汞燈（MP）和脈沖汞燈（P-UV）得到研究、應(yīng)用。 紫外線消毒技術(shù)在飲用水處理中的應(yīng)用自1993在美國(guó)Milwaukee市爆發(fā)隱孢子蟲(chóng)病后倍受青睞，因?yàn)槁认静荒苡行珉[孢子蟲(chóng)卵囊，而研究發(fā)現(xiàn)紫外線對(duì)隱孢子蟲(chóng)卵囊有很好殺滅效果。而且在常規(guī)消毒劑量范圍內(nèi)（40mJ/cm2）紫外線消毒不產(chǎn)生有害副產(chǎn)物，因此在西方發(fā)達(dá)國(guó)家應(yīng)

32、用實(shí)例在近幾年增加十分迅速，特別是在小型水廠。為此國(guó)際紫外線協(xié)會(huì)（IUVA）在1999年成立。 美國(guó)對(duì)新技術(shù)在飲用水處理中的應(yīng)用歷來(lái)比較遲緩、保守，但對(duì)紫外技術(shù)的應(yīng)用則采取了出乎以外的快速行動(dòng)。 美國(guó)環(huán)保局在實(shí)驗(yàn)室證實(shí)紫外消毒對(duì)隱孢子蟲(chóng)的滅活有效后僅僅5年就批準(zhǔn)了紫外線消毒在飲用水中的應(yīng)用。大型水廠如西雅圖水廠今年將建成紫外消毒系統(tǒng)，紐約自來(lái)水廠2006年建成了紫外線消毒系統(tǒng)。 紫外線消毒的優(yōu)點(diǎn)：1）對(duì)致病微生物有廣譜消毒效果、消毒效率高；2）對(duì)隱孢子蟲(chóng)卵囊有特效消毒作用；3）不改變水的理化性質(zhì)，不產(chǎn)生有毒、有害副產(chǎn)物；4）能降低嗅、味和降解微量有機(jī)污染物；5）占地面積小、消毒效果受水溫、pH

33、影響小。U-V TubeU-V Sterilizer紫外線消毒的缺點(diǎn)主要有：1）沒(méi)有持續(xù)消毒效果、需與氯配合使用；2）石英管壁易結(jié)垢，降低消毒效果；3）消毒效果受水中SS和濁度影響較大；4）被殺滅的細(xì)菌有可能復(fù)活；5）據(jù)知，腺病毒需要紫外高劑量才能有效滅活；6）國(guó)內(nèi)使用經(jīng)驗(yàn)較少。（3）采用二氧化氯和臭氧消毒 為了滅活兩蟲(chóng)（賈第蟲(chóng)和隱孢子蟲(chóng)）、減少氯代消毒副產(chǎn)物，采用二氧化氯和臭氧消毒成為新的選擇之一。二氧化氯有以下優(yōu)點(diǎn)：1）殺菌效果好、用量少，作用快，消毒作用持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，可以保持剩余消毒劑量；2）氧化性強(qiáng)，能分解細(xì)胞結(jié)構(gòu)，并能殺死孢子；3）能同時(shí)控制水中鐵、錳、色、味、嗅；4）受溫度和pH影響

34、小；5）不產(chǎn)生三鹵甲烷和鹵乙酸等副產(chǎn)物。臭氧消毒有以下優(yōu)點(diǎn)：1）殺菌效果好、其殺菌、殺芽胞、殺病毒效果均較氯好，用量少，作用快；2）能同時(shí)控制水中鐵、錳、色、味、嗅；3）不產(chǎn)生鹵代消毒副產(chǎn)物。 因此二氧化氯消毒在我國(guó)某些水廠已經(jīng)開(kāi)始得到應(yīng)用，臭氧消毒也在中水回用中有所應(yīng)用。 二氧化氯消毒的缺點(diǎn)：1）二氧化氯消毒產(chǎn)生無(wú)機(jī)消毒副產(chǎn)物亞氯酸根離子(ClO2-)和氯酸根離子(ClO3-)，二氧化氯本身也有害，特別是在高濃度時(shí)，因此美國(guó)EPA消毒劑和消毒副產(chǎn)物法和我國(guó)建設(shè)部的城市供水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（報(bào)批稿）對(duì)此都有規(guī)定。2）另外二氧化氯的制備、使用也還存在一些技術(shù)問(wèn)題，二氧化氯發(fā)生過(guò)程操作復(fù)雜，試劑

35、價(jià)格高或純度低，二氧化氯的運(yùn)輸、儲(chǔ)藏的安全性較差，因此國(guó)內(nèi)盡管目前二氧化氯在小規(guī)模的給水廠有應(yīng)用，但大型水廠還未見(jiàn)使用的報(bào)道。 臭氧消毒的缺點(diǎn)：1）臭氧是將干燥空氣或氧氣通過(guò)高壓放電而制得，臭氧分子不穩(wěn)定，易自行分解，在水中保留時(shí)間很短，小于30分鐘，因此不能維持管網(wǎng)持續(xù)的消毒效率，不能儲(chǔ)存需現(xiàn)制現(xiàn)用；2）而且臭氧消毒產(chǎn)生溴酸鹽、醛、酮和羧酸類(lèi)副產(chǎn)物，其中溴酸鹽在水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中有規(guī)定，醛、酮和羧酸類(lèi)副產(chǎn)物部分是有害健康的化合物，部分使管網(wǎng)水生物穩(wěn)定性下降，因此臭氧消毒在使用中受到一定的限制。3）對(duì)于大、中型管網(wǎng)系統(tǒng)，采用臭氧消毒時(shí)必須依靠氯來(lái)維持管網(wǎng)中持續(xù)的消毒效果。 因此從發(fā)展的角度看，在氯、紫

36、外線、二氧化氯和臭氧等主流消毒技術(shù)中，紫外線及其組合消毒技術(shù)由于其消毒效率高，不產(chǎn)生消毒副產(chǎn)物或產(chǎn)生的消毒副產(chǎn)物少在給水處理中將有很好的前途。 主要去除濁度與細(xì)菌主要去除濁度與細(xì)菌 對(duì)有機(jī)污染（天然的或人工合成對(duì)有機(jī)污染（天然的或人工合成) )與氨氮去除效與氨氮去除效果差、不能勝任。果差、不能勝任。 受污染水源水經(jīng)常規(guī)的混凝、沉淀及過(guò)濾工藝受污染水源水經(jīng)常規(guī)的混凝、沉淀及過(guò)濾工藝只能去除水中有機(jī)物只能去除水中有機(jī)物2030； 預(yù)氯化產(chǎn)生的鹵代物在混凝、沉淀及過(guò)濾處理預(yù)氯化產(chǎn)生的鹵代物在混凝、沉淀及過(guò)濾處理中不能得到有效去除；中不能得到有效去除； 常規(guī)工藝不能有效去除水中氯化致突變物前體常規(guī)工藝

37、不能有效去除水中氯化致突變物前體物，使出水氯化后的致突變活性有所增加；物，使出水氯化后的致突變活性有所增加； 在氯化消毒過(guò)程中，氯與水中的有機(jī)物反應(yīng)產(chǎn)在氯化消毒過(guò)程中，氯與水中的有機(jī)物反應(yīng)產(chǎn)生三鹵甲烷生三鹵甲烷(THMs)(THMs)和其它鹵化副產(chǎn)物。和其它鹵化副產(chǎn)物。2.2 飲用水常規(guī)處理工藝的缺陷 3、飲用水的非常規(guī)處理技術(shù)3.1 深度處理技術(shù)3.2 預(yù)處理技術(shù)3.3 強(qiáng)化常規(guī)處理技術(shù) 深度處理指在常規(guī)處理工藝以后，采用適當(dāng)?shù)奶幚矸椒ǎ瑢⒊Ｒ?guī)處理工藝不能有效去除的污染物或消毒副產(chǎn)物的前體物加以去除，提高和保證飲用水水質(zhì)?；钚蕴课?臭氧氧化臭氧活性炭 生物活性炭膜技術(shù)催化氧化技術(shù)3.1 深

38、度處理技術(shù) 活性炭對(duì)有機(jī)物的去除主要靠微孔活性炭對(duì)有機(jī)物的去除主要靠微孔吸附作用，主要去除吸附作用，主要去除溶解性有機(jī)物、臭溶解性有機(jī)物、臭味、微污染物質(zhì)味、微污染物質(zhì)等。活性炭可使等。活性炭可使Ames試試驗(yàn)陽(yáng)性的水變?yōu)殛幮运?。?yàn)陽(yáng)性的水變?yōu)殛幮运?但活性炭吸附性能受其本身特性和但活性炭吸附性能受其本身特性和吸附質(zhì)性質(zhì)的影響，且隨炭使用時(shí)間的吸附質(zhì)性質(zhì)的影響，且隨炭使用時(shí)間的延長(zhǎng)，吸附效果也會(huì)發(fā)生變化。延長(zhǎng)，吸附效果也會(huì)發(fā)生變化。 活性炭吸附是目前完善常規(guī)處理工活性炭吸附是目前完善常規(guī)處理工藝去除有機(jī)污染物最成熟有效的方法之藝去除有機(jī)污染物最成熟有效的方法之一，實(shí)施方便，目前已有多處實(shí)際應(yīng)

39、用一，實(shí)施方便，目前已有多處實(shí)際應(yīng)用，同時(shí)經(jīng)常作為應(yīng)急手段使用。，同時(shí)經(jīng)常作為應(yīng)急手段使用。 臭氧可將臭氧可將大分子有機(jī)物分解成分子大分子有機(jī)物分解成分子較小的中間產(chǎn)物。較小的中間產(chǎn)物。利用臭氧氧化去除水利用臭氧氧化去除水中的有機(jī)污染物應(yīng)視水體所含的有機(jī)物中的有機(jī)污染物應(yīng)視水體所含的有機(jī)物性質(zhì)來(lái)確定，若能與其它的方法聯(lián)合使性質(zhì)來(lái)確定，若能與其它的方法聯(lián)合使用，取長(zhǎng)補(bǔ)短，方能有效地凈化飲用水用，取長(zhǎng)補(bǔ)短，方能有效地凈化飲用水中的有機(jī)污染物。中的有機(jī)污染物。 臭氧將水中一部分有機(jī)物氧化成臭氧將水中一部分有機(jī)物氧化成COCO2 2和和H H2 2O O，將有機(jī)大分子分解成小分子，改變其分子結(jié)構(gòu)將有機(jī)

40、大分子分解成小分子，改變其分子結(jié)構(gòu)形態(tài)，提供了有機(jī)物進(jìn)入較小孔隙的可能性，形態(tài)，提供了有機(jī)物進(jìn)入較小孔隙的可能性，改善了有機(jī)物的改善了有機(jī)物的可吸附性；可吸附性；同時(shí)可使大孔內(nèi)與同時(shí)可使大孔內(nèi)與炭表面的有機(jī)物得到氧化分解，減輕了活性炭炭表面的有機(jī)物得到氧化分解，減輕了活性炭的負(fù)擔(dān)，使活性炭可以充分吸附未被氧化的有的負(fù)擔(dān)，使活性炭可以充分吸附未被氧化的有機(jī)物。機(jī)物。 因此采取因此采取先臭氧氧化后活性炭吸附先臭氧氧化后活性炭吸附，在活，在活性炭性炭吸附中又繼續(xù)氧化吸附中又繼續(xù)氧化，這樣可以揚(yáng)長(zhǎng)避短，這樣可以揚(yáng)長(zhǎng)避短，可以使活性炭的吸附作用發(fā)揮得更好。可以使活性炭的吸附作用發(fā)揮得更好。 臭氧和活性炭

41、聯(lián)用歷史悠久，最初是在臭氧和活性炭聯(lián)用歷史悠久，最初是在19611961年德國(guó)的年德國(guó)的DusseldorfDusseldorf市的市的AmstardAmstard水廠開(kāi)水廠開(kāi)始使用的。目前歐洲和美國(guó)等一些國(guó)家均開(kāi)始始使用的。目前歐洲和美國(guó)等一些國(guó)家均開(kāi)始將兩者結(jié)合使用并取得了較好的效果。我國(guó)先將兩者結(jié)合使用并取得了較好的效果。我國(guó)先后在北京田村山水廠、燕山石化公式水廠、九后在北京田村山水廠、燕山石化公式水廠、九江石化總廠等多家單位建成了臭氧活性炭處理江石化總廠等多家單位建成了臭氧活性炭處理設(shè)施，并且取得較好的處理效果。設(shè)施，并且取得較好的處理效果。 在實(shí)際工程應(yīng)用中，在實(shí)際工程應(yīng)用中，活性炭

42、一般放在整個(gè)活性炭一般放在整個(gè)處理工藝的最后，臭氧的位置卻十分靈活。處理工藝的最后，臭氧的位置卻十分靈活。 (1)提高出水水質(zhì)，可以增加水中溶解提高出水水質(zhì)，可以增加水中溶解性有機(jī)物的去除效率；性有機(jī)物的去除效率； (2)延長(zhǎng)活性炭的再生周期，減少運(yùn)行延長(zhǎng)活性炭的再生周期，減少運(yùn)行費(fèi)用；費(fèi)用； (3)水中氨氮可以被生物轉(zhuǎn)化為硝酸鹽水中氨氮可以被生物轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，從而減少了后氯化的投氯量，降低了，從而減少了后氯化的投氯量，降低了三鹵甲烷的生成量。三鹵甲烷的生成量。 前提條件：前提條件：避免預(yù)氯化處理，否則微生避免預(yù)氯化處理，否則微生物不能在活性炭上生長(zhǎng)。物不能在活性炭上生長(zhǎng)。 該方法是在多年來(lái)活

43、性炭在飲用水該方法是在多年來(lái)活性炭在飲用水處理的應(yīng)用實(shí)踐中產(chǎn)生的?，F(xiàn)除德國(guó)外處理的應(yīng)用實(shí)踐中產(chǎn)生的?，F(xiàn)除德國(guó)外，法國(guó)、荷蘭、瑞士、前蘇聯(lián)等國(guó)家有，法國(guó)、荷蘭、瑞士、前蘇聯(lián)等國(guó)家有許多水廠也已采用生物活性炭作為飲用許多水廠也已采用生物活性炭作為飲用水處理的生產(chǎn)工藝，它代表了水處理的生產(chǎn)工藝，它代表了當(dāng)今世界當(dāng)今世界飲用水處理的發(fā)展方向飲用水處理的發(fā)展方向。 可有效去除水中的可有效去除水中的嗅味、色度、消毒副產(chǎn)嗅味、色度、消毒副產(chǎn)物前體、其它有機(jī)物和微生物物前體、其它有機(jī)物和微生物。用于凈水處理。用于凈水處理的膜分離法主要有反滲透、納濾、超濾。的膜分離法主要有反滲透、納濾、超濾。 由于產(chǎn)水量小，成

44、本高，在我國(guó)膜分離技由于產(chǎn)水量小，成本高，在我國(guó)膜分離技術(shù)主要用于特種水處理。術(shù)主要用于特種水處理。 隨著膜成本的下降，膜性能的提高和膜污隨著膜成本的下降，膜性能的提高和膜污染研究的深入，膜工藝在美國(guó)、日本、歐洲已染研究的深入，膜工藝在美國(guó)、日本、歐洲已經(jīng)進(jìn)入實(shí)用化階段，一批以膜工藝為核心的水經(jīng)進(jìn)入實(shí)用化階段，一批以膜工藝為核心的水廠紛紛投入使用。廠紛紛投入使用。v較傳統(tǒng)的沉淀法能高效地進(jìn)行固液分離，出水水較傳統(tǒng)的沉淀法能高效地進(jìn)行固液分離，出水水質(zhì)良好。質(zhì)良好。v由于活性污泥濃度的增大和污泥中特效菌的出現(xiàn)由于活性污泥濃度的增大和污泥中特效菌的出現(xiàn)，提高了生化反應(yīng)速率。，提高了生化反應(yīng)速率。v

45、可使微生物完全截留在生物反應(yīng)器內(nèi)，運(yùn)行靈活可使微生物完全截留在生物反應(yīng)器內(nèi)，運(yùn)行靈活穩(wěn)定，操作管理方便，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。穩(wěn)定，操作管理方便，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。v有利于難生物降解有機(jī)物的去除，有利于增殖生有利于難生物降解有機(jī)物的去除，有利于增殖生長(zhǎng)緩慢的硝化菌的截流與生長(zhǎng)，增加了有機(jī)物的長(zhǎng)緩慢的硝化菌的截流與生長(zhǎng)，增加了有機(jī)物的水力停留時(shí)間。水力停留時(shí)間。v都在高容積負(fù)荷、低污泥負(fù)荷下運(yùn)行，剩余污泥都在高容積負(fù)荷、低污泥負(fù)荷下運(yùn)行，剩余污泥量少，降低了污泥處理費(fèi)用。量少，降低了污泥處理費(fèi)用。v占地空間小，應(yīng)用范圍廣。占地空間小，應(yīng)用范圍廣。 膜生物反應(yīng)器膜生物反應(yīng)器 以以TiOTiO2 2、鈦白粉

46、作催化劑，利用光源鈦白粉作催化劑，利用光源的能量氧化水中有機(jī)物的能量氧化水中有機(jī)物( (包括細(xì)菌包括細(xì)菌) )等。等。 氧化能力極強(qiáng)，對(duì)水中多種氧化能力極強(qiáng)，對(duì)水中多種微量有機(jī)微量有機(jī)物物、自來(lái)水中常見(jiàn)的多種、自來(lái)水中常見(jiàn)的多種氯化有機(jī)物氯化有機(jī)物均均有很好的去除效果。可大大降低水中的有很好的去除效果?？纱蟠蠼档退械挠袡C(jī)優(yōu)先控制污染物濃度、水的有機(jī)優(yōu)先控制污染物濃度、水的UVUV吸光吸光度和度和CODCODMnMn 該法與傳統(tǒng)的臭氧氧化法相比，設(shè)該法與傳統(tǒng)的臭氧氧化法相比，設(shè)備簡(jiǎn)單，效果好，因此在飲用水深度凈備簡(jiǎn)單，效果好，因此在飲用水深度凈化方面具有良好的化方面具有良好的應(yīng)用前景應(yīng)用前景。

47、 但由于同常規(guī)工藝相比費(fèi)用高，經(jīng)但由于同常規(guī)工藝相比費(fèi)用高，經(jīng)濟(jì)上難以承受，因此近期內(nèi)只可能用于濟(jì)上難以承受，因此近期內(nèi)只可能用于中、小型凈水器，至今國(guó)際上尚無(wú)光催中、小型凈水器，至今國(guó)際上尚無(wú)光催化氧化法實(shí)際應(yīng)用于飲用水深度處理的化氧化法實(shí)際應(yīng)用于飲用水深度處理的報(bào)道。主要難題是確定長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中報(bào)道。主要難題是確定長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中催化劑的中毒情況以及尋求理想的再生催化劑的中毒情況以及尋求理想的再生方法。方法。 水中的微小泡核在超聲波作用下被激水中的微小泡核在超聲波作用下被激化，表現(xiàn)為泡核的振蕩、生長(zhǎng)、收縮及化，表現(xiàn)為泡核的振蕩、生長(zhǎng)、收縮及崩潰等一系列動(dòng)力學(xué)過(guò)程。崩潰等一系列動(dòng)力學(xué)過(guò)程。 該

48、法具有該法具有少污染或無(wú)污染、設(shè)備簡(jiǎn)單少污染或無(wú)污染、設(shè)備簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還有殺菌消毒功效，是一等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還有殺菌消毒功效，是一種很種很有潛力有潛力的水處理新技術(shù)。但現(xiàn)階段的水處理新技術(shù)。但現(xiàn)階段超聲空化技術(shù)主要用在實(shí)驗(yàn)室小水量的超聲空化技術(shù)主要用在實(shí)驗(yàn)室小水量的處理研究中，尚處于基礎(chǔ)研究階段。處理研究中，尚處于基礎(chǔ)研究階段。 活性炭?jī)r(jià)格比較貴，對(duì)有機(jī)物的吸附去除作用活性炭?jī)r(jià)格比較貴，對(duì)有機(jī)物的吸附去除作用受其自身吸附特性和吸附容量的限制，限制了受其自身吸附特性和吸附容量的限制，限制了活性炭方法的推廣應(yīng)用活性炭方法的推廣應(yīng)用； 盡管臭氧可以破壞一些有機(jī)物的結(jié)構(gòu)，達(dá)到消盡管臭氧可以破壞一些有機(jī)

49、物的結(jié)構(gòu)，達(dá)到消除一些有機(jī)污染物的危害，但它同時(shí)也可能產(chǎn)除一些有機(jī)污染物的危害，但它同時(shí)也可能產(chǎn)生一些中間污染物，而且也有部分有機(jī)物是不生一些中間污染物，而且也有部分有機(jī)物是不易被氧化的。易被氧化的。 總之，既然飲用水深度凈化技術(shù)也不能完全解決水質(zhì)污染，并且深度處理費(fèi)用較高，是否可以考慮采用一些預(yù)處理技術(shù)來(lái)彌補(bǔ)它們的不足是目前人們關(guān)心的問(wèn)題。 深度處理工藝的缺陷深度處理工藝的缺陷 預(yù)處理通常是指在預(yù)處理通常是指在常規(guī)處理工藝前面常規(guī)處理工藝前面，采，采用適當(dāng)物理、化學(xué)或生物的處理方法，將水中用適當(dāng)物理、化學(xué)或生物的處理方法，將水中的污染物進(jìn)行初級(jí)去除，同時(shí)可以使常規(guī)處理的污染物進(jìn)行初級(jí)去除，同

50、時(shí)可以使常規(guī)處理更好地發(fā)揮作用，減輕常規(guī)處理和深度處理的更好地發(fā)揮作用，減輕常規(guī)處理和深度處理的負(fù)擔(dān)，改善和提高飲用水水質(zhì)。負(fù)擔(dān)，改善和提高飲用水水質(zhì)。3.2 預(yù)處理技術(shù) 氯氣預(yù)氧化：氯氣預(yù)氧化：在水泥水輸送過(guò)程中或進(jìn)在水泥水輸送過(guò)程中或進(jìn)入常規(guī)處理工藝構(gòu)筑物之前，投加一定入常規(guī)處理工藝構(gòu)筑物之前，投加一定量氯氣預(yù)氧化可以控制因水泥污染生成量氯氣預(yù)氧化可以控制因水泥污染生成的的微生物和藻類(lèi)微生物和藻類(lèi)在管道內(nèi)或構(gòu)筑物的生在管道內(nèi)或構(gòu)筑物的生長(zhǎng)，同時(shí)也可以氧化一些有機(jī)物和長(zhǎng)，同時(shí)也可以氧化一些有機(jī)物和提高提高混凝效果混凝效果并減少混凝劑使用量。并減少混凝劑使用量。 可能造成處理后可能造成處理后水

51、的毒理學(xué)安全性下水的毒理學(xué)安全性下降降。 高錳酸鉀氧化預(yù)處理：高錳酸鉀氧化預(yù)處理：能有效的降低水能有效的降低水的致突變活性，對(duì)移碼突變物前體物也的致突變活性，對(duì)移碼突變物前體物也有較好的去除效果；有較好的去除效果； 紫外光氧化預(yù)處理：紫外光氧化預(yù)處理：能有效減少水中有能有效減少水中有機(jī)污染物數(shù)量；機(jī)污染物數(shù)量； 臭氧預(yù)處理：臭氧預(yù)處理：可以通過(guò)破壞有機(jī)污染物的可以通過(guò)破壞有機(jī)污染物的分子結(jié)構(gòu)以達(dá)到改變污染物性質(zhì)的目的分子結(jié)構(gòu)以達(dá)到改變污染物性質(zhì)的目的 生物預(yù)處理的目的就是去除那些常規(guī)生物預(yù)處理的目的就是去除那些常規(guī)處理方法不能有效去除的污染物，如處理方法不能有效去除的污染物，如可可生物降解的有

52、機(jī)物，人工合成的有機(jī)物生物降解的有機(jī)物，人工合成的有機(jī)物和氨氮、亞硝酸鹽氮、鐵和錳和氨氮、亞硝酸鹽氮、鐵和錳等。等。 既可以充分發(fā)揮微生物對(duì)有機(jī)物去除既可以充分發(fā)揮微生物對(duì)有機(jī)物去除作用，又可以增加生物處理帶來(lái)的飲用作用，又可以增加生物處理帶來(lái)的飲用水可靠性，如生物處理后的微生物、顆水可靠性，如生物處理后的微生物、顆粒物和微生物的代謝產(chǎn)物等都可以通過(guò)粒物和微生物的代謝產(chǎn)物等都可以通過(guò)后續(xù)處理加以控制。后續(xù)處理加以控制。 目前生物預(yù)處理大多采用目前生物預(yù)處理大多采用生物膜生物膜的方的方法。其形式主要是法。其形式主要是淹沒(méi)式生物池淹沒(méi)式生物池。微污。微污染源水生物預(yù)處理工藝是利用染源水生物預(yù)處理工

53、藝是利用填料填料作為作為生物載體，微生物在曝氣充氧的條件下生物載體，微生物在曝氣充氧的條件下生長(zhǎng)繁殖，富集在填料表面上形成生物生長(zhǎng)繁殖，富集在填料表面上形成生物膜，溶解性的有機(jī)污染物與生物膜接觸膜，溶解性的有機(jī)污染物與生物膜接觸過(guò)程中被吸附、分解和氧化，氮氨被氧過(guò)程中被吸附、分解和氧化，氮氨被氧化或轉(zhuǎn)化成高價(jià)形態(tài)的硝氮，所以該法化或轉(zhuǎn)化成高價(jià)形態(tài)的硝氮，所以該法又可稱(chēng)為又可稱(chēng)為生物接觸氧化生物接觸氧化工藝。工藝。 飲用水的生物預(yù)處理在飲用水的生物預(yù)處理在歐洲應(yīng)用較歐洲應(yīng)用較普遍普遍，我國(guó)目前正處于，我國(guó)目前正處于推廣階段推廣階段。采用。采用的反應(yīng)器全是生物膜型的，區(qū)別之處就的反應(yīng)器全是生物膜型

54、的，區(qū)別之處就在于生物池內(nèi)的生物填料。在于生物池內(nèi)的生物填料。 生物池內(nèi)的生物填料生物池內(nèi)的生物填料是生物預(yù)處理工是生物預(yù)處理工藝的關(guān)鍵要素之一。目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用較為藝的關(guān)鍵要素之一。目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用較為廣泛的填料有廣泛的填料有蜂窩狀填料蜂窩狀填料、軟性填料軟性填料、半軟性填料半軟性填料和和彈性立體填料彈性立體填料等；等； 如何改進(jìn)生物填料的形式，并有效發(fā)如何改進(jìn)生物填料的形式，并有效發(fā)揮填料自身的一些作用，同時(shí)盡量避免揮填料自身的一些作用，同時(shí)盡量避免負(fù)面的影響。既要考慮運(yùn)行的方便，又負(fù)面的影響。既要考慮運(yùn)行的方便，又要考慮處理的效果，同時(shí)更多從經(jīng)濟(jì)方要考慮處理的效果，同時(shí)更多從經(jīng)濟(jì)方面考慮，是今后

55、飲用水微污染生物處理面考慮，是今后飲用水微污染生物處理技術(shù)的一個(gè)研究思路。技術(shù)的一個(gè)研究思路。 國(guó)外利用粉末活性炭去除水源水中國(guó)外利用粉末活性炭去除水源水中色和嗅昧色和嗅昧物質(zhì)，已取得成功的經(jīng)驗(yàn)和較好的去除效果。其物質(zhì)，已取得成功的經(jīng)驗(yàn)和較好的去除效果。其投加量的多少與水的濁度大小和產(chǎn)生嗅味物質(zhì)的投加量的多少與水的濁度大小和產(chǎn)生嗅味物質(zhì)的濃度有關(guān)；濃度有關(guān)； 國(guó)內(nèi)正處于研究中，目前實(shí)際應(yīng)用較少，由國(guó)內(nèi)正處于研究中，目前實(shí)際應(yīng)用較少，由于粉末活性炭投加后，將參與混凝沉淀過(guò)程，因于粉末活性炭投加后，將參與混凝沉淀過(guò)程，因此將混在混凝沉淀污泥中。鑒于目前無(wú)很好的回此將混在混凝沉淀污泥中。鑒于目前無(wú)很

56、好的回收再生利用方法，只能作收再生利用方法，只能作一次性使用一次性使用，所以粉末，所以粉末活性炭作為預(yù)處理的活性炭作為預(yù)處理的費(fèi)用相對(duì)較高費(fèi)用相對(duì)較高，目前還難推，目前還難推廣應(yīng)用。廣應(yīng)用。 粘土特別是一些改性粘土，往往也是粘土特別是一些改性粘土，往往也是較好的較好的吸附材料吸附材料。其主要機(jī)理是粘土顆。其主要機(jī)理是粘土顆粒對(duì)水中有機(jī)物的粒對(duì)水中有機(jī)物的吸附作用和交換作用吸附作用和交換作用。同時(shí)，通過(guò)投加粘土也改善和提高了。同時(shí)，通過(guò)投加粘土也改善和提高了后續(xù)混凝沉淀效果。后續(xù)混凝沉淀效果。 但是大量粘土投加入混凝池中，也增但是大量粘土投加入混凝池中，也增加了沉淀池的加了沉淀池的排泥量排泥量，

57、給生產(chǎn)運(yùn)行帶來(lái)，給生產(chǎn)運(yùn)行帶來(lái)了一定困難。了一定困難。3.3 強(qiáng)化常規(guī)處理技術(shù) 強(qiáng)化混凝是指向水源水中投加強(qiáng)化混凝是指向水源水中投加過(guò)量的混凝過(guò)量的混凝劑劑并控制一定的并控制一定的pH值從而提高常規(guī)處理中值從而提高常規(guī)處理中天天然有機(jī)物然有機(jī)物(NOM)去除效果，最大限度地去除效果，最大限度地去除消毒去除消毒副產(chǎn)物的前體物副產(chǎn)物的前體物(DBPFP)，保證飲用水消毒副產(chǎn)保證飲用水消毒副產(chǎn)物符合飲用水標(biāo)推的方法。物符合飲用水標(biāo)推的方法。 強(qiáng)化措施通常包括三個(gè)方面：強(qiáng)化措施通常包括三個(gè)方面：絮凝藥劑性絮凝藥劑性能的改善能的改善；強(qiáng)化顆粒碰撞、吸附和絮凝設(shè)備的研強(qiáng)化顆粒碰撞、吸附和絮凝設(shè)備的研制和改

58、進(jìn)制和改進(jìn)；絮凝工藝流程的強(qiáng)化絮凝工藝流程的強(qiáng)化，如優(yōu)化混凝攪，如優(yōu)化混凝攪拌強(qiáng)度、縮短流程時(shí)間、確定最佳拌強(qiáng)度、縮短流程時(shí)間、確定最佳pH值等。值等。 采用各種采用各種改性濾料改性濾料代替?zhèn)鹘y(tǒng)過(guò)濾濾料代替?zhèn)鹘y(tǒng)過(guò)濾濾料，強(qiáng)化了吸附能力。改性涂料在與水中，強(qiáng)化了吸附能力。改性涂料在與水中各類(lèi)有機(jī)物接觸過(guò)程中產(chǎn)生了各類(lèi)有機(jī)物接觸過(guò)程中產(chǎn)生了強(qiáng)化學(xué)吸強(qiáng)化學(xué)吸附和氧化凈化附和氧化凈化功能，不但能凈化大分子功能，不但能凈化大分子和膠體有機(jī)質(zhì)，還可以大量吸附和氧化和膠體有機(jī)質(zhì)，還可以大量吸附和氧化水中可溶性有機(jī)物及部分離子，達(dá)到全水中可溶性有機(jī)物及部分離子，達(dá)到全面改善水質(zhì)的目的。面改善水質(zhì)的目的。 “天

59、然或合成沸石濾料天然或合成沸石濾料”、“陶粒濾料陶粒濾料” 主要包括改變主要包括改變加氯量和投加位點(diǎn)加氯量和投加位點(diǎn)，以減少，以減少“三致三致”DBPs的產(chǎn)生，以及使用的產(chǎn)生，以及使用ClO2，氯胺，氯胺，O3，UV等新型等新型消毒劑等。消毒劑等。 O3使用較廣泛，以歐洲尤其是法國(guó)為多，但使用較廣泛，以歐洲尤其是法國(guó)為多，但是其消毒效力持續(xù)時(shí)間有限，在我國(guó)管網(wǎng)普遍是其消毒效力持續(xù)時(shí)間有限，在我國(guó)管網(wǎng)普遍老化，材質(zhì)落后的情況下應(yīng)用有一定難度；老化，材質(zhì)落后的情況下應(yīng)用有一定難度；ClO2消毒效果非常好，而且尚未發(fā)現(xiàn)重要的有消毒效果非常好，而且尚未發(fā)現(xiàn)重要的有毒有害消毒副產(chǎn)物，目前存在的問(wèn)題是現(xiàn)場(chǎng)

60、制毒有害消毒副產(chǎn)物，目前存在的問(wèn)題是現(xiàn)場(chǎng)制備成本較高和安全性的問(wèn)題，一旦突破這兩個(gè)備成本較高和安全性的問(wèn)題，一旦突破這兩個(gè)瓶頸，有望成為瓶頸，有望成為首選消毒工藝首選消毒工藝；UV消毒目前更消毒目前更多的應(yīng)用于小區(qū)或住戶(hù)優(yōu)質(zhì)供水，大規(guī)模水廠多的應(yīng)用于小區(qū)或住戶(hù)優(yōu)質(zhì)供水，大規(guī)模水廠應(yīng)用的報(bào)道還不多。應(yīng)用的報(bào)道還不多。 消毒副產(chǎn)物是通過(guò)消毒劑和水中有消毒副產(chǎn)物是通過(guò)消毒劑和水中有機(jī)物反應(yīng)產(chǎn)生的，因此最大限度地去除機(jī)物反應(yīng)產(chǎn)生的，因此最大限度地去除水中有機(jī)物成為控制消毒副產(chǎn)物形成的水中有機(jī)物成為控制消毒副產(chǎn)物形成的重要手段。我國(guó)氯氣消毒將在今后很長(zhǎng)重要手段。我國(guó)氯氣消毒將在今后很長(zhǎng)時(shí)期作為飲用水主要