四、深度处理技术

深度处理技术是指在常规处理工艺之后，采用适当的物理、化学处理方法，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，从而提高和保证饮用水水质。深度处理能够对微量的影响水质安全的杂质起到很好的去除效果。另外，现在对直饮水需求的呼声越来越高，深度处理技术就显得更为重要。

1.吸附技术

以活性炭为主要吸附剂的吸附法，是目前国内外公认的在净化受污染水方面较为成熟和有效的措施之一。活性炭具有巨大的比表面积和发达的孔隙，用于给水处理，主要去除溶解性有机物、臭和味、微污染物质等。活性炭吸附性能受其本身特性和吸附质性质的影响，且随活性炭使用时间的延长，吸附效果也会发生变化。因此，活性炭吸附有机物具有明显的选择性，对绝大多数的极性较强的有机物，特别是危害较大的卤代烃的吸附效果不够理想。

活性炭技术经常与其他技术联用，如臭氧-活性炭联用技术、生物活性炭技术（biological activated carbon，BAC）等。

活性炭的多孔结构能有效地吸附水中的小分子有机物，除臭、脱色作用显著，但其对有机物吸附的选择性，使其对腐殖酸和人工合成有机物的吸附表现出竞争作用，对三卤甲烷前体物吸附效果不稳定。臭氧可以将水中一部分有机物氧化成CO₂和H₂O，将有机大分子分解成中间产物，改善有机物的可生化性及吸附性。臭氧的强氧化性与活性炭吸附作用相结合，较好地解决了活性炭对大分子和过小分子有机物的不能有效吸附的问题。其局限性在于，臭氧在破坏一些有机物结构的同时可能产生一些中间产物，水源经臭氧活性炭吸附深度处理，氯化后出水水质仍可能具有致突变性。

生物活性炭技术是多年来活性炭在对饮用水处理的应用基础上发展而来的，是将活性炭物理化学吸附、生物氧化降解技术合为一体的工艺。它可提高水中DOM的去除率，氧化氨氮成硝酸盐氮，减少投氯量，降低三卤甲烷的生成量，同时可延长活性炭的再生周期，降低运行费用。但附着在活性炭上的微生物会在水流冲刷作用下脱落，影响出水水质。

生物活性炭法的前提是避免预氯化，否则微生物就不能在活性炭上生长，从而失去生物氧化作用。目前生物活性炭被认为是饮用水处理中去除有机物的有效方法，并且在欧洲已得到普遍应用。但是活性炭的价格昂贵，生长有细菌的细小活性炭颗粒会在水力冲刷作用下，流入最后的氯化处理工序，由于附着在活性炭颗粒上的细菌聚体比单个的细菌细胞对消毒剂有更大的抗性，一般的氯化消毒往往难于杀死这些细菌。

2.高级氧化技术

高级氧化技术又称做深度氧化技术，以产生具有强氧化能力的羟基自由基（·OH）为特点，在高温高压、电、声、光辐照、催化剂等反应条件下，使大分子难降解有机物氧化成低毒或无毒的小分子物质。根据产生自由基的方式和反应条件的不同，可将其分为光化学氧化、催化湿式氧化、声化学氧化、臭氧氧化、电化学氧化、Fenton氧化等。

（1）光化学氧化法　由于反应条件温和、氧化能力强，光化学氧化法近年来迅速发展，但由于反应条件的限制，光化学法处理有机物时会产生多种芳香族有机中间体，致使有机物降解不够彻底，这成为了光化学氧化需要克服的问题。光化学氧化法包括光激发氧化法（如O₃/UV）和光催化氧化法（如TiO₂/UV）。

光激发氧化法主要以O₃、H₂O₂、O₂和空气作为氧化剂，在光辐射作用下产生·OH；光催化氧化法则是在反应溶液中加入一定量的半导体催化剂，使其在紫外光的照射下产生·OH，两者都是通过·OH的强氧化作用对有机污染物进行处理。

（2）催化湿式氧化法　催化湿式氧化法（catalystic wet air oxidation，CWAO）是指在高温（123～320℃）、高压（0.5～10MPa）和催化剂（氧化物、贵金属等）存在的条件下，将污水中的有机污染物和氨氮氧化分解成CO₂、N₂和H₂O等无害物质的方法。

（3）声化学氧化　声化学氧化目前有应用的技术主要指的是超声波的利用：一种是利用频率在15kHz～1MHz的声波，在微小的区域内瞬间高温高压下产生的氧化剂（如·OH）去除难降解有机物；另外一种是超声波吹脱，主要用于废水中高浓度的难降解有机物的处理。

（4）臭氧氧化法　臭氧氧化法主要通过直接反应和间接反应两种途径得以实现。其中直接反应是指臭氧与有机物直接发生反应，这种方式具有较强的选择性，一般是进攻具有双键的有机物，通常对不饱和脂肪烃和芳香烃类化合物较有效；间接反应是指臭氧分解产生·OH，通过·OH与有机物进行氧化反应，这种方式不具有选择性。

臭氧氧化法虽然具有较强的脱色和去除有机污染物的能力，但该方法的运行费用较高，对有机物的氧化具有选择性，在低剂量和短时间内不能完全矿化污染物，且分解生成的中间产物会阻止臭氧的氧化进程。

（5）电化学氧化法　电化学氧化法是指通过电极反应氧化去除污水中污染物的过程，该法也可分为直接氧化和间接氧化。直接氧化主要依靠水分子在阳极表面上放电产生的·OH的氧化作用，·OH亲电进攻吸附在阳极上的有机物而发生氧化反应去除污染物；间接氧化是指通过溶液中Cl₂/ClO^-的氧化作用去除污染物。电化学氧化对原水中的COD和氨氮都有很好的去除效果，缺点是能耗较大。

3.膜技术

膜分离是一种高效分离、浓缩、提纯、净化技术，它是一种严格的物理的和绝对的分离技术。利用膜处理技术可以提供以前饮用水处理设施从未达到的水质和可靠的保证。与其他生物水处理工艺相比，膜生物反应器不仅对SS、COD等去除效率高而且可以去除氨氮、细菌、病毒等，处理效率高，出水可直接回用。现有的膜技术中微滤（microfiltration，MF）、超滤（ultrafiltration，UF）、纳滤（nanofiltration，NF）和反渗透（reverse osmosis，RO）都能有效地去除水中的臭味、色度、消毒副产物前体及其他有机物和微生物，具有去除污染物范围广、不需投加药剂、工艺适应性强、处理规模可大可小、操作及维护方便、易于实现自动化等优点。

膜技术作为一种去除水中有机物和微生物的新工艺，是解决目前饮水水质不佳的有效途径。但由于膜技术要求对原水进行预处理及定期进行化学清洗，且仍然存在膜污染以及反渗透和纳滤浓缩物处理问题，使其运转费用较高。

4.空气吹脱（air stripping）

用填料塔进行曝气吹脱，是一种行之有效的处理含有可挥发性化合物的污染水源水的方法。空气吹脱又称气提，是从溶液中去除挥发性物质的技术。它采用亨利定律的原理，将气体（载气）通入水中，使之相互充分接触，使水中溶解气体和挥发性物质穿过气液界面，向气相转移，从而达到脱除污染物的目的。常用空气或水蒸气作载气，前者称为吹脱（气提），后者称为汽提。它是最简单的去除水中有机污染物的方法，能挥发去除的有机物包括苯、氯苯、二氯甲烷、四氯甲烷、氯二苯、三氯苯、三氯乙烯、四氯乙烯等。美国环保署曾提出水体中129种应优先控制的污染物名单，其中114种为有机污染物。在这114种应优先去除的污染物中，有31种可用吹脱去除。去除效果与接触时间、气液比、温度和蒸气压等因素有关。接触曝气塔已经被美国环保署列为去除挥发性有机物最为实用的技术。而将空气吹脱与气相炭吸附相结合，可以减少吹脱塔中含有的有机物废气对大气的污染。

本章小结

本章介绍了饮用水的相关背景知识、基本概念，对各种饮用水净化的方法进行了简单的综述。完成本章内容的学习后，要求熟悉饮用水的相关概念的定义、饮用水中的污染物分类及特点，理解饮用水中污染物的危害，熟悉国际饮用水标准的历史与特点，了解我国饮用水标准的历史与发展，理解我国饮用水标准的特点，掌握饮用水净化技术的分类及各种方法的基本概念。

习题

一、填空题

1.集中式供水水质应满足一些基本要求，首先，　　　　　　　　；其次，　　　　　　　　；此外，　　　　　　　　　。

2.水源水中的污染物主要包括　　　　污染物、　　　　污染和　　　　污染三大类，而在化学污染中，　　　　　污染上升为主要矛盾，成为危及人类健康及安全的主要因素。

3.世界三大饮用水水质标准是指　　　　　　　、　　　　　　和　　　　　　。

4.饮用水氯化消毒后的副产物主要有　　　　、　　　　两大类。

5.饮用水净化技术中，预处理方法按对污染物的去除途径不同可分为　　　　预处理技术、生物氧化预处理技术、　　　　预处理技术、　　　　法等；深度处理技术中，常见的有吸附技术、　　　　　技术、　　　　　技术、　　　　　技术、　　　　　　技术等。

二、名词解释

1.饮用水、集中式供水、分散式供水

2.微污染水源水、新兴污染物

3.环境内分泌干扰物

4.高级氧化技术

5.空气吹脱

三、简答题

1.饮用水中有哪些新兴污染物？它们的出现有什么危害？

2.水源水微污染对常规工艺净水系统的负面影响有哪些？

3.请列举WHO、欧盟、美国、日本、英国、加拿大、澳大利亚、俄罗斯等现行的饮用水标准的特点。

4.国际水质标准的发展趋势是怎样的？

5.我国饮用水标准GB 5749—2006有何特点？

6.饮用水净化传统工艺的强化手段有哪些？