二、强化常规处理工艺

强化常规处理工艺是指对传统工艺的加药、混凝、沉淀、过滤中任一环节进行强化或优化，从而提高对水中有机污染物，包括低分子溶解性有机污染物的净化效果。强化常规净水处理工艺是目前控制水厂出水有机物含量的经济有效的手段。常规工艺的强化包括强化混凝、强化沉淀和强化过滤。

1.强化混凝

常规给水处理工艺中对有机物去除起主要作用的是混凝工艺，其去除有机物的机理一是带正电的金属离子和带负电的有机物胶体发生电中和而脱稳凝聚；二是金属离子与溶解性有机物分子形成不溶性复合物而沉淀；三是有机物在絮体表面的物理化学吸附。

影响混凝效果的因素很多：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顺序等。强化混凝就是通过采取一定措施，确定混凝的最佳条件，发挥混凝的最佳效果，尽可能地去除能被混凝阶段去除的成分，特别是有机成分。凡是针对水源污染特征，通过修正和优化传统混凝方式（混凝机理）和条件，从而达到增强除浊、除臭、除藻、除有机污染物、除氯仿前质等效果的混凝，均可称为强化混凝。

由于近年水源受有机物污染严重，高浓度的有机物对水中胶体产生很强的保护作用，致使常规混凝效果变差。因此为提高常规混凝效果，在保证浊度去除率的同时提高水中有机物的去除率，强化混凝处理无疑是一个首选之法，其常用手段主要有：

①加大混凝剂投加量，消除有机物对无机胶体的影响；

②投加具有絮凝作用的新型有机或无机絮凝剂，增加吸附、架桥作用；

③调整pH，水的pH对有机物去除影响明显，一般有机物较多时，pH为5～6有利于形成腐殖酸、富里酸的聚合物；

④投加具有氧化、混凝综合作用，能有效去除水中有机物的新型水处理药剂；

⑤完善混合、絮凝等设施，从水力条件方面加以改进，使混凝剂能充分发挥作用。

2.强化沉淀

沉淀是水处理工艺中泥水分离的重要环节，其运行状况直接影响出水水质。由于水源水质的有机污染增加，水中除含有悬浮物和胶体外，又增加了大量低分子可溶性有机物、各种金属离子、盐类和氨氮等成分，它们是很难借助絮体的碰撞或架桥吸附被去除的。

资料表明，水的浊度与有机物关系十分密切，将水的浊度降低至0.5NTU以下，则有机物可能减少80%。所以提高沉淀池净化效果，降低出水浊度，是处理受污染水的一项重要技术措施。新的强化沉淀分离技术基于以下论点：一是高效新型高分子絮凝剂的应用，强化和增加了絮凝体的净化特性；二是改善沉淀水流流态，减小沉降距离，大幅度提高沉淀效率；三是提高絮凝颗粒的有效浓度，促进絮凝体整体网状结构的快速形成。当水进入沉淀区后，在水中很快形成悬浮状态的整体网状结构过滤层，进池原水通过该过滤层以自下而上的分离清水和自上而下浓缩絮凝泥渣的过程，实现对原水有机物进行连续性网捕、扫裹、吸附、共沉等一系列综合净化，达到强化常规工艺处理受污染水的目的。

传统的平流沉淀池构造简单，工作安全可靠，要求的运行管理水平较低，但其占地面积大、处理效率低，要想降低滤前水的浊度就要较大地增加沉淀池长度。浅池理论的出现使沉淀技术有了长足的进步，斜管沉淀池使沉淀效率得到了大幅度提高，但其可靠性远不如平流池。小间距斜板沉淀设备的发明改善了这一状况，它占地面积少，抗冲击负荷能力增强，出水水质稳定，沉后水浊度一般不超过3NTU，滤后水浊度接近0。

高密度澄清池与斜管沉淀池构造基本一致，其区别在于它将斜管沉淀池的活性污泥进行回流，增大了絮体有效浓度，在沉淀区中部形成高浓度（20～30kg/m³）悬浮絮凝层，辅加小间距斜板（斜管）沉淀设备，大幅度降低了沉淀池出水浊度，提高了对有机物的净化效果，具有处理效率高、占地面积小（池体面积只有一般澄清池的1/4）、节省混凝剂（约30%）、污泥易脱水、处理效果好（出水浊度可达0.2～1.0NTU）等优点。

3.强化过滤

滤池的主要功能是发挥滤料与脱稳胶体的接触凝聚作用，去除浊度、细菌。目前多数水厂采用廉价的石英砂作为滤料对水进行过滤处理，由于石英砂的净水机理主要是采用机械截留作用，对水中的悬浮物具有比较好的去除效果，而对溶解性污染物，如重金属离子、溶解性有机物等几乎没有去除作用。因此，为了改善滤池处理效果，确保供水水质，必须对滤池系统进行强化改进，主要有两种途径：一种是采取某些措施对现行的滤料表面进行改性处理，提高其去除污染物的能力，包括在滤料表面上培养繁殖微生物，利用微生物的生理活动，既保证滤池对浊度的去除效果，又能降解有机物、氨氮和亚硝酸盐氮；另一种是复合应用多种具有不同功能的滤料。

常见方法是采用生物活性快滤池，它是在不增加任何设施的情况下在普通滤池石英砂表面培养附着生物膜，用以处理微污染水源水。另外，对滤料的改进也是研究的重点。国内外近年来开发成功的各种改性滤料，是在传统滤料表面通过化学反应附加一层改性剂（活性氧化剂），它既可通过在滤料表面增加巨大比表面积而强化吸附作用，又可在与水中各类有机物接触过程中由表面涂料所产生的氧化作用发挥净化功能，不但能净化大分子和胶体有机物，同时还可以大量吸附和氧化水中各种离子和小分子可溶性有机物，达到全面改善水质的目的。国内研制成功的用天然活性载体代替传统石英砂滤料已应用于生产，如经氯化钠活化的沸石滤池的生产试验测试结果表明，三氯甲烷和四氯化碳的平均去除率分别达到52.7%和40.8%，氨氮的去除率达到50%左右，苯的去除率可达60%～70%，并能去除水中有害金属离子，去除效果明显优于石英砂滤料。

另外，选择合适的冲洗方法和冲洗强度，确保反冲洗既能有效冲去积泥，又不破坏滤料表面一定的生物膜；在滤池进水中保证存在足够的溶解氧以此来维持氨氮的硝化过程；取消滤前加氯工艺等，这些都是可采用的强化过滤的技术措施。滤速、滤层厚度与滤料粒径之比、助滤剂的使用以及滤料的选择均会影响过滤的效果。

强化过滤技术在运行管理方面有较大的困难，如要控制反冲洗强度，使其既能冲去积泥，又能保持一定的生物膜；另外，选择有利于细菌生长的滤料和控制滤池的微环境以利于生物膜成长也是技术难点。

4.强化消毒

传统氯化消毒工艺会产生多种消毒副产物，其导致的饮用水安全风险也越来越被人们重视，因此在保证消毒效果的前提下采用更安全、更高效的新型消毒剂（如臭氧、紫外线等）或是氯化消毒与新型消毒剂联用技术一直是研究的方向。

臭氧消毒技术，杀菌和杀灭病毒的效果好（杀灭微生物的效果为氯的600～3000倍）。臭氧作为一种强氧化剂，既能氧化水中的有机物也能氧化无机物，且与有机物作用后不产生卤代物，产生的有害物极少，能增加水中溶解氧，减少水中的BOD和COD，能脱色去臭、杀灭水中藻类，也能氧化或分解水中的铁、锰、色素、悬浮微粒、有机农药和洗涤剂等。臭氧具有极强的氧化能力和渗入细胞壁的能力，从而破坏细菌有机体链状结构而导致细菌的死亡，而且不产生“三致”产物，能明显改善水质。

紫外线用于水消毒，具有消毒快捷、彻底、不污染水质、运作简便、使用及维护的费用低等优点。据试验，高强度的紫外线彻底灭菌只需要几秒钟，而臭氧与氯消毒则需10～20min。一般大肠杆菌的平均去除率可达98%，细菌总数的平均去除率为96.6%。紫外线消毒不会造成任何二次污染，不残留任何有毒物质，不影响水的物理性质和化学成分。紫外线是目前世界上最先进、最有效、最经济的水体消毒方法，在经济发达国家已被广泛使用，目前在我国也越来越被重视。

总之，提高消毒效果，减少消毒副产物的生成是强化消毒工艺发展的方向。