生活饮用水处理技术及进展课件.ppt

1、生活饮用水处理技术南京农业大学工学院李坤权一、饮用水的重要性二、饮用水存在卫生问题三、水质处理技术四、地面水除藻技术生活饮用水处理技术一、饮用水的重要性p水是人类生存和经济发展的基础p水的生理功能p与水相关疾病p优质充足的生活用水，既能防病，又提高了人们的生活质量水是人类生存和经济发展的基础p 水为地球上的一切生物所必须，是生命之源。水的存在维持了生态系统的平衡，保证了人类获得所需的食物。p 人类生活中除了饮用水外，在保障个人卫生，改善环境卫生，绿化和改良环境气候等方面都需要水，工农业生产需水量更大，水成为基础性的自然资源和战略性的经济资源。p 饮用水的需要量由于地区气候、卫生设施状况和科学水

2、平等有较大差异；饮用水的水质、用量、水资源的科学合理利用和保护，是衡量一个国家经济发展水平，生活质量高低，卫生优劣的一项重要指标。二、水为人体生理功能所必需，体内二、水为人体生理功能所必需，体内水失衡将导致疾病水失衡将导致疾病p水在人体内的生理功能p人体维持生理功能所需的水的平衡量p人体水失衡的症状 水在人体内的生理功能p 水是人体构造的主要成分p 水作为营养物质的载体，参与食物的消化和吸收p 水作为代谢产物的溶剂，直接参与体内物质代谢及代谢产物的排泄，促进各种生理活动和生化反应p 调节体温p 润滑组织 人体维持生理功能所需的水的平衡量p 体内水的来源包括饮水、食物中的水及内生水三大部分。通常

3、每人每日饮水约1200mL，食物中含水约1000mL，内生水约300mL。内生水主要来源于蛋白质、脂肪和碳水化合物代谢时产生的水。每克蛋自质产生的代谢水为0.41克，脂肪为1.07克，碳水化合物为0.6克。体内水的排出以经肾脏为主，约占60%，其次是经皮肤、肺和粪便。成年人一日水的来源和排出量维持在2500mL左右。 人体水失衡的症状p 水缺乏症水缺乏症 水摄入不足或水丢失过多，可引起体内缺水，重度缺水可使细胞外液电解质浓度增加，形成高渗；细胞内水分外流，引起脱水。失水超体重20%时，会引起死亡。p 水过多及中毒水过多及中毒 如果水摄入量超过肾脏排出的能力，可引起体内水过多或引起水中毒，这种情

4、况多见于疾病，如肾脏疾病、肝脏病、充血性心力衰竭等。用甘油作为保水剂时，偶有发生。正常人中极少见水中毒。水中毒的临床表现为渐进性精神迟钝、恍惚、昏迷、惊厥等，严重者可引起死亡。三、污染的饮用水引起的疾病p水经口引起的疾病p接触水引起的疾病 水经口引起的疾病p 介水肠道传染病 介水传染病是通过饮用或接触受病原体污染的水而传播的疾病，又称水性传染病。其主要原因是水源受病原体污染后，未经妥善处理和消毒即供居民饮用，或处理后的饮用水在输配水和贮水过程中重新被病原体污染。地面水和浅井水都极易受病原体污地面水和浅井水都极易受病原体污染而导致介水传染病的发生。染而导致介水传染病的发生。 可经水传播的8种法定

5、传染病种法定传染病：即甲类传染病中的霍乱：乙类传染病中的病毒性肝炎（指甲型肝炎和戊型肝炎），脊髓灰质炎，细菌性和阿米巴痢疾，伤寒和副伤寒，钩端螺旋体病，血吸虫病；丙类传染病中的感染性腹泻病。介水传播疾病中又以其他感染性腹泻和细菌性及阿米巴性痢疾的发病人数最多。 水经口引起的疾病p化学性污染急慢性中毒 依通过水摄入体内化学污染物浓度的高低和时间，分为急性、慢性和远期（致癌、致畸、致突变）危害。其中世界历史上由水受工业有毒有害化学物质污染引起的公害病，如甲基汞引起的水俣病和由镉引起的痛痛病等，更是教训深刻。 水经口引起的疾病p地球性化学性疾病（水性地方病） 某些地区由于地球化学特征形成水中氟浓度太

6、低致儿童龋齿，水氟浓度太高致人群患氟斑牙、氟骨症（地氟病）；水碘浓度太低或太高致甲状腺疾病（地甲病）；水砷浓度太高致皮肤癌。 接触水引起的疾病p 血吸虫病、钩端螺旋体病患者多发生于接触该类病原体污染的水；游泳用水的污染可致人感染眼结膜炎、中耳炎和咽炎。四、充足优质的生活用水，既能防病，又可提高生活质量p 优质的饮用水水量充足，取用方便，有利于个人卫生习惯的形成，如洗手，若能坚持经常，则对肠道传染病和肠寄生虫病的控制有十分重要的作用。经常沐浴和洗衣服可预防皮肤病和体外寄生虫传播的疾病（如虱子传播的回归热和斑疹伤寒）。良好的生活用水供应对预防沙眼和结膜炎也有明显的作用。人们在享受优质饮水的同时，充

7、足的供水用于沐浴、洗衣、清洗炊具，环境清扫，可提高个人卫生和生活质量。二、饮用水安全存在的主要问题二、饮用水安全存在的主要问题p微生物污染p自来水厂常规水处理工艺受到挑战p消毒副产物带来新的污染p自来水管网污染p二次供水污染p突发饮用水卫生事件一、微生物污染p 1993年在全国26个省的180个县全面展开的饮用水卫生监测网的监测结果显示：饮用总大肠菌群超过3个/L水的人口数占总调查人数的51.8%，部分省如贵州、海南、安徽、广西、湖北等省的超标率（指超过I级水标准）均已超过60%。饮用水细菌总数超过1105个/L（100个/mL）的人口数占总调查人数的39.1%；部分省，如甘肃、广西、湖北、海

8、南、浙江等省的超标率也已超过60%。分散式供水的超标情况更为严重，总大肠菌群和细菌总数的超标率分别达到69.22和54.9%。此次调查结果显示，我国仍有53%的人口使用分散式供水，集中式供水中未经过任何处理的自来水也占到一半以上，由此造成了农村饮用水微生物指标的严重超标，也就不可避免地造成了肠道传染病的流行。p 当前，微生物污染仍为农村饮用水污染的主要类型，加强饮用水消毒工作是改善农村饮用水卫生状况的有效措施。二、自来水厂常规水处理工艺受到挑战p 长期以来，人们一直认为自来水是安全卫生的。但是，因为水污染，自来水屡屡受到影响，使人们对自来水的安全性提出质疑。近年来许多地区自来水存在有异味等问题

9、，给居民的日常生活造成了不便和恐慌。p 目前自来水的处理技术依然沿用一百年前的传统工艺即“混凝沉混凝沉淀一过滤一消毒一净化淀一过滤一消毒一净化”，将江河水或地下水简单加工成可饮用水。经过一百年的世纪洗礼，当代的水质现状与一百年前的水已当代的水质现状与一百年前的水已经截然不同了经截然不同了，传统的水处理工艺对降低浑浊度，去除水中悬浮物有较好的净化消毒作用，但对目前以有机污染为主的微污染，但对目前以有机污染为主的微污染，则不能彻底去除有机污染物、农药、环境内分泌干扰物和藻毒素，则不能彻底去除有机污染物、农药、环境内分泌干扰物和藻毒素，致使出厂水时有检出，甚至超标致使出厂水时有检出，甚至超标。三、消

10、毒副产物带来新的污染p 氯化消毒是我国沿用多年且仍然普遍采用的自来水消毒技术。近二十年来，人们逐渐发现在氯化消毒的同时，会产生一系列消毒副产物，其中大部分对人体健康构成潜在的威胁。p 现已发现氯化消毒副产物300多种，其中许多氯化副产物在动物实验中证明具有致突变性和（或）致癌性，有的还有致畸形和（或）神经毒性作用。我国许多研究证明，氯化饮用水的有机提取物，在Ames试验、小鼠骨髓微核试验中均具有致突变性；有的还证实具有潜在致癌性。p 由于氯消毒会产生大量副产物，许多消毒产品已用于饮用水消毒许多消毒产品已用于饮用水消毒。如二氧化氯、臭氧、紫外二氧化氯、臭氧、紫外等。但同样也会出现不同类型的消毒副

11、产物。如二氧化氯消毒，会产生亚氯酸盐、氯酸盐等副产物。臭氧消毒可能会产生溴酸盐、甲醛等副产物。这些副产物对健康也会产生危害。四、自来水管网污染p 我国大城市的输配水主管道许多是20世纪五六十年代安装配备的，经过半个世纪的氧化和腐蚀，由于物理、化学、电化学、微生物等的作用，在给水管道的内壁会逐渐形成不规则的给水管道的内壁会逐渐形成不规则的“生长环生长环”，且随着管龄的增长而不断增厚，使得过水断面面积减小、输水能力降低并严重污染水质，加之城市自来水管网年久失修，维护管理不力，管网渗漏高达管网渗漏高达20%以上，甚至以上，甚至40%，造成二次污染，造成二次污染，安全堪忧。安全堪忧。p 由于管网陈旧、

12、污染等问题，事件频发，在一定程度上抹杀了自来水部门为水质所做的一切努力。中国疾病控制中心对全国35个城市调查表明，出厂水经管网输送到用户自来水龙头，自来水水质合格率下降20%左右。五、二次供水污染p 随着城市化的发展，高层建筑迅速增加。高层建筑供水设施需通高层建筑供水设施需通过二次供水设施才能获得。过二次供水设施才能获得。通常，二次供水设施包括高、低位水箱、水泵、输水管道等设施。自来水首先进人低位水箱，然后通过水泵输送到高位水箱，再通过重力作用供给高层的各住户。由于管理不善，存放水时间长等，造成饮用水二次污染的情况普遍存在。p 二次供水污染的原因是多方面的，既与水质本身的性质有关，又与同水接触

13、的截面性质有关，也与外界许多条件相联系。水二次污染的实质是污染物在水中的迁移转化，这种迁移转化是一种物理、化学和生物学的综合作用过程。五、二次供水污染p 从目前调查的情况来看，造成二次供水污染的原因主要有：水设各内表面涂层渗出有害物质；贮水设备的设计大小不合理，使水在设备中的停留时间过长，影响饮用水水质；贮水设备的结构不合理；泄水管与下水管连接不合理，溢、泄水管与下水或雨水管线直接联通；水设备的位置选择不合适，周围环境脏、乱、差；贮水设各的配套不完善，如通气孔无防污染措施、入孔盖板密封不严密、埋地部分无防渗漏措施，溢泄水管出口无网罩等；二次供水系统管理不善，未定期进行水质检验，按规范进行清洗、

14、消毒，有的水池水面上还漂浮着杂质，有的水池内壁长满青苔，池底积满厚厚的淤泥，致使水质逐步恶化。六、突发饮用水卫生事件p 据解放日报2005年6月30日报道，从2001年到2004年，全国共发生水污染事故3988起，平均每年近1000起，每天23起。据人民网环保频道报道，自2005年11月l3日松花江水质污染事件以来，至2006年9月，我国共发生130多起与水有关的污染事故，平均每两至三天一起。 三、水质处理技术三、水质处理技术p 饮用水处理是给水工程的一个重要的组成部分。它的目的是对所选取的水源水进行适当的处理，去除水中对所选取的水源水进行适当的处理，去除水中的有害成分的有害成分，使处理后的水

15、满足生活饮用水的水质要求。p 饮用水处理涉及多种水处理技术。根据在水处理系统中的这些技术的使用位置和处理对象，可以将其分为常规处理、深度处理、预处理、纯净水处理、特殊处常规处理、深度处理、预处理、纯净水处理、特殊处理理等几大类水处理技术。三、水质处理技术三、水质处理技术p常规处理技术p深度处理技术p预处理技术p强化混凝技术p纯水和净水处理技术p特种水质处理技术一、常规处理技术p 饮用水常规处理技术简介p 饮用水常规处理技术及其工艺在20世纪初期就已形成雏形，并在饮用水处理的实践中不断得以完善。饮用水常规处理工艺的主要去除对象是水源水中的悬浮物、胶体物和病原微生物等。饮用水常规处理工艺所使用的处

16、理技术有混凝、混凝、沉淀、澄清、过滤、消毒沉淀、澄清、过滤、消毒等。由这些技术所组成的饮用水常规处理工艺目前仍为世界上大多数水厂所采用，在我国目前95%以上的自来水厂都是采用常规处理工艺，因此常规处理工艺是饮用水处理系统的主要工艺。一、常规处理技术p 混凝是向原水中投加混凝剂，使水中难于自然沉淀分离的悬浮物和胶体颗粒相互聚合，形成大颗粒絮体（俗称矾花）。p 沉淀使将混凝形成的大颗粒絮体通过重力沉降作用从水中分离。p 澄清则是把混凝与沉淀两个过程集中在同一个处理构筑物中进行。p 过滤是利用颗粒状滤料（如石英砂等）截留经过沉淀后水中残留的颗粒物，进一步去除水中的杂质，降低水的浑浊度。p 消毒是饮用

17、水处理的最后一步，向水中加人消毒剂（一般用液氯）来灭活水中的病原微生物 一、常规处理技术p 在以地表水为水源时，饮用水常规处理的主要去除对象是水中的悬浮物质、胶体物质和病原微生物，所需采用的技术包括混凝、沉淀、过滤、消毒，典型的以地表水为水源的净水厂处理工艺流程如图1所示。一、常规处理技术p 在以地下水为水源时，饮用水常规处理的主要去除对象是水中可能存在的病原微生物。对于不含有特殊有害物质（如过量铁、锰等）的地下水，饮用水处理只需进行消毒处理就可以达到饮用水水质要求。处理工艺流程见图2。一、常规处理技术p 饮用水常规处理工艺常规处理工艺对水中的悬浮物、胶体物和病原微生物悬浮物、胶体物和病原微生

18、物有很好的去除效果，对水中的一些无机污染物，如某些重金属离子和少量的有机物也有一定的去除效果。地表水水源水经过常规处理工艺处理后，可以去除水中的悬浮物和胶体物，出厂水的浊度可以降到lNTU以下（运行良好的出厂水浊度可在0.3NTU以下）。经过良好消毒的自来水可以满足直接饮用对微生物学的健康要求。饮用水常规处理技术及其工艺在过去的百年中对于保护人类饮水安全、促进社会经济的发展发挥了巨大的作用。 常规处理工艺的局限性p 在工业化不发达时期，天然水体很少受到人类活动的污染，水处理的主要对象是水中的泥沙和胶体物质，以及少量的病原微生物主要对象是水中的泥沙和胶体物质，以及少量的病原微生物。水源水经过常规

19、处理后就可以得到透明、无色、无臭、味道可口透明、无色、无臭、味道可口的饮用水的饮用水。p 随着工业和城市的发展，以及现代农业大量使用化肥和农药等，越来越多的污染物随着工业废水、生活污水、城市废水、农田泾流、大气降尘和降水、垃圾渗滤液等进入了水体，对水体形成了不同程度的污染，水中的有害物质的种类和含量越来越多。此时饮用水处理面临的问题，除了原有的泥沙、胶体物质和病原微生物外，主要有：有机污染物、高氨氮、消毒副产物、水质生物稳有机污染物、高氨氮、消毒副产物、水质生物稳定性等。定性等。 常规处理工艺的局限性p 有机污染是受污染水源水处理面临的首要问题。有机污染是受污染水源水处理面临的首要问题。人类合

20、成的有机物中的相当大的一部分会通过工业废水和生活污水进人水体；未经处理的生活污水中也含有大量的人体排泄的有机污染物；农田泾流中含有化肥、农药；近年来引起人们普遍关注的二噁英、内分泌干扰物质（环境激素）等污染物质也有可能存在于饮用水中。这些人工合成的和天然的有机物中有许多对人体健康有着毒理学影响，一些有机物（例如腐殖酸、富里酸等）还会在饮用水的处理过程中与所加入的消毒剂（例如氯）反应，生成具有“致突变、致畸、致癌”三致作用的消毒副产物，如三卤甲烷、卤乙酸等。对于有机污染物，常规水处理技术及其工艺的去除作用十分对于有机污染物，常规水处理技术及其工艺的去除作用十分有限，国内外的研究结果结果表明，常规

21、处理工艺只能去除水中有机物有限，国内外的研究结果结果表明，常规处理工艺只能去除水中有机物的的20%左右，左右，特别是对于水中溶解状的有机物，除了极少量的有机物会被吸附在矾花和滤料表面上，常规处理工艺基本上没有去除效果。 常规处理工艺的局限性p 未受到污染的水体中氨氮的含量本来是很低的，但是近年来由于水体被污染，不少地方地表水水源水中氨氮的质量不少地方地表水水源水中氨氮的质量浓度超过或经常超过饮用水水源水对氨氮的水质要求浓度超过或经常超过饮用水水源水对氨氮的水质要求（0.5mg/L）。我国许多水厂都采用折点氯化法进行消毒，对于氨氮过高的水源水，在加氯消毒时为了获得自由性余氯必须投加大量的氯来分解

22、氨氮，使水的加氯量大大增加。高的加氯量更加重了产生消毒副产物的问题。 常规处理工艺的局限性p 饮用水的水质生物稳定性问题是20世纪90年代提出的。理想的饮用水中应该不含有有机物，因此异养微生物无法在自来水中大量繁殖。传统的消毒理论认为，在已消毒的水中保持一定浓度的传统的消毒理论认为，在已消毒的水中保持一定浓度的剩余消毒剂的条件下，水中微生物无法再繁殖，从而保证自来水剩余消毒剂的条件下，水中微生物无法再繁殖，从而保证自来水在配水管网系统中的生物稳定性。在配水管网系统中的生物稳定性。但是近年来的研究表明，如果自来水中含有一定量的可以被异养微生物作为基质利用的有机物，则此种自来水为生物不稳定的水，即

23、使在水中保持一定浓度的剩余消毒剂，仍然存在着较高的微生物再繁殖的风险。特别是对于超大型城市配水管网和高位水箱，由于存在水的停留时间过长、剩余消毒剂被完全分解的可能性，生物稳定性差的饮用水更容易出现管网或水箱中微生物再繁殖的问题。 常规处理工艺的局限性p 另一方面，随着对于饮水与健康关系的研究的不断深入和生活水平的提高，人们对于饮用水水质的要求也在不断提高。例如，在我国卫生部颁布的于2007年1月1日实施的新的生活饮用水卫生标准中，设定了水质常规检测项目42项，非常规检测项目64项。与原来的生活饮用水卫生标准（GB5749-85）的35项指标相比较，检测项目增加了很多，并且许多项目的指标更加严格

24、。p 对于许多水源受到污染的水厂，常规处理工艺已经无法解决水源不断恶化、而饮用水水质标准不断提高的矛盾。必须在现有常规必须在现有常规处理技术与工艺的基础上，发展新的水处理技术与工艺。处理技术与工艺的基础上，发展新的水处理技术与工艺。二、深度处理技术p 当饮用水的水源受到一定程度的污染，又无适当的替代水源时，为了达到生活饮用水的水质标准，在常规处理的基础上，需要增设深度处理工艺。二、深度处理技术p活性炭吸附p臭氧氧化p生物活性炭p膜分离技术 活性炭吸附p 活性炭吸附是在常规处理的基础上去除水中有机污染物最有效最成熟的水处理深度处理技术。早在20世纪50年代初期，西欧和美国的一些以地表水为水源的水

25、厂就开始使用活性炭消除水中的色、臭。直到目前，西欧以地表水为水源的水厂绝大多数仍采用活性炭吸附，以去除水中的微量有机污染物、色、臭等，对于需要长年吸附运行的水厂，一般均采用粒状炭过滤，粉状炭主要用于季节性投加的场所。我国从20世纪70年代末、80年代初开始，也有少数水厂采用了粒状活性炭吸附深度处理技术。 活性炭吸附p 活性炭处理概念及其优缺点p 活性炭是一种具有较大吸附能力的多孔性物质,它是一种非极性吸附剂，对水中非极性、弱极性有机物质有很好的吸附能力，其吸附作用主要来源于物理表面吸附作用，如范德华力等。对于物理吸附，它的选择性低，可以多层吸附，脱附相对容易，这有利于活性炭吸附饱和后的再生。活

26、性炭在高温制备过程中，炭的表面形成了多种官能团，这些炭的表面形成了多种官能团，这些官能团对水中离子有化学吸附作用，因此活性炭也可以去官能团对水中离子有化学吸附作用，因此活性炭也可以去除多种重金属离子除多种重金属离子。其作用机理是通过络合鳌合作用，它的选择性较高，属单层吸附，并且脱附较为困难。 活性炭吸附p 活性炭依其外观形式，活性炭分为粒状炭（GAC）和粉状炭（PAC）两种。粒状炭多用于水的深度处理，其处理方式一般为粒状活性炭滤床过滤，经过一段时间吸附饱和后的活性炭被再生后重复使用。粉状炭多用于水的预处理，例如在混凝时投加到水中，吸附水中的有机物后在沉淀时与矾花一起从水中去除，所投加的粉状炭属

27、一次性使用，不再进行再生。与粉状炭相比，粒状与粉状炭相比，粒状炭过滤的处理效果稳定，出水水质好，炭过滤的处理效果稳定，出水水质好，吸附饱和后的活性炭可以再生重复使用，运行费用较低，因此水厂一般都使用粒状炭吸附技术。粒状炭的缺点是需单设炭滤池或滤罐，设备投资比粉状炭高。 活性炭吸附p 活性炭吸附对水中多种污染物有广泛的去除作用。活性炭可以有效去除引起水中臭味的物质，如土臭素（geosmin）、2-甲基异莰醇（MIB）等。对芳香族化合物、多种农药等有很好的吸附能力。对许多重金属离子，如汞、六价铬、镉、铅等也有较好的吸附效果。活性炭对水中致突变性物质有较好的去除效果，多项研究表明，致突变活性检测为阳

28、性的水经过活性炭吸附后致突变活性转为阴性。美国环保局（USEPA）推荐活性炭吸附技术作为提高地表水水源水厂处理水质的最佳实用技术。 活性炭吸附p 但是活性炭吸附也有一定的局限性。对于三卤甲烷类物质，活性炭的吸附容量较低，如果以三卤甲烷穿透作为活性炭滤床运行周期的终点，炭床的再生周期一般只有炭床的再生周期一般只有3个月左右，而炭床吸附有个月左右，而炭床吸附有机物的能力一般可以保持一年以上。活性炭对消毒副产物的前体机物的能力一般可以保持一年以上。活性炭对消毒副产物的前体物的去除作用也有限。物的去除作用也有限。试验研究表明，饮用水处理中活性炭吸附去除的有机物的分子量主要分布在5001000u（道尔顿

29、）之间，分子量过大的有机物无法进人活性炭的微孔吸附区，饮用水水源水中分子量较小的物质多含有较多的羧基、羟基等，分子的极性较强，因活性炭属于非极性吸附剂，对极性分子的吸附作用较差。 活性炭吸附p 活性炭在饮用水处理中的应用 饮用水深度处理饮用水深度处理 p 水源水常规处理粉状炭吸附消毒出厂水p 水源水常规处理臭氧氧化粉状炭吸附消毒出厂水p 水源水常规处理臭氧氧化生物活性炭消毒出厂水 饮用水物化预处理饮用水物化预处理 在饮用水物化预处理中，主要使用粉状炭吸附水中的有机物和有异臭、异味的物质，与混凝剂同时投加。对于季节性严重污染的水源水，可以设立投加粉状炭的水源水质恶化应急处理系统。 优质直饮水、纯

30、净水制备优质直饮水、纯净水制备 臭氧氧化p 臭氧是一种强氧化剂，它可以通过氧化作用分解有机污染物。臭氧在水处理中的应用最早是用于消毒，如20世纪初法国Nice城就开始使用臭氧。到20世纪中期，使用臭氧的目的转为去除水中的色、臭。20世纪70年代以后，随着水体有机污染的日趋严重，臭氧用于水处理的主要目的是去除水中的有机污染物。目前欧洲己有上千家水厂使用臭氧氧化作为深度处理的一臭氧氧化作为深度处理的一个组成部分个组成部分。我国从80年代开始，也有少数水厂使用了臭氧氧化技术。 臭氧氧化p 臭氧可以分解多种有机物、除色、除臭。但是因为水处理中臭氧的投加量有限，不能把有机物完全分解成二氧化碳和水，其中间

31、产物仍存在水中其中间产物仍存在水中。经过臭氧氧化处理，水中有机物上增加了羧基、羟基等，其生物降解性得到大大提高，如不加以进一步处理，容易引起微生物的繁殖。另外，臭氧处理出水再进行加氯消毒时，某些臭氧化中间产物更易于与氯反应，往往产生更多的三卤甲烷类物质，使水的致突变活性增加。因此，在饮用水处理中，臭氧氧化一般并不单独使用，或者是用于臭氧替代原有的预氯化，或者是在活性炭床前设置臭氧氧化与活性炭联合使用。 臭氧生物活性炭p 臭氧生物活性炭技术是在欧洲饮用水处理的实践中产生的。臭氧生物活性炭技术是在欧洲饮用水处理的实践中产生的。p 在20世纪70年代德国慕尼黑市的Dohne水厂，在以预臭氧代替预臭氧

32、代替了原来的预氯化后了原来的预氯化后，在活性炭滤床中出现了明显的生物活性，从在活性炭滤床中出现了明显的生物活性，从而发展成为臭氧生物活性炭深度处理工艺。而发展成为臭氧生物活性炭深度处理工艺。在原有水厂普遍采用的预氯化处理的条件下，水中所含有的氯使微生物无法在活性炭床中大量生长。改为预臭氧后，臭氧氧化出水中有机物的可生物降解性大为提高，水中剩余臭氧可以被活性炭迅速分解，加之臭氧氧化出水中的溶解氧浓度较高（因臭氧化气体的曝气作用），使得臭氧后设置的活性炭床中生长了大量的细菌，生物分解水中可生物降解的有机物，由原有单纯进行吸附的活性炭床演变成为同时具有明显生物活性的活性炭床，因此这种活性炭技术被称之

33、为生物活性炭。 臭氧生物活性炭图所示为采用了臭氧生物活性炭技术的德国Dohne水厂处理工艺流程图。 臭氧生物活性炭p 工艺流程中臭氧氧化的主要目的是用最少量的臭氧尽可能多最少量的臭氧尽可能多的使水中不可生物降解的有机物变成可生物降解的有机物的使水中不可生物降解的有机物变成可生物降解的有机物，增加被处理水的可生物降解性，为生物活性炭中微生物的降解创造条件，并降低活性炭的物理吸附负荷。臭氧氧化的另外两个优点是可以对被处理水进行充氧和臭氧处理具有微絮凝作用。p 在生物活性炭床中，活性炭起着双重作用。首先，它是一种高效吸附剂高效吸附剂，吸附水中的污染物质；其次是作为生物载体，为微生物的附着生长创造条件

34、，通过这些微生物对水中可生通过这些微生物对水中可生物降解的有机物进行生物分解。物降解的有机物进行生物分解。由于生物分解过程比吸附过程的速度慢，因此要求炭床中的水力停留时间比单纯活性炭吸附的时间长。 臭氧生物活性炭p 与单纯采用活性炭吸附相比，生物活性炭具有以下优点：提高了出水水质，通过物理吸附（主要对非极性分子物质）和生物分解（主要对小分子极性物质）的共同作用，增加了对水中有机物的去除效果；降低了活性炭的吸附负荷，延长了活性炭的再生周期降低了活性炭的吸附负荷，延长了活性炭的再生周期，从而降低了处理的运行费用；氨氮可以被生物转化为硝酸盐；出水需氯量低，由此降低了消毒副产物的生成量。比单一使用臭氧

35、氧化法经济。比单一使用臭氧氧化法经济。 膜分离技术p 膜分离技术是从20世纪70年代开始发展起来的水处理新技术，在90年代得到飞速发展，目前被认为是最有前途的水处理技术。膜分离技术是一种以压力为推动力、利用不同孔径的膜进行水与水中颗粒物质（广义上的颗粒，可以是离子、分子、病毒、细菌、黏土、沙粒等）筛除分离的技术。根据膜孔径从大到小排列，可以把膜滤分为微滤、超滤、纳滤和反渗透4种。膜材料主要有乙酸纤维膜、芳香族聚酰胺膜、聚砜膜、聚丙烯膜、无机陶瓷膜等。膜组件的形式主要有板式、卷式、中空纤维、管式等。 膜分离技术p 微滤的孔径为零点几微米到几微米零点几微米到几微米，配合混凝剂的使用，能够去除水源水

36、中的悬浮颗粒、胶体物质和细菌，操作压力为0.1-0.2MPa。微滤可以替代饮用水常规处理的混凝、沉淀、过滤，在一个设备中实现常规工艺多个处理构筑物才能完成的净水效果。目前微滤技术已经成功地用于小型地表水净水厂。世界上最大规世界上最大规模为每天模为每天3万万t，我国也已建成数个每天几千吨规模的微滤膜净水厂。 膜分离技术p 超滤膜超滤膜的孔径在5nm0.1m之间，可以去除相对分子质量在300300000之间的大分子、细菌、病毒和胶体微粒，操作压力在0.11.0MPa。超滤被广泛用于从工业废水中回收有用物质，如造纸废水中回收木质素，洗毛废水中回收羊毛脂，电泳涂漆废水中回收电泳漆，食品工业废水中回收蛋

37、白、乳清等。在饮用水处理领域，大多数家用净水器（一般构成：粗滤-粒状活性炭-超滤）中都设有中空纤维超滤膜来截留水中的杂质颗粒和细菌。 膜分离技术p 反渗透膜的孔径最小，在23nm以下。除了水分子外，其他所有杂质颗粒（包括离子）都不能通过反渗透膜，因此反渗透膜分离得到的水为纯水反渗透膜分离得到的水为纯水。反渗透技术已经广泛用于海水淡化、苦咸水脱盐、工业给水高纯水的制备（电子工业用水、锅炉给水等），近年来近年来迅速发展起来的饮用纯净水、优质直饮水的核心技术迅速发展起来的饮用纯净水、优质直饮水的核心技术就是反渗透。就是反渗透。反渗透技术的操作压力较高，必须超过所处理水的渗透压。对于海水淡化，操作压力

38、一般在3MPa以上。对于用自来水制备饮用纯净水，操作压力一般在1MPa以下（根据原水含盐量、纯水收率、膜特性而确定）。 膜分离技术p 纳滤膜的孔径略大于反渗透膜，为几个纳米，操作压力也低于反渗透。纳滤可以截留二价以上的离子和其他颗粒，所透过的只有水分子和一些一价的离子（如钠、钾、氯离子）。纳滤可以用于生产直饮水，出水中仍保留一定的离子，比纯水有益于健康，并可降低处理费用。 膜分离技术p 优点：不需要投加药剂，去除的污染物范围广，可通过选用不同的膜实现预定的分离效果，运行可靠，设备紧凑、易于实现自动控制等。p 缺点：设备费和运行费高，运行中膜易堵塞，需要定期进行化学清洗，前处理要求较高，存在浓缩

39、液的处理与处置问题等。p 近年来随着膜材料价格的不断降低，膜分离技术在水处理应用中具有越来越强的竞争力。三、预处理技术p 预处理是针对传统工艺的缺陷，为了强化水处理工艺、改善处理出水水质，在常规处理工艺之前，采用一定的物理、化学或生物的方法，对水中污染物进行初步去除，特别是去除那些常规工艺不能有效去除的污染物，使常规工艺更好的发挥作用，减轻常规处理和深度处理的负担，更好地发挥水处理工艺的整体作用。p 预处理工艺可分为氧化法和吸附法，其中氧化法又可分为化学氧化法和生物氧化法。三、预处理技术p 当饮用水的水源水受到一定的污染，或者具有某些特殊性质时，在常规处理之前，需要先进行预处理，包括粗大悬浮物

40、和漂浮物的筛除、沉砂、高浊度水的预沉淀、原水储存、土层渗滤、曝气去除挥发型物质、粉状炭吸附、化学预氧化、生物预处理等。下面主要介绍用于受污染水源水处理的化学预氧化化学预氧化、生物预处生物预处理理技术。化学预氧化p预氯化p预臭氧 p高锰酸钾预氧化 化学预氧化p 预氯化 预氯化是饮用水处理中应用最为广泛的一种预氧化技术，目前仍为我国绝大多数水厂所采用。预氯化是在地表水的取水口或净水厂的入口处向水中加人一定量的氯，投加量在12mg/L（根据水质而定，对于受到污染的水源水预氯化的所需加氯量远高于此值）。由于氯是氧化剂，预氯化可以氧化分解水中的一部分有机物质，降低嗅味，增强混凝效果，去除氨氮（生成氯胺，

41、或者通过折点氯化而被破坏），可以控制微生物和藻类在取水口至水厂的管道中和在净水厂的处理构筑物中生长繁殖，并可起到一定的消毒杀菌效果。p 预氯化可以采用简单加氯法或折点氯化法。p 预氯化的缺点是当水源水中有机物含量较高时，投加的氯会与水中的有机物反应，生成三卤甲烷、卤乙酸等具有三致作用的消毒副产物。预臭氧p 由于臭氧比液氯具有更强的氧化能力，故可有效杀灭藻类、细菌、病毒等，同时能够快速氧化大分子难降解物，有较强的脱色、除臭能力。臭氧预氧化法可使水源水水化学耗氧量有一定程度的下降，对氧化三卤甲烷前体物有较好的效果。由于投加臭氧的成本较高，一般采用低剂量投加，在这种情况下，大部分投加的臭氧只能把大分

42、子有机物氧化为小分子有机物（如酮、醛、酸等），而不是将有机物彻底降解。这样就导致了处理出水溶解性的、可生化的有机物量比例得以提高。因此，如能将臭氧预氧化法与生物法结合起来，能起到优势互补的作用，反之，单纯的臭氧预氧化法由于可使出水溶解性有机物量提高，可能会导致最终出厂水中AOC的升高，管网细菌量升高，反而降低饮用水质。预臭氧p 预臭氧是为了避免预氯化产生氯代有机物的问题而采用的替代方法，已经在欧洲得到广泛的应用，在我国目前尚未采用。加入臭氧除了有前述的氧化、除嗅作用外，还可以增加水中有机物的可生物降解性，有利于后续的生物处理，如生物氧化预处理或生物活性炭。预臭氧液有一定的改善混凝的效果。预臭氧

43、的最大优点是不产生氯代有机物，但费用较高。此外，因臭氧在水中会迅速分解，此法不适于长距离输水管道的菌藻控制。高锰酸钾预氧化p 高锰酸钾预氧化曾是一种传统水处理预氧化技术，近年来由于我国水源水的污染日趋严重，高锰酸钾预氧化技术发展较快，现已经开发出高锰酸钾预氧化与混凝剂联合使用的复合药剂。高锰酸钾氧化不产生氯代副产物，高锰酸钾氧化不产生氯代副产物，氧化能力强，除臭效果好，高锰酸钾氧化后生成的二氧氧化能力强，除臭效果好，高锰酸钾氧化后生成的二氧化锰对高锰酸钾的氧化具有催化作用，同时又具有助凝化锰对高锰酸钾的氧化具有催化作用，同时又具有助凝作用，从而大大增强混凝效果。作用，从而大大增强混凝效果。该法

44、不需要增加新设备，运行费用低，便于根据原水水质情况调整投药量，有着良好的应用前景。 生物预处理p 生物预处理是指在常规净水工艺前增设生物处理工艺，借助于微生物的新陈代谢活动，对水中的氨氮、有机污染物、亚硝酸盐、铁、锰等污染物进行初步的去除，减轻常规处理和深度处理的负荷，通过综合发挥生物预处理和后续处理的物理、化学和生物的作用，努力提高处理后出水水质。 生物预处理p 众所周知，在废水处理中生物处理法是去除水中溶解状有机物的有效而经济的方法。随着饮用水水源污染问题的日趋严重，生物处理法也已经被开发成为处理受污染水源水的饮用水处理技术。p 生物预处理生物预处理主要依靠微生物的生命活动（氧化、吸附、生

45、物絮凝等）来去除水中的污染物。在这些微生物中，对净化水质起主要作用的绝大多数属于贫营养型微生物，具有世代周期长、繁殖缓慢的特性。为了保证处理效果和加快净化的效率，必须保证有足够的微生物量（生物浓度）。生物膜法生物膜法因微生物附着在载体填料上，相对而言能获得更稳定的生长环境，适合于世代周期长的微生物生存和繁殖，因而绝大多数的生物预处理都采用生物膜法的形式。 生物预处理p 能够有效去除水中可生物降解的有机物，减低消毒副产物的生成，提高水质的生物稳定性，降低后续常规处理的负荷，改善常规处理的运行条件（如降低混凝剂的投加量，延长过滤周期，减少加氯量等）。饮用水生物预处理可以去除进水中80%左右的可生物

46、降解有机物。 生物预处理p 能够有效去除水中的氨氮。 在生物预处理构筑物中氨氮在亚硝化菌的作用下先被生物转化为亚硝酸盐，再在硝化菌的作用下进一步转化为硝酸盐。生物预处理对氨氮去除率可以达到70%90%，采用生物硝化去除氨氮的预处理已经成为饮用水预处理的一个重要处理目的。 四、强化混凝技术p 强化混凝是指在混凝处理中投加过量的混凝剂、新型混凝剂或助凝剂、或者是其他的药剂，通过加强混凝与絮凝作用，使常规处理工艺尽可能多地去除水中的有机物和消毒副产物的前体物（主要指腐殖酸、富里酸等有机物）。四、强化混凝技术p 混凝所去除的有机物及其去除机理主要包括：胶体状有机物的吸附电中和与凝聚、混凝形成的金属氢氧

47、化物矾花的巨大比表面积对溶解有机物的吸附和共沉作用、腐殖酸和富里酸的聚合沉淀等。p 强化混凝提高对有机物的去除机理主要是加强混凝产生的絮体对有机物的吸附作用。实践表明，在相同加药量下，机械搅拌澄清池对有机物和消毒副产物前体物的去除效果要优于反应池一沉淀池工艺，其原因就是在机械搅拌澄清池中大量保持的矾花可以充分发挥其吸附作用，而反应一沉淀工艺中矾花形成后即被沉淀去除，其吸附潜力尚未完全发挥。四、强化混凝技术p 强化混凝的措施有：从铝盐混凝剂改为铁盐混凝剂铝盐混凝剂改为铁盐混凝剂（铁盐比铝盐更易于形成与腐殖酸和富里酸的聚合物），减低pH值（pH值为56的条件有利于形成腐殖酸、富里酸的聚合物），投加

48、有机或无机絮凝剂，采用具有絮凝作用的新型混凝药剂（如聚硅酸盐铁盐、聚硅酸盐铝盐等），增加混合与絮凝反应的时间，选用澄清工艺等。在混凝中同时进行高锰酸钾预氧化、粉状炭吸附在混凝中同时进行高锰酸钾预氧化、粉状炭吸附（如采用含有高锰酸钾、粉状炭、混凝剂的复合药剂）也可以起到强化混凝的效果，尽管其中还包括了氧化、吸附等作用。p 常规处理对水中溶解有机物的去除效果一般在10%20%，通过强化混凝可以把去除率提高到25%30%，具体效果依原水水质和强化混凝的措施而定。五、纯水和净水处理技术p 纯水和净水是有一定区别的。“纯水”这一术语来源于工业给水的纯水，即去除了水中一切杂质（包括各种离子）的水，水的纯度

49、用电导率表示。虽然饮用纯水对水的电导率要求并不需要像对电子工业、高压锅炉给水那样严格，但我国现行的饮用纯水行业标准中仍对水的电导率进行了严格的规定。尽管离子交换、蒸馏等技术在早期曾用于生产饮用纯水，目前生产纯水所普遍采用的核心技术是反渗透，其工艺流程如图4所示。p 用户使用饮用纯水的方式包括瓶装水（主要是作为饮料）、桶装水、净水屋、楼宇或小区专用饮水管道，家用纯水机等。五、纯水和净水处理技术五、纯水和净水处理技术p 饮用净水的含义实际上是指优质直饮水。按照生活饮用水水质标准的制定原则，凡符合该标准的自来水实际上都可以直接生饮。但是在实际操作中，为了提高直饮水的卫生学质量和具有较好的口感，又制定

50、了优质直饮水的水质标准。由于纯水中不含任何矿物质，长期饮用可能对人体健康产生不利影响，因此，优质直饮水并不要求必须是纯水。五、纯水和净水处理技术p 优质直饮水系统一般设在采用分质供水系统的楼宇或住宅小区中，它以市政自来水或当地的地下水为水源，再经过特殊的净化处理后.由专用管道送到用户家中。优质直饮水的处理系统有许多种，包括：另选用优质的地下水源和先进的消毒工艺，优水优用；“臭氧氧化一活性炭吸附一紫外线消毒或二氧化氯消毒”的饮用水深度处理工艺流程；“粗过滤-活性炭吸附-精细过滤-反渗透-臭氧消毒或紫外线消毒”的饮用纯水处理流程；把反渗透生产的纯水与纳滤生产的水（或活性炭出水）按比例勾兑成一定矿化