饮用水处理技术研究进展
饮用水中有机污染物光催化降解研究进展
饮用水中有机污染物光催化降解研究进展本文综述了TiO2光催化技术在饮用水有机物污染物降解处理中的应用研究进展，分析了存在的问题，展望了饮用水中有机污染物光催化降解材料研究的发展方向。
标签：光催化；饮用水；有机污染物1、引言饮用水污染对人类健康带来了严峻的挑战，据世界卫生组织（WHO）调查表明，全球有80%的疾病和50%的儿童死亡都与饮用水水质不良有关。
饮用水中的有机污染物主要来源于水源中天然存在的有机物（NOM）、人工合成有机物（SOC）、消毒副产物（DBPs）等，具有致癌、致畸和致突变等作用，威胁着饮用水安全，危害人类健康，因而有必要大力开展饮用水深度处理技术研发，有效去除饮用水中难降解有机污染物[1-4]。
光催化氧化技术作为一种新型环境保护技术，具有无二次污染，能耗低、反应快、操作简单、效率高等优点，逐渐成为饮用水深度处理中的研究热点。
TiO2因其无毒、廉价、稳定、来源丰富、氧化能力强及可以重复利用等特点[5-7]，使其成为最具潜力的绿色环保型光催化材料。
TiO2在光催化反应过程中，产生具有强氧化性的羟基自由基（·OH）及活性氧类（HO2·和O2·-），能有效降解饮用水中的天然有机物、人工合成有机物、消毒有机副产物等，并将其矿化为H2O、CO2和相应的无机离子（Cl-、Br-、SO42-、NO3-等），使饮用水达到深度净化效果[8-10]。
2、饮用水中天然有机物光催化降解研究天然存在的有机物主要为腐殖质（腐殖酸、富里酸和胡敏酸）。
它是饮用水消毒副产物的主要前体，其含量高低决定了饮用水中消毒副产物水平的高低。
He等[11]采用TiO2催化剂在光反應器中进行实验，在自然阳光照射下，探讨了催化剂负载量、PH值、初始浓度和光照时间等条件对腐殖酸（HA）去除效果的影响，结果表明，TiO2在自然阳光照射下可有效去除水中腐殖酸（HA）。
刘文等[12]以P-25型纳米TiO2作为催化剂，对富里酸（FA）进行了光催化氧化的实验研究，测得当FA初始浓度为9.42mg/L，TiO2投加量为0.3g/L，PH=7.00，光照40min时，FA的去除率达到98%。
消毒技术在饮用水处理上的研究进展
自来水经庞大 的地下管 网输送 到用水点的过程中会发生复杂的物 理、 化 好 的消毒 作用主要 是因 为次氯 酸具 有体 积小 ， 电荷中性 等优 势 ， 很容 易穿过 细胞壁 ， 同时其强氧化性 能够 损害细胞 膜， 释放蛋 白质、 氯基酸 因此 ， 饮用水的消毒是 一个至关重要的过程 ， 对 预防和控制 介水传染病 等物 质并且影 响多酶系统 ， 从而导 致 细菌死亡 。 在对病 毒的作用方面， 有 着非常重要的作用。 主要 是对病 毒核酸具 有致 死性 的危害。 实验 证明， ｐ Ｈ 值、 温度 、 接触时 常用 的消毒技 术可分为物 理消毒技 术和 化学 消毒技 术 。 物 理消毒 间、 加 氯量 以及水 中微 生物 的含量等 因素对于 氯化消毒 的效果 都有很 技 术是利 用冷冻 、 加 热、 照射等方 式破坏 生物 质的核酸 ， 从而达 到消毒 直接 的影响 。 根据工艺条件的不 同， 氯消毒 工艺还可 以细分为普通 氯化 折点氯消毒法 、 过量氯消毒法 几种工艺 。 的目 的， 例如 紫外 线消毒 、 超声波 消毒 、 微 电解毒等 方式 。 化 学消 毒是 消毒 法、 指 利 用一定的 药剂改 变水 质成分， 氧化 微 生物 机 能从而 达到 消毒 的目 氯化消 毒过程 中， 氯与水 反应 会有许 多副产物产生 ， 这些副产物 对 的， 例如臭氧消毒 、 氯化 消毒等。 人体 健康有很 大的危害。 通 常， 将水 中能 与氯形成氯化副产 物的有机 物 ２ 国 内外饮 用水 消毒 研 究现 状 称 之为有机前体物 ， 天然水中的有机前体 物主要是 腐殖酸类 ， 其次是 藻 我国用于饮用水消毒 的方法主要有二 氧化 氯消毒、 氯化消 毒、 紫外 类及其代谢产物 。 在 氯化 消毒过程 中， 腐殖质是形成氯化 副产物三 卤甲 消毒 、 臭氧消毒 等消毒 工艺 。 当前， 国内绝 大多数 的水厂采用 的消毒工 烷 （ 氯仿、 一溴 二氯甲烷 、 二溴一氯 甲烷 、 溴仿） 的主要 有机前体 物。 其 艺是传统 的混 合、 絮凝、 沉 淀、 过滤 、 氯消毒 的水处理工艺 。 尽管氯消毒 中氯仿具有最 高的含 量。 同时， 还 有一 些非 挥发性 卤代有机 物产生 ， 如 具有成 本低、 消毒 效果好等 优势， 但是在清除 水中的有机物效果方面并 卤乙酸、 卤乙腈、 卤代酚、 卤代酮、 卤代醛等等 。 不理想 ， 还会产生二十多种副产 物， 例如 卤乙酸、 三卤甲烷等 等， 这些副 在对氯化副 产物的 防治方面， 我 国也做 了许多工作 。 例如尽 可能 的 产物有 很强的致 癌作用， 严重危害着人类 的身体健康 ， 因此 氯化消毒副 选择有机前体含量低的水源 ， 加强混凝沉淀 和过滤等 净化措施 ， 防止藻 产物 引起 了 人们 的重视 。 经过 科学家 二十多年的研究 ， 基本 已经证实了 类在制 水构筑物 内生长等 等。 另外 ， 在 对氯化消毒 工艺的改进 上也做了 氯消毒能 够使原 水中产生 卤乙酸、 三 卤甲烷 、 卤乙腈、 卤代 酚、 卤代酮、 许多工作 ， 例 如取消预 氯化和避 免折点氯 消毒 ， 利用管 网中途 加氯 ， 从 卤代醛 、 卤代硝基 甲烷 等等具 有严重致癌 作用 的副产 物。 经过大量 的动 而减 少氯化 副产物的产生， 利用颗粒 活性炭对 水进行过 滤， 去除氯化副 物 实验 证 明， 氯仿 能够 致癌 ， 一溴二氯甲烷 和二溴一 氯甲烷 能够使 肝、 产物等 等。 肾中毒 。 美国等国家发现 ， 在 有机 卤代烃 含量高的地 区， 胃癌、 肝 癌等的 ３ ． ３ 二氧化氯消毒技术 二 氧化氯消 毒技 术是十九世纪 欧洲 一些 国家首先 发现的 。 但是 因 发病率 明显高于其他地 区。 尽管 我国对出厂水消毒副产物 的控制制 定了 详 细的标 准， 但 是长时 间的饮用带有这些具 有毒 副产物 的水， 还是有一 为制 造复杂 ， 价格 昂贵而被忽视 ， 没有发展起 来。 近些年 ， 为了降低氯化 定 的健 康风险存在 。 消毒 的危 害而寻找 新 的消毒剂 ， 从而 对二氧化 氯的研 究和应 用也 就 日 饮 用水的消毒工艺应该跟 上国际先进潮流 ， 与时俱进 ， 从而保障人 益增多。 二 氧化 氯是 一种 橙黄 色气体 ， 在热 水 中易分 解成 氯气、 氯 酸和 氧 民群众的生命健 康。 一成 不变的工艺只能在 历史进程 中逐 渐被淘汰 。 因 为氯消毒 工艺 的副 产物具 有很 高的致 癌性 ， 因此 如何 改善 氯化消 毒工 气。 二氧化 氯易溶于水 ， 形成黄绿 色的溶 液 ， 但是 并不与水进行 化学反 艺， 提高 其安全性 ， 或者寻找替 代氯化消毒 新技术 已经成 为日 后 消毒技 应 ， 敞开放 置时很 容易被光 分解 ， 因此 不宜贮 存。 另外 ， 二 氧化氯很 容 术的发展方向。 当前 ， 二氧化氯替 代液氯 用于饮用水消毒 和水处理 工作 易引起 爆炸 ， 当空气中浓 度高于百分之十或 在水中浓度高于百分之三十 已经是 大势所趋 ， 但是 受到设 备、 资金和技 术安 全等 因素 的限制 ， 目 前 时， 都具 有很强的爆 炸性 ， 因此在生 产中要 利用空气对二氧化 氯气体进 以降低其 浓度 。 实验表 明， 二 氧化 氯在酸 性条件下具有 很强的 还处于初 级阶段。 相信 在经济和科 技飞速 发展的时代 ， 不久的将 来 ， 原 行冲淡 ， 氧化性 ， 容 易透 过细胞膜 通过其强氧化 眭， 将微 生物细胞 内的 氨基酸进 有的液 氯消毒 会被优化的消毒工艺所代替。 行氧化破 坏 ， 进而控制其 蛋白质的合成 ， 从而达 到杀灭微生物 的 目 的。 ３ ， 常见饮 用 水消 毒技 术 ３ ． １ 臭氧 消毒技 术 二氧化氯 水溶液不会产生对人体 有很大危害的三卤甲烷 ， 其残 留生成物 臭氧是 一种常用的过 氧化物 类强氧化剂 ， 具 有很强 的杀 菌作用 ， 应 主要为水 、 氯化钠和微量的二氧化碳 、 有机糖 等无毒物质。 用十分广 泛。 和氯 相比 ， 臭氧的 杀菌速度要高六百 到三千 倍， 属于 急速 除此 之外， 二 氧化氯在除 嗅和脱色性能 上有很明显的优势 ， 明显优 杀菌， 同时还 对水中色、 臭、 味等 有机物以及铁、 锰等 金属离子有很 好的 于活性炭 、 紫外线和超 声波等传统除嗅 脱色方 式。 黄君 礼等通过研 究证 去除作用。 另外， 臭氧还 有助凝的功能。 明， 二氧化 氯对水 中的硫化氢 、 硫醇 、 二 甲基硫 酸 盐、 甲酸 、 草酸 、 乙二 有关臭氧的消毒 机理方面 的研 究非常多。 臭氧 是通过 自身分 解 ， 从 酸盐和 酚类都有很好 的氧化效 果。 而 产生 具有 强氧化能 力的新生 氧 。 臭氧首 先和细 胞壁 中存在 的脂类 双 ３ ． ４ 氯胺 消毒技术 键结 构起反应 ， 从而穿过细胞 壁进入细胞 壁的内部， 再 与结构 中的脂蛋 氯胺 消毒 技术是 一种运 行方便 ， 运行费用 比臭氧和 二氧化 氯低 的 白和内部脂多糖反应 ， 从 而改变细胞 的通透性 ， 导致 细胞溶解 并死亡。 种饮用水 消毒 技术。 利用氯胺 作为消毒剂 ， 产生 的副产 物要比氯产生 张征等通 过实验发现 ， 在低温 强酸 性的环境 下， 臭氧 具有最佳 的杀菌效 的副产物 少的 多， 能 够将三 卤甲烷产 量降低 至百分之七十 多， 对于 卤乙 果， 而在 大通气流量下杀菌效果 很差。 酸 的产生 也有很 强的抑制 作用。 另外 ， 在对 管网的腐蚀 程度方面 ， 氯 胺 臭氧消 毒 具有用 量少、 作用迅 速 、 杀菌 彻底 、 副产 物少、 易得等 优 也 比氯要小的多， 但是氯 胺在对 微生物进行 灭活方 面的能力比较 弱， 仅 势， 但 同时也具 有耗资高 、 稳�
微污染水源水处理技术研究进展和对策分析
微污染水源水处理技术研究进展和对策分析【摘要】近年来，由于水源水的水质的下降及传统给水处理工艺的不完善，使饮用水中含有mx 、thms等致癌物质，这给人类的健康带来了不利的影响。
水质工作者不断地改进处理方法，并开发了新型的处理技术，包括：新型物理处理，化学处理技术，生物预处理技术等。
在本文中，笔者进行了系统的总结，并提出了自己的见解。
【关键词】微污染水源，水处理技术，研究，进展和对策中图分类号： s273文献标识码：a 文章编号：一．前言水保障着人类的生存和发展、社会的文明和进步。
我们每个人的生活更是离不开水。
随着工业化快速的发展，城市化进程加快，我国的源水水质的污染已经越来越厉害，水源水受污染更进一步恶化，水中有机物质逐渐增多。
从1960年以来，水源水质受污染波及的范围越来越广。
水的污染客观上推动了水质分析技术逐渐改进，水源中能够测得的微量污染物质的种类也不断增加。
与此同时，人们面临着新的水质进化技术问题。
面对源水中出现的污染新问题，人们就开始着手对水质净化的新技术的研究，且在实际应用中取得了较好的成效二．常见的处理微污染水源的水处理技术1．物理技术（一）吹脱吹脱的原理是利用水中溶解化合物的实际浓度区别于它的平衡浓度，使挥发性组分由液相扩散进气相中，其目的是去除挥发性有机物。
吹脱法的优点是费用低、操作简单，但它去除难挥发的有机物效果差。
当然，对于溶解有可挥发性化合物的污染原水，用填料塔进行曝气吹脱是一种行之有效的方法。
（二）吸附吸附处理技术的工作原理是利用物质强大的吸附性能来去除水中污染物的技术。
目前处理水质问题的吸附剂包括：活性炭（ac）、二氧化硅、活性氧化铝、硅藻土、沸石、离子交换树脂。
在这当中，使用率最高的是疏水性物质—活性炭。
（三）膜过滤技术膜分离法是新兴净化技术，其特点是：高分离、提纯度高、浓缩性能好。
膜过滤技术是用天然或人工合成高分子薄膜做介质，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分溶液进行过滤分离、分级提纯和富集的物理处理方法。
饮用水中氧化性物质的危害及处理技术研究进展
用传统的净水工艺很难 去除， 特别是 高稳定性 的硝 酸盐、 硫酸盐 、 铬酸盐、 溴酸盐等。由于这些物质对 人类会产生健康危害 ， 故而要求其在饮用水 中的浓
度硫酸盐对人体健康威胁不大， 但高于 １ ５ ０
Ｌ 时
就会引起水质苦涩咸味 ， 引起 胃酸度下降或轻泻作 用， 更高浓度甚至引发癌症Ｈ Ｊ 。
铬（ Ｃ ｒ ） 污染主要 来 自于电镀 、 矿山及火 电厂工 业废水的排放 。水体 中溶解性 的 Ｃ ｒ 主要以 Ｃ ｒ （ Ⅵ） 和Ｃ ｒ （ Ⅲ） 存 在， 而且 Ｃ ｒ （ Ⅵ） 的毒 性 远 大 于 Ｃ ｒ （ Ⅲ） ［ ５ ］ 。科学研 究发现 ， Ｃ ｒ （ Ⅵ） 除了具有致癌作用 外， 还会引起流鼻涕、 鼻出血、 溃疡等 ， 若摄人超大剂 量的 ｃ ｒ （ Ⅵ） 会 导致 肾脏和肝脏 的损伤 、 胃溃疡 、 痉
Ｋｅ ｙ Ｗｏ ｒ ｄ ｓ ｏ ｘ ｉ ｄ ｉ ｚ ｅ ｄ ｓ ｕ ｂ ｓ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ｓ ｒ ｉ ｓ ｋ ｔ ｒ ｅ ａ ｈ ａ ￣ ｎ ｔ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
０ 引言
农 田灌溉、 生活和工业用水产生不 良影 响【 ３ Ｊ 。低浓
近年来 ， 地表水 和地下水 中氧化性物质的污染 引起 了人们广泛的关 注 ， 如无机阴离子（ 硝酸盐、 硫 酸盐 、 溴酸盐等） 、 重金属离子（ 如铬酸盐 ） 、 有机化合 物（ 如氯代硝基苯） 等［ １ ， ２ ｌ 。饮用水 中的氧化性物质
理技 术的原理 、 特 点及 国内外的研究进展 。 关键词 氧化性物质 危害 处理技术
德国水污染治理和饮用水安全保障技术发展现状及最新进展
术产品占据世界市场总额的 10%，技术产品出口 量位居全球首位，特别在水资源高效利用技术产品 领域市场份额高达 20%，每年投资需求高达 80 亿 欧元；德国在可持续水技术领域注册专利数量仅次 于美国，居全球第二；此外德国在供排水、防洪、 分散式水处理等技术领域也处于领先地位 [5]。
第 30 卷 第 8 期 2015 年 8 月
全球科技经济瞭望 Global Science, Technology and Economy Outlook
Vol. 30 No. 8 Aug. 2015
德国水污染治理和饮用水安全保障技术 发展现状及最新进展
宋娀
（中国科学技术交流中心，北京 100045）
３ 德 国 联 邦 政 府 重 点 推 动 的 研 发 创 新
德国联邦政府将水资源视为可持续发展的关键 要素之一，在《高技术战略 2020》和《可持续发 展框架计划》（FONA）框架下，德国一方面不断 寻求关键技术突破点，另一方面则更加强调研究探 索面向未来的系统化、可持续的综合性技术解决方 案。 ３．１ 启动了《可持续水管理研究计划》
2012 年， 德 国 联 邦 教 研 部 最 新 启 动 实 施 了 总经费约 2 亿欧元的《可持续水管理研究计划》 （NaWaM）[6]，该计划首次在水资源综合管理框架 内（IWRM）集成了可持续发展理念，突破了研究 领域的限制，从水资源与能源、水资源与粮食、水 资源与环境、水资源与健康、水资源与城镇化 5 大 重点领域推进水科学研究创新，启动了相应的重大 研究计划和具体项目：
２ 德 国 水 资 源 管 理 的 体 制 机 制
２．１ 法规框架 德国联邦政府负责制定有关水资源管理法律框
我国饮用水中嗅味问题及其研究进展
我国饮用水中嗅味问题及其研究进展一、本文概述饮用水是人类生活中不可或缺的重要资源，其质量直接关系到人们的健康和生活品质。
然而，近年来，我国饮用水中嗅味问题日益突出，引起了广泛关注。
嗅味问题不仅影响了饮用水的口感，还可能对人体健康造成潜在威胁。
因此，对饮用水中嗅味问题的研究具有重要的现实意义和紧迫性。
本文旨在全面概述我国饮用水中嗅味问题的现状、成因及影响，并重点介绍近年来在嗅味控制和处理技术方面取得的研究进展。
文章首先对嗅味物质的种类、来源及产生机制进行了详细阐述，然后分析了嗅味物质对人体健康的影响及其在水处理过程中的变化特性。
在此基础上，重点综述了目前国内外在饮用水中嗅味控制和处理技术方面的研究现状和发展趋势，包括物理、化学和生物处理方法等。
文章还探讨了未来研究方向和面临的挑战，以期为我国饮用水中嗅味问题的有效解决提供理论支持和技术指导。
二、我国饮用水中嗅味问题的主要来源饮用水中嗅味问题的存在，不仅影响了水的口感，更可能对人们的健康造成潜在威胁。
在我国，饮用水中嗅味问题的来源多种多样，主要包括自然来源和人为来源两大类。
自然来源方面，我国地域广阔，水质条件复杂，一些地区的水体中天然存在某些嗅味物质。
例如，地下水中的硫化氢、甲烷等气体，以及湖泊、河流中的藻类代谢产物等，都可能为饮用水带来不愉快的气味。
气候变化、季节转换等自然因素也可能导致水体中嗅味物质浓度的变化。
人为来源则是导致我国饮用水中嗅味问题的另一重要原因。
在城市和工业区，工业废水、生活污水的不合理排放，以及农业活动中化肥、农药的过量使用，都可能导致水体污染，进而产生嗅味问题。
供水系统中的管材老化、消毒副产物的生成等，也可能为饮用水带来不良气味。
值得注意的是，不同来源的嗅味物质具有不同的特性和影响。
例如，一些嗅味物质可能对人体健康造成直接危害，而另一些则可能影响人们的心理感受，降低饮用水的接受度。
因此，针对我国饮用水中嗅味问题的研究和治理，需要综合考虑各种因素，采取科学有效的措施。
陶瓷膜净水研究进展
陶瓷膜净水研究进展陶瓷膜净水是一种利用陶瓷膜进行膜分离技术来净化水质的方法，近年来在净水领域取得了不少进展。
陶瓷膜的研究不仅提高了净水效率，还减少了能源消耗和水资源浪费，对保护环境和人类健康具有重要意义。
本文将就陶瓷膜净水的研究进展进行详细介绍。
一、陶瓷膜净水的基本原理陶瓷膜是一种微孔结构的膜材料，通过精密的制备工艺，可以具有不同孔径和分子筛选性。
在陶瓷膜净水中，水通过膜的微孔，而溶解在水中的离子、微生物、有机物等则被截留在膜的表面或内部，从而实现水质的净化。
陶瓷膜净水不需要化学药剂，对水质不会造成二次污染，具有较高的净水效率和可持续性。
二、陶瓷膜净水的关键技术1. 陶瓷膜材料的研发：陶瓷膜的性能直接影响到净水效率和成本。
近年来，研究人员针对陶瓷膜材料的孔径、孔隙率、表面性质等进行了深入研究，通过改变原料配比、制备工艺等手段，不断提高陶瓷膜的分离性能和机械强度，降低制备成本，使其更适用于工业和生活污水处理领域。
2. 陶瓷膜模块的设计与制备：陶瓷膜的应用需要将膜材料固定在模块中，以便进行连续的水处理操作。
研究人员通过优化模块结构、提高密封性能、改进流体动力学特性等手段，设计制备出了不同规格和适用范围的陶瓷膜模块，使得其在实际工程中更加稳定和可靠。
3. 耐污染性和自洁性的提高：陶瓷膜在水处理过程中容易发生污染，如结垢、生物膜覆盖等，降低了净水效率和使用寿命。
为此，研究人员通过表面改性、添加抗污染层、应用辅助设备等手段，不断提高了陶瓷膜的耐污染性和自洁性能，延长了其运行周期和净水效率。
三、陶瓷膜净水的应用与前景1. 工业废水处理：陶瓷膜净水技术在工业废水处理中具有广阔的应用前景，可以高效去除废水中的重金属离子、有机物和微生物等污染物，同时可以减少化学药剂的使用和减少处理成本。
2. 生活饮用水净化：陶瓷膜净水技术也可以应用于生活饮用水的净化领域，通过微孔膜的过滤和分离作用，可以彻底去除水中的浑浊物、微生物、异味物质等，得到清澈透明的饮用水。
饮用水处理设备工艺流程及发展趋势简介
饮用水处理设备工艺流程及发展趋势简介1饮用水处理设备从传统的时间来算应该是19世纪就已经在运行，但是随着人们对水的要求越来越高，所以导致该设备的不断创新进步。
自20世纪开始，饮用水处理就已经有了很好的发展，从那个时候开始就已经有很多的水厂出现，以桶装水销售。
放眼未来饮用水设备又会是什么样一个发展趋势呢?这个问题这里就让小编来讲解一下它的研究进展吧。
2 传统饮用水处理工艺的改进：2.1 混凝混凝工艺主要去除水中的悬浮颗粒、浊度和消毒副产物(DBPS)的前驱物质—天然有机物(NOM)。
其效果与混凝药剂品种、投加量、pH值、搅拌程度、混凝剂和助凝剂投加顺序、原水特性等因素有关。
[8]快速剧烈的混合，利于混凝药剂扩散和水中胶体的脱稳。
进入80年代，加强混合才成为给水界的共识，现常用的混合设备有：水力隔板混合、水泵混合、机械混合、静态混合器、混合池、槽等。
在絮凝药剂投加控制和使用方面：我国的絮凝剂品种少、质量低，而在国外，用于原水调质的助凝剂较为普遍;在药剂的自动控制工艺方面：我国大部分水厂才处于起步阶段[9]。
当水中有污染或污染较轻的情况下，可采用强化混凝[10]或二次混凝[11]达到预期效果。
2.2 过滤集常规过滤、颗粒活性炭吸附与生物膜氧化技术于一体的生物过滤，可有效去除水中氨氮、铁锰、有机物及浊度。
,改善和提高了饮用水的生物稳定性和安全性，且运行可靠、投资省、运行费用低。
但尚需解决：① 控制进入输配水管网的最大可生物降解有机物质(BOM)的浓度;② 生物过滤的最佳反冲洗标准;③ 非生物颗粒对生物膜性能可能产生的影响;④ 慢速生物降解有机物的去除机理与条件;⑤ 水中有机物与氨氮共存的情况下，氨氮对有机物降解的影响;铁、锰共存的情况下，铁的存在对除锰的影响。
生物过滤替换传统过滤，是减少饮用水有机污染、提高饮用水的安全性与生物稳定性的客观需要[12][13]。
2.3 沉淀沉砂池去除污水中泥砂等粗大颗粒，有平流沉砂池和曝气沉砂池;沉淀池除去有机和无机可沉悬浮物和胶体混凝物。
饮用水消毒技术研究进展综述
人 以上 的大 、 中型水 厂展 开 的消毒情 况调查 表 明 ， 氯或次 氯 酸 盐是首选消毒 剂 ． 用氯气消毒 的 自来水 厂约 占 ９ ． 采 ４５ 。 ％ｔ
但 是 美 国环保 局 在 １７ ９ ６年 确认 了消 毒后 饮 水 中确 实存 在
氯胺 （ Ｈ Ｃ ） Ｎ ２１ 的消毒 作用 是 通过 缓慢 释 放次 氯 酸 （ Ｏ Ｉ Ｈ Ｃ）
而进行 的 。
氯胺 消毒作 用机 理与氯 气相 近 。 通过 穿透细 胞膜 ． 使核
酸变 性 ， 止蛋 白质 的合 成来达到杀 灭微生物 的 目的。其消 阻 毒效 果 比氯气消 毒要差一些 。 一些能被氯 胺灭活 的病菌所需 氯胺 的浓度较高 。 接触 时间也需要更 长。但氯 胺的稳定 性优 于氯 气 ．所 以氯胺在 控制微生 物的再生 长方面好 于 自由氯 更 重要 的是 用氯胺 消毒后 生成 的 Ｄ Ｐ 明显要 比氯 气少 ． Ｂｓ 有 资料显 示三 卤甲烷 的生成 量可 减少 约 ５ ％ｔ。但是 近 些 年 ０ ７ ￣ 来． 研究人 员检测 出了危害性更 大的含氮 消毒副产 物— — 亚 硝胺 、 卤代硝 基 甲烷 、 卤代 乙腈 ［， ８ 这些物 质在氯 胺 消毒过 程 ］
１ 饮用 水的 消毒 工艺发 展历 程
饮用水 消毒始 于 １ 纪初 ． ９世 当时使用氯气 作为 消毒剂 ． 它能有 效杀灭水 中病 原微生物 。大大降低 了人 们感 染伤寒 、
氯胺 是氯化消毒 的中间产物 ． 中具有 消毒 杀菌作 用的 其
只有一氯 胺和二氯胺 。纯 的一氯胺 是一种无 色不稳 定液体 ． 沸点 为一 ６ ， ６ ℃ 能够溶 于冷水和 乙醇 ， 溶于四氯化 碳和苯 ［ 微 ６ ＿ 。
饮用水氯化消毒副产物对氯苯酚的去除研究进展_周超
氯酚（chlorophenol ）类污染物毒性大，具有“三致”（致癌、致畸、致突变）效应和遗传毒性，且具有良好的化学稳定性和热稳定性，不易被分解或生物降解。
即使在ppb 级浓度也能引起水体异味，人体长期摄入被氯酚污染的水会引起头昏、贫血等症状，甚至会造成中枢神经系统、肝等的损害，但毒性机理至今仍未完全掌握。
美国环境保护局在1977年颁布的“清洁水法”修正案中明确规定了65类129种优先控制污染物，其中约70种为氯代酚类有机物。
我国1991年调查表明，在给水源被污染的前提下，长期饮用加氯消毒水的人群，死于消化系统和泌尿系统癌症的危险大大增加[1]。
欧洲议会在2001年通过的欧洲决议，将氯酚类化合物列为优先控制有毒污染物。
根据欧洲共同体规定，饮用水中酚类化合物的浓度不得超过10μg ·L -1。
饮用水加氯消毒技术起源于1908年，至今已有近百年的历史。
但随着水体中可溶性有机化合物含量的增加，氯化消毒在某些有机污染物存在的条件下很有可能产生氯代酚及其衍生物[2]。
因此，饮用水氯化消毒处理过程是氯酚类污染物的一个重要来源，此过程中产生的氯酚类有机物属于氯化消毒副产物。
氯酚由于其本身芳环结构和氯代原子的存在而具有很强的毒性和抗降解能力。
在饮用水处理中，用常规工艺和生物处理难以完全去除。
在单氯酚中，尤以对氯苯酚（p -chlorophenol ）更难于降解[3]。
这就亟需在传统饮用水处理工艺的基础上开发一些新的处理技术，从而更有效地去除饮用水中的对氯苯酚。
1常规处理工艺如何减轻饮用水中氯酚类消毒副产物对氯苯酚的污染日益受到人们重视。
氯酚类消毒副产物对氯苯酚通常通过传统技术去除，比如活性炭吸附、生物降解等[4]。
1.1吸附作用吸附作用被认为是饮用水中去除低浓度有机污染物的最有效技术。
由于比表面积大、吸附力强和多微孔结构，活性炭吸附是有毒有机物去除的最有效方法。
吸附动力学包括3个连续不断的步骤：被吸附物从本体溶液通过液体边界层扩散运输到吸附剂的外表面；被吸附物从外表面扩散进入吸附剂的气孔；被吸附物在气孔内表面活性部分的吸附作用。
消毒技术在饮用水处理上的研究进展
虫每 年感染 人数约有 ２ ． ５ ～ ５亿 ． 自由氯对着 两种原生动物的消毒效果 不佳 ． 采用二氧化氯 、 臭氧 、 紫外以及臭氧， 氯胺 、 二氧化氯， 氯等的联合 消毒对 隐孢子虫和贾第鞭毛虫 的消毒效果则较好 ： 原水中有原生动物 存 在时 ， 要维持 相同 的消毒效果 ， 需要 １ ０ ０ 倍 的氯胺 。Ｒ ｉ ｄ ｇ ｗ ａ ｙ Ｏ １ ｓ ｏ ｎ 通 过扫描电镜观察指 出配水管 网水样 中单个 悬浮颗粒物上平 均吸附 １ ０ — １ ０ ０ 个 细菌 ． 颗粒物对微生 物起到 了保护 作用 ， 影 响了消毒效果 ， 且这种保护作用 随着颗粒物的增加而增加 有机物对微生物 的保护作 用 不但体现在有机物对消毒剂 的高需求量 ． 还有原因可能是来 自微生 物 自身的细胞结构 的稳定性 ， 随着有机物浓度的增 大消毒效果变差＿ 句 。 水 中氨氮 和有机氮 的存在会影响余氯 的测定 ． 高估 氯胺的消毒效果 。 １ － ４ 消 毒数 学 模 型 对消毒过程 的描述需要通过消毒动力学模型来实现 ．自从 Ｃ ｈ ｉ ｃ ｋ 首 次提出她的消毒模型后 ． 后来的学者们 在此 基础上 ． 根据各 自的条 件建立 了一 系列 的消毒剂衰减模型和灭活动力学模 型 ． 并且消毒剂消 毒模 型在建模方法 、 计算需求 、 反应级数 、 反应组分等方面的复杂性明 显上 升 我 国学者综合考虑 了余氯 、 氨氮 、 溴离子 、 有机物的相互关系 ， 以典型水厂的现场监测 数据为基础 ．建立 了预氯化工艺概 率机理模 型。 并验 证 了模 型 的模 拟效果 ， 利用 Ｃ ｈ ｉ ｃ ｋ ． Ｃ ｈ ｉ ｃ ｋ — Ｗａ ｔ ｓ ｏ ｎ ， Ｈ ｏ ｍ等 ６ 种 不同消毒动力学模型对试 验数据进行 了拟合 ． 结果发现 ： 游离氯和 氯胺灭活 大肠 杆菌的最佳 拟合模型分别是 ３ 参 数的 Ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ 模型 和 ２参数的 Ｓ ｅ ｌ ｌ ｅ ｃ ｋ 模 型．二氧化氯 的消耗主要发生在与水接触的初
生物陶粒过滤技术在饮用水处理中的研究进展
物 质 ， 对 水 中 氯 化 致突 变 前 体 物 不 仅 不 能 去 除 ， 而 因 但 反 混 凝 剂 的 作 用 在 处理 过 程 中 产 生 了 部 分 移 码 突 变 物 质 前
体 物 和碱 基 置 换 前 体 物 ， 出水 氯 化 后 的 致 突 变 活 性 有 所 使 针 对 饮 用 水 的 水质 问题 ， 内 外 进 行 了大 量 的 研 究 和 国
艺 的不 同 ， 粒 表 面 多 为 大 孔 ， 以 可 使 更 多 的 微 生 物 进 陶 所
一
增加。
的去 除作 用 ， 常 规 水 处 理 工 艺对 有机 物 的 去 除 率 一 般 在 但
的稳 定 性 而 使 常 规 工 艺 的去 除效 果 也 明显 下 降 。 常 规 工 艺 对 水 中微 量 有 机 污 染 物 没 有 明 显 的 去 除 效
２ ％ ～３ ％ ， 由于 溶 解 性 有 机 物 存 在 ， 利 于 破 坏 胶 体 ０ ０ 且 不
耐 摩 擦 、 毒 性 、 格 适 中 ， 非 常理 想 的 生 物 载 体 。 近 年 无 价 是
来 ， 着 水 源 水 质 受 污 染 ， 物 陶 粒 处理 技 术 在 饮 用 水 处 随 生 理 中 的研 究不 断深 入 。
前景 ， 已成 为 适 合 我 国 国情 的微 污 染水 源 水 处理 技 术 的 一
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刘 艳 艳 （ 津城 市建设 学 院环境 与市 政工 程系 天
天津 ３０ ８ ） ０３４
韩 宏 大 （ 天津市 自 来水集团有限公司
天津 ３０４ ） ００ ０
生物 陶粒 过滤 技术
在饮 用， 其 是 毒 性 污 染 物 的 数 量 ， 处理 前 水 尤 在 后 变 化 不 大 ： 氯 化 产 生 的 卤代 物 在 混 凝 、 淀 及 过 滤 处 预 沉
陶瓷膜饮用水处理技术发展与展望
陶瓷膜饮用水处理技术发展与展望成小翔;梁恒【摘要】膜分离技术作为一种重要的饮用水安全保障技术，在饮用水处理领域具有广阔的应用前景。
由于其制备成本相对较低，有机膜在膜法饮用水处理中得到广泛研究与应用，但物理、化学和热稳定性较差，使用寿命较短等缺点限制了其进一步推广应用，因而研究材料性能优势更为显著的无机陶瓷膜尤为必要。
本文介绍了陶瓷膜的分类和特点，分析了陶瓷膜的过滤机制和膜污染机理，综述了陶瓷膜技术、预处理与陶瓷膜组合工艺以及陶瓷膜表面改性技术在饮用水处理中的研究进展，进而展望了陶瓷膜饮用水处理技术的发展前景。
指出陶瓷膜因其显著的材料优势而具有更广阔的应用前景，优化陶瓷膜制备技术、深化膜污染和膜前预处理机制研究以及以陶瓷膜为核心的组合工艺调控是陶瓷膜饮用水处理技术的重要研究方向。
%As an important technology for drinking water safety guarantee, membrane separation has its promising application prospects in drinking water treatment. Due to relatively low fabrication cost, polymeric membrane has been widely studied and used in membrane separation technology for drinking water treatment. However, some disadvantages limit its further application, including poor physical, chemical and thermodynamic stability and short lifespan. Therefore the study of ceramic membrane with prominent material advantages becomes especially important. In this review, the classification and characteristics of ceramic membrane were introduced firstly; then the mechanisms of filtration and membrane fouling were analyzed, and the research progress of ceramic membrane technology, combined process of pretreatments and ceramicmembrane, and surface modification technology for ceramic membrane in drinking water treatment were discussed;further the prospect of ceramic membrane technology in drinking water treatment was presented. The optimization of preparation technology, enhancement of the study of mechanisms for membrane fouling and pretreatments, and the optimization of hybrid processes are becoming important research directions of ceramic membrane technology for drinking water treatment.【期刊名称】《哈尔滨工业大学学报》【年(卷),期】2016(048)008【总页数】10页(P1-10)【关键词】陶瓷膜;饮用水;膜污染;预处理;表面改性【作者】成小翔;梁恒【作者单位】城市水资源与水环境国家重点实验室哈尔滨工业大学，哈尔滨150090;城市水资源与水环境国家重点实验室哈尔滨工业大学，哈尔滨150090【正文语种】中文【中图分类】TU991.2为了应对饮用水质健康风险带来的技术挑战，膜分离技术已逐渐成为饮用水处理领域研究的热点[1-3].随着膜成本的降低、运行经验的积累和运行效果的提升，膜技术作为21世纪的水处理技术在饮用水处理行业中已全面进入规模化应用的时代[4-5].但需要注意的是，尽管膜技术在大型水厂中已实现规模化应用[6]，膜组件长期运行出现的膜污染问题[7-9]仍阻碍其进一步推广发展.另一方面，目前在饮用水处理中普遍研究和应用的膜技术仍以有机膜为主，虽然其制备成本相对较低，但本身具有一定的局限性，如耐腐蚀和耐氧化能力较差、机械强度较低、不易清洗和使用寿命较短等[10]，限制了有机膜在水质较为苛刻条件下的长期稳定运行，也制约了其与各种预处理工艺的组合使用.为此，研究人员开始越来越多地关注以陶瓷膜为代表的无机膜在饮用水处理领域中的应用特点.与有机膜相比，陶瓷膜具有显著的材料性能优势[11]，但受制于较高的制备成本，陶瓷膜技术的应用研究仍主要集中在工业废水处理领域，其在饮用水处理中的应用还处于起步阶段，有待于进一步挖掘.基于此，本文重点介绍了陶瓷膜饮用水处理技术的分类及特点、过滤机制、污染机理、应用进展和膜改性技术研究，并对陶瓷膜在饮用水处理领域的发展前景及研究方向进行了展望，以期为该技术的进一步发展提供科学性指导.1.1 陶瓷膜分类陶瓷膜主要由氧化铝、氧化锆和二氧化钛等传统陶瓷材料，以及新兴的堇青石、碳化硅和氮化硅等无机材料制备而成.根据孔径大小的不同，压力驱动膜可分为微滤膜(MF，平均孔径0.1～10 μm)、超滤膜(UF，平均孔径2～100 nm)、纳滤膜(NF，平均孔径0.1～2 nm)和反渗透膜(RO，平均孔径<1 nm)[12].其中，应用在水处理中的陶瓷膜主要包括MF、UF和NF.根据外观形状的不同，陶瓷膜可分为单通道管式膜、多通道管式膜、平板膜和中空纤维膜.其中，多通道管式陶瓷膜具有优良的机械特性和密封性，是目前应用最为广泛的陶瓷膜类型.根据微观结构的不同，陶瓷膜可分为对称陶瓷膜和非对称陶瓷膜.通常，大孔径MF陶瓷膜为对称多孔结构，而多数UF和NF陶瓷膜呈现非对称结构(图1)，即由两层及两层以上的膜层组成，包括大孔陶瓷支撑层(厚度1～3 mm)、中间过渡层(厚度10～100 μm)和膜分离层(厚度1～10 μm)[13].1.2 陶瓷膜特点作为一项快速发展的新兴技术，陶瓷膜的优势主要表现在[13-15]：1)化学稳定性好.陶瓷膜能耐酸、碱、氧化剂和有机溶剂的化学腐蚀及微生物侵蚀，可在苛刻的水质条件下长期稳定运行；2)热稳定性好.陶瓷膜能耐高温，可在400～800 ℃下稳定使用，最高工作温度可达1 000 ℃；3)机械强度高.陶瓷膜具有较强的结构完整性和可靠性，不存在有机膜长期运行时出现的膜丝断裂问题，减少了膜组件的反复检修工作；4)易清洗再生.陶瓷膜可以采用热酸、碱和氧化剂进行组合清洗，也可以高温焙烧再生，清洗效率高、时间短，减少了膜组件清洗所需的停机时间；5)使用寿命长.由于具有上述特点，陶瓷膜的使用寿命更长、更换周期更短、运行成本更低；6)孔径分布窄.陶瓷膜孔径分布更加均匀，分离选择效率较高.陶瓷膜与有机膜的主要特性对比见表1.需要指出的是，目前陶瓷膜仍存在诸多技术限制，如制备成本高、材质少、质脆和不易加工等.此外，应用较多的陶瓷膜多为管式和平板式，而这类形式的膜单位体积内有效过滤面积相对较小，这些因素都制约了陶瓷膜在饮用水处理中的推广应用.MF和UF是应用最多的陶瓷膜饮用水处理技术类型，能截留水体中绝大多数悬浮物，如颗粒物、胶体和微生物以及大分子有机物等，但对溶解性小分子有机物的去除效果有限[17]，其过滤机制大致分为以下3种：1)筛分作用.即粒径大于膜孔径的颗粒物、微生物及大分子有机物等能被陶瓷膜截留在膜表面[3]；2)吸附作用.即依靠范德华力、化学键力或静电引力作用，污染物被吸附在膜表面和膜孔中，即使粒径小于膜孔径的污染物也得以去除[18]；3)架桥作用.即污染物之间相互作用桥联成一个整体，从而被陶瓷膜所截留.对于孔径更小的精细UF和NF陶瓷膜，陶瓷膜表面能量和静电作用对污染物传质和截留的影响则不容忽视.根据溶液pH以及陶瓷膜表面等电点的不同，膜表面会形成带正电或负电的双电子层，受Donnan效应[19]的影响，陶瓷膜会排斥带相同电荷的离子，从而影响离子在水溶液中的传质.如图2所示，在多种污染物共存的多元体系中，尺寸较大的中性粒子通过筛分作用被陶瓷膜截留.由于多价态同性离子具有更高的电荷强度，在Donnan效应的影响下被陶瓷膜所排斥，而部分单价同性离子则可以穿过膜孔，同时，为了维持膜两侧的电荷平衡，部分反离子也随之流出，因而精细UF和NF陶瓷膜能选择性截留高价态离子.在低压膜(MF和UF)恒压死端过滤时，膜污染引起的膜通量下降机理可由4种经典膜污染模型解释，即完全堵塞、标准堵塞、中间堵塞和滤饼层污染[21-23].这4种膜污染模型示意如图3所示，模型公式见表2.完全堵塞(图3(a))是假设污染物颗粒恰好堵塞在每个膜孔，从而使水体不能从膜孔流出.该模型假设污染物颗粒间不存在重叠，即仅有一层污染物堵塞在膜孔；标准堵塞(图3(b))是假设颗粒物沉积在膜孔壁上，使得膜通量的下降与膜孔径体积的减小成正比；中间堵塞(图3(c))与完全堵塞模型类似，不同之处在于污染物颗粒在膜表面发生重叠，而不仅仅是一层；滤饼层污染(图3(d))是指在膜过滤过程中，污染物逐渐在膜表面沉积和积累，从而导致滤饼层的形成.本课题组在之前的研究中[22]，将上述膜污染模型引入到铜绿微囊藻胞外有机物(EOM)引起的UF膜污染分析中，发现滤饼层污染是引起膜通量下降的最主要污染机理.尽管陶瓷膜饮用水处理技术受到越来越多的关注，关于陶瓷膜污染的研究还相对较少.Munla等[24]研究了牛血清蛋白、海藻酸钠、腐殖酸和二氧化硅引起的UF陶瓷膜污染，发现腐殖酸污染以中间堵塞机理为主，腐殖酸与牛血清蛋白复合污染则符合完全堵塞污染模型，而其余污染物引起的膜污染均以滤饼层污染为主.研究还发现，二氧化硅无机颗粒的存在显著加剧了陶瓷膜的复合污染.Lee等[14]将有机膜污染分析中常用的“膜孔堵塞-滤饼过滤模型”、“恒压过滤”、“串联阻力模型”以及“综合膜污染指数模型”应用于MF陶瓷膜污染分析中，对比研究了陶瓷膜和有机膜的膜污染行为，发现这些模型在陶瓷膜污染研究中同样适用，且陶瓷膜与有机膜有着相同的污染趋势，但陶瓷膜的污染倾向更弱，膜污染组成中不可逆污染的比重更小，这也使得陶瓷膜具有更高的清洗效率，可通过物理、化学清洗迅速恢复其初始通量.在后续研究中，Lee等[15]对UF陶瓷膜有机物污染进行了分析，得到了类似的结论.从20世纪80年代初期，MF陶瓷膜开始应用于水处理领域，80年代末期，UF 陶瓷膜也在水处理领域得到了应用[25].如今，陶瓷膜制备饮用水已在欧洲应用多年，法国、英国等地已开始使用陶瓷膜进行规模化饮用水生产.在荷兰，新建的Andijk III水厂采用PWNT公司陶瓷膜净水技术，供水能力达120 000 m3/d，于2014年5月投产运行.日本是世界上应用陶瓷膜技术处理饮用水最多的国家，截止到2015年，全世界建成的137座陶瓷膜饮用水厂中有117座位于日本.自1998年日本第一座陶瓷膜饮用水厂建成以来，运行最久的陶瓷膜组件已持续工作了17年之久.日本横滨Kawai饮用水厂采用陶瓷膜净水工艺，产水能力高达171 070 m3/d，是目前世界上最大的陶瓷膜水厂之一，已于2014年投产运行.目前，新加坡Choa Chu Kang水厂即将采用陶瓷膜技术进行升级改造，设计产水能力约为150 000 m3/d，预计于2018年改造完成，届时将成为新加坡第一座陶瓷膜水厂.在中国，陶瓷膜技术研究起步相对较晚，而且规模化的陶瓷膜处理设施主要应用在工业废水处理领域，受制于较高的制备成本，陶瓷膜在饮用水处理领域多处于中试或小规模应用阶段，并未实现规模化应用.相比于传统的饮用水处理技术，MF和UF陶瓷膜能更有效去除浊度、颗粒物、微生物及部分大分子有机物.Bottino等[26]采用平均孔径为0.2 μm的MF陶瓷膜制备饮用水，原水中的颗粒悬浮物、微生物和藻类几乎全部得以去除，同时，TOC 和三氯甲烷生成势的去除率分别达64%和56%.Sui等[27]采用孔径分布更窄、膜通量更高的梯度陶瓷膜处理饮用水，原水中的致病微生物、铁锈、蠕虫和悬浮颗粒等被完全截留，饮用水的生物安全性得以保障.孔径更小的NF陶瓷膜对小分子有机物也有一定的去除.Alpatova等[28]研究了NF陶瓷膜(截留分子质量为1 ku)对水体中两种抗生素双氯青霉素和头孢他啶的去除效能.在不同的水质背景下，陶瓷膜对这两种抗生素的去除率为22.7%～40.3%.由于抗生素的相对分子质量远小于陶瓷膜的截留分子质量，NF陶瓷膜对抗生素的去除机理并非孔径筛分截留作用，而主要是受陶瓷膜表面吸附和Donnan效应的影响.与有机膜相比，陶瓷膜的亲水性和抗污染性能更好，清洗效率更高.单独陶瓷膜过滤过程中没有化学药剂的添加，操作简便，是一种真正的绿色工艺.但在实际应用中，单独过滤工艺对原水水质要求较高，对污染较重水体处理能力有限，且长期运行会引发膜污染问题.陶瓷膜前预处理是缓解陶瓷膜污染、提升污染物去除效能的重要措施，近年来，关于陶瓷膜前预处理的研究也越来越多，常规的混凝、活性炭吸附以及氧化等技术都可以作为陶瓷膜前预处理，其作用形式主要包括预处理-陶瓷膜全流程工艺和一体式短流程工艺(图4).此外，各预处理工艺间的组合、光催化氧化等也逐渐进入了陶瓷膜前预处理技术的研究中.本节主要对可以规模化应用的常规预处理技术作为陶瓷膜前预处理的研究进行了总结和分析.5.1 混凝预处理混凝预处理成本较低且容易实施，因而被许多学者用作陶瓷膜前预处理研究.通过压缩双电子层、电性中和、吸附架桥以及网捕卷扫作用，混凝预处理使水中污染物聚集形成较大颗粒，从而有利于后续工艺的去除.在线混凝控制膜污染机理如图5所示，投加的混凝剂与水中颗粒物、胶体以及带负电的疏水性大分子有机物作用形成絮体，从而降低了膜表面的污染物负荷.此外，通过残余有机物和絮体之间对膜表面的竞争作用，减少不可逆污染的形成.而水中残余的中性、亲水性混合物，在过滤时会沉积在结构松散的絮体上，避免了与膜表面直接接触.通过水力反冲洗和膜面扫洗，沉积的絮体和滤饼层被冲洗干净，从而缓解了膜污染.相比之下，在过滤上清液时，上清液中的中性、亲水性混合物紧密黏附在膜表面，逐渐形成较为致密的滤饼层而难以被清洗.因此，尽管混凝无法直接去除造成膜污染的中性、亲水性混合物，但通过在膜表面形成可反洗去除的滤饼层，仍能有效缓解膜污染.混凝剂类型和投加量、混凝时间以及膜本身特性等因素均会对工艺性能产生一定影响，因而需要结合原水水质进行工况优化，确定最佳运行参数.Zhang等[30]研究了不同混凝剂预处理对MF陶瓷膜的影响，发现采用硫酸铝、羟铝基氯化物(ACH)、硫酸铁和氯化铁4种混凝剂混凝后，铜绿微囊藻释放的藻源型有机物(AOM)引起的可逆和不可逆膜污染均得到有效缓解，膜通量的下降趋势得以延缓.从膜污染缓解效果和经济方面进行比较，选定ACH为最佳混凝剂.Li等[31]的研究也表明，与单独陶瓷膜过滤相比，聚合氯化铝(PACl)混凝预处理显著提升了陶瓷膜通量.他们同时研究了混凝剂投加量和水力停留时间(HRT)对混凝-陶瓷膜工艺性能的影响，发现在15 mg/L混凝剂投加量下，HRT为5 min时工艺性能最优.而当HRT为10 min时，混凝剂投加量在15～25 mg/L内变化对工艺性能影响不明显.Matsushita等[32]研究了混凝剂投加量、陶瓷膜平均孔径和混凝时间对组合工艺去除病毒效能的影响，发现病毒去除率随着混凝剂投加量和混凝时间的增加而增加，随着膜孔径的增大而减小，但混凝时间的影响相对较小.受上述诸多因素的影响，文献报道中混凝-陶瓷膜工艺的运行参数变化较大，混凝剂经济投量需根据原水水质、混凝剂种类和陶瓷膜类型而选取.需要注意的是，一些混凝剂投加量过大导致在水体中残留，亦有可能会加剧膜污染[18].5.2 吸附预处理膜前吸附预处理是利用吸附剂吸附水中的溶解性有机物，再通过陶瓷膜截留吸附剂颗粒.由于吸附剂具有较高的分散度和孔隙度，其内部具有丰富的空隙结构和巨大的比表面积，因而其表面是热力学不稳定的，具有吸附污染物的倾向.在适当的投加量下，吸附剂为水中污染物提供了新的作用界面，污染物通过物理和化学吸附在吸附剂表面集聚，从而减少了污染物与膜表面之间的相互作用，降低了膜表面的污染负荷；吸附剂还能在膜表面形成空隙较大的滤饼层，阻止有机物和膜表面的接触；此外，吸附剂表面滋生的微生物对有机物具有一定的生物降解作用.在目前水处理领域应用的吸附剂中，活性炭的应用和研究最为广泛和深入.Oh等[33]采用粉末活性炭(PAC)和MF陶瓷膜一体化工艺处理受污染河水，其实验装置如图6所示.一体式反应器由PAC吸附区和MF陶瓷膜过滤区组成，PAC投加量为20 g/L，MF区底部设有曝气装置，在过滤时通过持续曝气使PAC和水体充分混合，而在反冲洗时，通过曝气进行气水反冲洗.实验结果表明，PAC-MF陶瓷膜一体化工艺净水效能显著高于传统的臭氧-活性炭工艺，对UV260和DOC的去除率分别达90.3%和80.2%，出水需氯量和三卤甲烷生成势分别降至0.5 mg/L和8.8 μg/L以下，细菌和病毒均未检出.此外，在陶瓷膜表面进行原位强化预涂层也引起了学者们的关注.Heijman等[34]尝试将超细粉末活性炭(SPAC)涂覆在MF陶瓷膜表面，但发现SPAC在陶瓷膜表面的分布并不均匀，认为这可能与SPAC在涂覆过程中发生了团聚有关.尽管PAC被广泛用作膜前预处理，其对陶瓷膜污染的影响仍不确定，相关的研究结论也并不一致.许多学者的研究结果都认为PAC吸附可以有效缓解膜污染.Konieczny等[35]研究表明，颗粒活性炭(GAC)和PAC吸附预处理均延缓了陶瓷膜通量的下降趋势，陶瓷膜污染总阻力、可逆和不可逆污染阻力均得到不同程度降低.然而，也有学者提出相反的观点，Zhao等[36]采用PAC-MF陶瓷膜组合工艺处理地表水时，发现陶瓷膜表面会形成严重的PAC滤饼层污染，并提出其污染机理.如图7所示，在陶瓷膜过滤时，水中胶体粒子进入到PAC颗粒间的空隙中，逐渐在膜表面形成滤饼层，从而阻塞过水通道.与粒径较小的PAC相比，大粒径PAC颗粒间的空隙更大，更多的胶体粒子进入其中，形成更加致密的滤饼层.另一方面，水中存在的金属离子(尤其是高价态离子)能够中和PAC表面电荷，从而使PAC颗粒脱稳，更易形成滤饼层.因此，PAC滤饼层的形成与水中胶体粒子、重金属以及PAC颗粒间的相互作用有关，且PAC颗粒越大，形成的PAC滤饼层更加致密.此外，本课题组之前的研究发现[37-38]，采用中孔吸附树脂(MAR)替代活性炭作为UF膜前吸附预处理能更有效地缓解有机物引起的膜污染，但MAR用于陶瓷膜预处理的研究还相对较少，有待于进一步开发利用.5.3 氧化预处理氧化预处理主要利用氯[39]、高锰酸钾[40]、臭氧[12, 41]和紫外[42]等氧化剂的氧化性，抑制水体中微生物的生长，缓解陶瓷膜的生物污染；或者改变有机污染物的结构和性质，将易引起膜污染的大分子有机物氧化降解成小分子物质，从而缓解陶瓷膜的有机物污染.臭氧是研究相对较多的一种氧化剂.本课题组研究了臭氧预氧化对UF膜有机物污染的影响[41]，发现在较低臭氧投加量下，腐殖酸和海藻酸钠的分子质量分布逐渐向低分子质量范围转移，同时膜污染得到有效缓解，但出水中有机物的浓度显著升高.需要指出的是，陶瓷膜具有更优的抗氧化性能，更适合与氧化剂组合使用.Karnik等[43]采用臭氧-陶瓷膜组合工艺处理地表水，实验装置(图8)采用恒压错流过滤方式，恒定跨膜压差为200 kPa.与死端过滤相比，错流过滤具有一定的切向流速，可降低陶瓷膜表面的浓差极化现象，维持较高膜通量.原水经循环泵提升后进入管路，经管式混合器与臭氧气体充分混合后进入膜组件.实验采用的膜组件为管式陶瓷膜(截留分子质量为1、5和15 ku)，膜过滤出水进入产水箱，浓水则回流至原水箱.实验结果显示，与单独陶瓷膜过滤和单独臭氧氧化相比，组合工艺出水水质得到显著改善，出水DOC、UV254、三卤甲烷和卤乙酸生成势显著降低，醛、酮和酮酸的含量也显著低于单独臭氧氧化出水.Kim等[44]研究了臭氧投加量和水力学条件对UF陶瓷膜通量的影响，研究表明，在膜面错流速率越高、臭氧投加量越大和跨膜压差越小的情况下，膜通量下降越缓慢，膜污染越轻.一些学者还对高级氧化技术预处理进行了研究，如紫外/双氧水(UV/H2O2)等.Zhang等[42]采用UV/H2O2氧化预处理缓解AOM引起的MF陶瓷膜污染，研究发现，与ACH混凝预处理相比，UV/H2O2氧化预处理对膜总污染阻力的缓解效果相当，但不可逆污染较重，这主要是因为氧化过程中生成的小分子有机物会堵塞膜孔，造成更加严重的不可逆污染.另一方面，UV/H2O2氧化预处理对微囊藻毒素的去除效果显著，而混凝预处理的去除能力有限.可见，氧化预处理显著提升了水体中消毒副产物前体物和痕量有机污染物的去除效果，同时对膜污染具有一定的缓解能力.但需要注意的是，臭氧等氧化剂的投加在原水溴离子含量较高地区可能会生成溴酸盐等消毒副产物[45]，且氧化预处理对某些抗氧化能力较强微生物的生长抑制作用有限.5.4 组合预处理由于部分水源水质季节性波动较大，单一的膜前预处理技术很难保障陶瓷膜高效、稳定运行，因此，加强膜前预处理工艺间的组合尤为必要.通过对上述混凝、吸附和氧化等预处理方式之间的组合优化，陶瓷膜前组合预处理能够充分发挥各种预处理技术的优势，弥补各自的不足，协同提升组合工艺的整体性能，提高预处理对水源水质的适应能力.张锡辉等[46]采用混凝、臭氧、陶瓷膜与生物活性炭集成工艺处理微污染东江水，工艺对UV254、CODMn和卤乙酸生成势的去除率分别为65%～95%、>70%和85.2%，出水氨氮小于0.1 mg/L.通过对膜污染的原位控制，显著地缓解了膜污染.Matsui等[47]将吸附和混凝作为陶瓷膜的预处理，吸附剂采用PAC和SPAC，混凝剂为PACl.研究发现，与“PAC+混凝”或者单独混凝相比，“SPAC+混凝”形成的絮体尺寸更大、孔隙度更高，因而在陶瓷膜表面形成的滤饼层渗透性也更强，物理可逆和不可逆污染均得到有效缓解.Hög等[16]采用絮凝-气浮-陶瓷膜集成工艺处理地表水，其实验装置如图9所示，絮凝、气浮和陶瓷膜过滤工艺集成在同一构筑物中.混凝剂和助凝剂分别采用氯化铁和聚丙烯酰胺，气浮产生的气泡平均大小为50 μm，膜组件采用平均孔径为0.2 μm的氧化铝平板陶瓷膜.实验时，絮凝-气浮过程中生成的悬浮絮体随气泡不断上升到液面上层，形成的气浮层连续流出溢流堰而得以去除，底层水体经陶瓷膜过滤进入产水箱.结果显示，絮凝-气浮预处理显著地缓解了陶瓷膜污染，维持稳定通量为112 L/(m2·h).通过经济性对比分析发现，如果膜通量能够维持在150 L/(m2·h)以上，陶瓷膜的投资总成本甚至要低于有机膜.但需要指出的是，各工艺间的组合也使得工艺更加繁琐和复杂，需要增加预处理单元，相应地增加了基建投资和运行成本，同时，组合工艺的运行参数也需要进一步优化.为进一步提升陶瓷膜的净水性能，研究人员尝试利用纳米材料对陶瓷膜进行改性，基于此，本节主要对陶瓷膜表面改性技术进行综述.陶瓷膜表面改性是通过一定的方法将各种纳米功能材料均匀地涂覆在基底陶瓷膜表面，制备成改性功能陶瓷膜，能兼具陶瓷膜过滤及各种功能材料的优势.当前主要的改性思路有：通过纳米颗粒的负载，改变陶瓷膜的孔径分布，提升膜截留精度；负载纳米颗粒以改变膜表面的亲疏水性，从而影响陶瓷膜通量、抗污染和截留性能；通过引入金属氧化物等催化剂改变陶瓷膜表面的化学性质，制成催化功能陶瓷膜；其他功能纳米颗粒的负载，如引入纳米银颗粒提升陶瓷膜抗生物污染性能.基于上述思路，普遍应用在陶瓷膜改性中的纳米材料有二氧化钛、氧化铝、氧化铁、氧化锰、银和碳纳米管等[48].常用的陶瓷膜改性方法有电泳沉积法[49]和层层涂覆法[50].如图10所示，电泳沉积是在外加电场的作用下，悬浮液中的带电纳米颗粒发生定向移动并在陶瓷膜表面沉积，从而均匀涂覆在陶瓷膜表面.电泳沉积法制备的改性层较为均匀，但能耗较大限制了该方法的规模化应用.层层涂覆法是通过有机黏结剂将纳米颗粒涂覆在陶瓷膜表面，该步骤重复多次可获得多层，经干燥烧结后制得改性陶瓷膜.Byun等[51]利用金属氧化物的催化性能，通过层层涂覆的方法将氧化铁和氧化锰纳米颗粒负载在UF陶瓷膜表面，经高温烧结制成改性催化陶瓷膜.与未改性陶瓷。
饮用水中污染物质及处理工艺的研究进展
【 摘要】分析源水 中污染物质及其去除技术 ， 国内外饮用水处理工艺采用全流程 、 多级安全保 障技术 ， 包括水源保护与水体修复 ， 原水安全输送 ， 水厂 内安全净化 ， 网水安全输配等 ， 管 以期将污染物质降至水质标准以下 ， 确保饮用水安全。 【 关键词】饮用水 ；处理工艺 ；水 质安全
（６ 和 ０ ５ 城 保证 一 定 的 出水 水 质 ， 要 投 加 大 量 的 混凝 剂 和 预氧 化 剂 ， 而 活饮用水卫生规范》 ９ 项 ） ２０ 年建设部的《 市供水水质标 需 从 （０ 项 ， 生活饮用水卫生标 准》 国家标准 （０ 项 ） １６ 将从 增 加 了水 处 理 成 本 。 现 有 的常 规 工 艺 对有 机物 的 去 除率 一 般 为 准》 １１ ） 新的《 ②
中图分类号 ：Ｒ１３ １ ２ ． 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１０ —６６（２ｏ ）３ １４ ７ ０ ４ ｌ）（０ ７０ —０ ７ —０
ｌ ｓ ４ ｒ ｌｆ ａｅ ｓｍ ａｉ ｓ ｔ ｏｕ ｎｓ ｉ ｌ ａ ｒａｄ ｔｅ ｅ ｏａ ｔ ｈｉｕｓ ｔ ａ ｒｔ ａ ｅｔｐｏｅｓｐ ｔ ￣ ｍ ｃ ｌ ｌｓ ｐｐｒ ｕ ｍ ｒｅ ｈ ｐｌ ｔ ｔ ｎ ａ ｗ ｔ ｎ ｈ ｉ ｒｍ ｖｌ ｅ ｎｑ ｅ， ｈ ｗ ｔ ｒ ｔ ｎ ｒｃｓ ｕ ＇ ｉ ｚ ｅ ｌａ Ｗ ｅ ｒ ｃ ｅ ｅ ｅｍ ｓ
国际上 主要 的饮用水水质标准有世界卫 生组织 （ ｏ）饮用水水 ｗｈ （
、欧洲共 同体 （ Ｃ 《 用水水质指令 》 Ｅ） 饮 、美 国环保署 随着 经济 的快 速发 展 ， 环境 污 染使 饮 用 水 原水 水 质 日益恶 化 ， 质准则 》 ＳＰ ｛ ，这 ３ 部标准是 目前 国际上公认 的 与此 同时饮用水水质标准却 日益严格 ， 因此 ， 加快饮用水工艺的研 Ｕ Ｅ Ａ 美国饮用水 水质标 准》 究。 以保证生产出符合卫生标准的饮用水具有非常重要的意义 。 １１ 水 污染对水处理工艺 ． 先进 、 安全 的水质标准 ， 也是其他各国制定标准的基础 或参照。 这 ３ 部标准各具特点 ，在原标准的基础上作 了大量修订 ，突出表现
饮用水中典型POPs的光催化降解处理技术研究进展
大 量 具 强 氧化 能 力 的 羟 基 自由基 （ ０Ｈ） ， 能 也可 以 有 效 将 Ｂ ＤＥ － ２ ０ ９ 脱溴 ， 提 供 了很有 无选择地直接与Ｐ Ｏ Ｐ ｓ 等 污 染 物 反应 ， 将其 见 解 的Ｂ ＤＥ ２ ０ ９ 降解过程； 他 们 发 现 经过
降解 为无害或毒性 较小物质的技 术。 包 括
Ｓｃｉ ． Ｔｅｃ ｈｎｏｌ ， ２０１ ３， ４ ７： ５ｌ ８ －５２ ５．
２ 光 催 化 技术 降解 处 理 饮 用水 中Ｐ ＯＰ ｓ 混 合 溶 剂 Ｔｉ Ｏ ２ 体 系中开 展 。 而 Ｈｕ ａ ｎ ｇ ｅ ｔ
及 其原 理
高级氧化技 术 （ ＡＯＰｓ ）是 一 种 可 产生 ＆ Ｔ ｅ ｃ ｈｎ ｏ ｌ ｏ ｇｙ 上 的 研 究证 实 ， 在 水一 Ｔｉ Ｏ ２
Ｊ 。 基于 此 ， 我 们 亟需 一 种可 以彻 底 消除 饮 效 果 却 不 理想
用水 中Ｐ Ｏ Ｐ ｓ 的 处理 技 术 。
所 有 的 研 究 都 是 在 有 机 溶 剂 或 含有 高 浓 度
Ａｑｕ ｅ ｏ ｕ ｓ Ｅｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎｍｅ ｎ ｔ ［ Ｊ 】 ． Ｅｎｖ ｉ ｒ ｏ ｎ．
２６５ ３—２ ６５ ８．
１ ０ ０ ％） ， 但 脱溴 率 却 很 低 （ ＜５ ０ ％） 。
目前 有 关ＰＦＣｓ 降 解方 面 的 研 究 ， 主要 度较 高的 目标 污染 物 ， 而对Ｐ ＦＯＡ的光 催化
处理的要求， 且 不 会产 生 二 次污 染 。 但 一股 是 针 对 ＰＦＯＳ和 ＰＦＯＡ这 两 种 环 境 污 染 浓 降 解 相关 研 究 报道 较 多。
目前 Ｔｉ Ｏ， 已经 被 广发 用于 消 除 Ｐ ＦＣｓ 。
陶瓷膜净水研究进展
陶瓷膜净水研究进展陶瓷膜是一种新型的膜材料，具有耐磨、耐酸碱、高温性能好等特点。
陶瓷膜净水技术是指利用陶瓷膜进行水处理，使水中的杂质和污染物得以去除，从而达到净化水质的目的。
近年来，陶瓷膜净水技术得到了广泛的研究和应用，取得了一系列的研究成果。
陶瓷膜的材料性质是研究的关键。
陶瓷膜主要由氧化铝和氮化硅等高温材料制成，具有高硬度和抗腐蚀等特点，能够耐受高温和酸碱环境。
研究者通过改变材料配方和工艺参数，成功制备出一系列优质的陶瓷膜材料，使其在净水领域具有更好的应用前景。
陶瓷膜净水技术的工艺研究也取得了重要进展。
陶瓷膜净水过程主要包括前处理、膜处理和后处理三个步骤。
前处理主要是去除水中的悬浮颗粒和大分子有机物，常用的方法包括混凝沉淀、活性炭吸附等。
膜处理是利用陶瓷膜对水中的溶解性固体和离子等进行过滤和分离。
后处理主要是对膜处理后的水进行消毒和调节pH值等。
研究者通过优化这些步骤中的工艺参数，使陶瓷膜净水技术具有更高的净化效率和更低的能耗。
陶瓷膜净水技术在污染物去除方面也有了重要突破。
陶瓷膜的微孔结构可以过滤掉水中的悬浮颗粒和细菌等有机污染物，同时也可以去除水中的重金属离子、有机物和浮游生物等无机污染物。
研究者对不同种类的污染物进行了针对性的研究和探索，成功实现了对多种污染物的高效去除和稳定性能。
陶瓷膜净水技术的应用也在不断扩大。
陶瓷膜净水技术已广泛应用于家庭自饮水、城市供水、工业废水处理等领域。
其高效、稳定和可持续的特点使其成为当前净水技术的热点和发展方向。
研究者进一步探索陶瓷膜材料的合成和工艺技术，以及提高陶瓷膜净水技术的性能和经济性，为实现水资源的有效利用和保护水环境作出重要贡献。
陶瓷膜净水技术在材料性质、工艺研究、污染物去除和应用等方面取得了重要进展。
未来的研究应注重陶瓷膜材料的改进和优化，进一步提高陶瓷膜净水技术的效果和经济性，助力解决水资源短缺和水污染难题。
水处理光催化技术的研究进展与应用
水处理光催化技术的研究进展与应用水是人类生存的基本需求之一，但随着工业化程度的不断提高和城市化进程的不断发展，水的质量问题越来越突出。
水污染已经成为世界性的问题，在全球范围内造成了巨大的经济和环境损失。
因此，如何有效地治理和保护水资源成为了当今世界面临的一项重要任务。
当前，人们在对水污染治理中广泛使用的方法有物理、化学和生物法等。
在这种情况下，氧化技术成为了一个热门领域，因为它可以有效地降解污染物，提高水质。
光催化技术是其中一种最具潜力的技术之一。
光催化技术是指在可见光或紫外光的照射下，通过半导体光催化材料的激发，使得废水中的污染物被光生的氧化剂氧化，从而达到去除有机污染物和无机污染物的目的。
光催化技术具有反应效率高，处理效果好，对环境的影响小等优点，因此受到了广泛的研究和应用。
目前，研究人员通过对光催化膜和光催化剂的研究，不断地提高了光催化技术的效率，同时加快了光催化技术在实际应用中的推广。
其中，钛酸酯光催化材料是一种应用广泛的光催化材料之一。
其具有良好的催化活性和稳定性，可以在可见光和紫外光的作用下高效地催化氧化废水中的有机污染物，被广泛应用于地表水和废水的处理中。
此外，金属染料敏化太阳能电池是一种新的光催化材料，它可以将太阳能转化为电能。
金属染料敏化太阳能电池的性能优异，催化作用强，可以在不同的光照强度下高效地催化废水中的有机污染物，被广泛应用于太阳能电池以及废水处理领域。
考虑到材料合成和催化剂设计对光催化技术的重要性，许多研究已经开始关注纳米材料在光催化应用中的作用。
纳米材料具有更大的比表面积和更好的催化活性，可以有效地提高废水中有机污染物的降解速率。
因此，许多研究人员开始研究开发具有纳米结构的光催化材料，以增强废水中的降解效果。
总之，随着科学技术不断发展，光催化技术在水处理领域的研究进展也越来越快。
光催化技术凭借其高效、低能耗、可控性和环保性等优点，在废水处理、饮用水净化和海水淡化等领域具有广泛的应用前景。
第一章纳滤去除饮用水中新兴污染物的研究进展
第一章纳滤去除饮用水中新兴污染物的研究进展）摘要：随着科学技术的发展，越来越丰富的工业产品进入人们的生活，伴随其生产和使用，产生了许多新兴污染物，它们对人体和环境危害较大。
本文首先概述了新兴污染物对饮用水水源的污染，简述了纳滤膜工艺。
随后总结了纳滤对持久性有机污染物、药品、个人护理品的研究现状；纳滤对新兴污染物的去除主要是截留筛分和电荷作用，去除效率与污染物的分子量和纳滤膜电荷效应有关，改变操作压力、溶液pH值、离子强度、污染物初始浓度、共存的腐殖酸和蛋白质等影响新兴污染物的去除率。
结合现有的研究情况，对未来纳滤工艺在饮用水中的研究热点做出了展望。
1.1新兴污染物随着我国经济的不断发展，工业、农业技术的快速发展，科技在给人们带来方便的同时也产生了许多环境污染问题。
近些年许多学者开始聚焦研究水环境中的新兴污染物，新兴污染物的种类很多，常见的有持久性有机污染物（POPs）、内分泌干扰素（EDCs）、个人护理品和药品（PPCPs）等，它们是工农业产品的“副产物”，具有分布广泛，难降解，持久性强，易生物富集等特点。
新兴污染物对水环境污染主要源于人类生活污水排放、工业废水排放、农业废物径流等。
随着人们生活条件的不断提高，对PPCPs的使用也越来越广泛，根据中科院的报道，我国抗生素每年使用量约为16.2 万吨；防晒剂、洗发水以及沐浴露等生活用品也随着生活污水排入城市污水处理厂，而污水处理厂的处理工艺对PPCPs去除率较低，因此每年有大量的PPCPs进入水环境。
POPs和EDCs的使用量可能比PPCPs更大，尤其是农业畜牧业，它们通过污水排放，经降雨，地表径流、雨水冲刷等方式进入水环境当中，随水环境迁移，最终影响到地表水、地下水等水源地。
近些年，有调查显示供水水源受到不同程度的新兴污染物污染[[1]]~[[2]]，传统的水处理工艺主要为混凝、沉淀、过滤、消毒工艺，其对新兴污染物的处理效果一般，需要在后段新增深度处理工艺，主要为臭氧活性炭和膜工艺。
活性炭技术在饮用水深度处理中的应用研究进展
在制 备过程 中， 分 和 其 它杂 原 子 的存 在 会 导致 灰
收 稿 日期 ：０ ｉ ８ ８ ２ １ 一０ —０
作 者简 介 ： 政 华 （ ９ ６ ） 男 ， 西 鄱 阳 人 ， 士 研 究 生 ， 究 方 向 ： 处 理 理 论 与 技 术 ， — ｉ：ｏ ｌ ｈ ｏ １ ８＠ １ ６ ｔ ｍ； 讯 作 金 １８一 ， 江 硕 研 水 Ｅ ｍａｌｆｏｉ ｂ ｙ ６ ｓ ２．ｏ 通
中 图分 类 号 ： Ｑ ４ ４ １ Ｘ ７３ １ Ｔ ２ ． ０ ．
文 献标 识 码 ： Ａ
文 章 编 号 ：６２ ４ ５ ２ １ ）０ ０ １ －０ １ ７ ～５２ （０ １１ － ０ ６ ５
随 着 饮 用 水 水 源 污 染 的加 剧 及 居 民环 保 意 识 的 增
活 性 炭 结 构 产 生 缺 陷 和 不 饱 和 键 ， 氧 和 其 它 杂 原 子 而
有 化 学 吸 附 作 用 。 Ｋｉ ｌ ｌ 利 用 同 重 氮 甲烷 反 应 、 ｅ ｅ等 ＿ ｎ ２ ］
活 性炭来 源广 ， 几乎 可利用 含碳 的任 何物 质 （ 木 如 材、 锯末 、 、 壳 、 煤 果 骨头 、 革 废物 、 厂 废 物等 ） 原 皮 纸 作 料来制 备 。活 性炭具 有特殊 的微 晶结构 ， 隙发达 、 孔 比
活 性 炭 技 术 在 饮 用 水 深 度 处 理 中 的 应 用 研 究 进 展
金政华 。 赵 萌 （ 明 理 工 大 学 市政 工 程 系 ， 南 昆 明 ６ Ｏ Ｏ ） 昆 云 ５ ５ Ｏ
摘
要 ： 述 了活 性 炭 理 化特 性 ； 述 了近年 来 活性 炭 技 术 在 饮 用 水 深 度 处 理 方 面 的研 究和 应 用成 果 ， 要 包括 ： 概 综 主 活
水处理技术的研究进展
水处理技术的研究进展水处理技术是当代环保领域中的一个重要研究方向。
水是人们生活和生产中必不可少的资源，而随着人口的增长和经济的发展，水污染程度不断加剧，如何有效地治理水污染，保障水质量，已成为全球关注的焦点。
本文将介绍一些目前主流的水处理技术及其研究进展。
一、生物处理技术生物处理技术是将微生物应用于水体中有机物的分解、转化和去除过程的一种水处理技术。
常见的生物处理方法包括活性池法、曝气生物滤池法和好氧颗粒污泥法等。
其中，好氧颗粒污泥法是一种生物处理技术的新兴形式，其核心是一种由微生物和多种微生物聚合体组成的新型生物颗粒 - 二相污泥颗粒。
二、膜分离技术膜分离技术是一种将微小颗粒通过膜来分离或浓缩的技术，其优势在于具有高效、节能、无二次污染的特点。
膜分离技术已经应用于多个方面，包括反渗透、超滤、纳滤和微滤等。
在水处理中，膜分离技术主要用于海水淡化、饮用水生产和废水的处理等领域。
三、化学处理技术化学处理技术是根据化学反应来分离、转化、去除水体中某些组分的一种处理技术。
化学处理技术常用于废水处理中，其作用是通过添加各种水处理剂，使废水中的杂质、重金属等物质与水分离开来。
虽然化学处理技术具有出色的去除效果，但是其化学剂对环境和人体健康造成的不可逆性危害也引起了人们的警惕。
四、光催化技术光催化技术是将光触媒与光源结合起来，通过光解水中有机物的化学反应来实现净化水体的一种技术。
光催化技术已经被广泛应用于颜料、染料、农药以及有机废水的处理。
相对于传统的物理、化学处理技术，光催化技术具有效率高、工艺简单、安全环保的优势。
总体而言，水处理技术的发展呈现出多样化和综合化的趋势。
未来，随着科技的不断发展和需求的不断增长，水处理技术也将面临着新的挑战。
但可以确定的是，只要我们继续加强研究和应用，不断创新和进步，就有可能创造出更加高效、智能、安全的水处理技术，为全人类的水平生活和健康发展保驾护航。
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饮用水处理技术研究进展*魏云霞1，李彦锋2#，刘晓丽2，叶正芳3(1.兰州大学资源环境学院 甘肃 兰州 730000;2兰州大学化学化工学院 甘肃 兰州 730000；3.北京大学环境科学与工程学院，北京 100871）摘要简要介绍了饮用水的常规处理技术，指出了常规处理技术中的局限性，综述了目前几种饮用水深度处理工艺，包括活性炭吸附、臭氧氧化、生物活性炭、膜技术等，同时介绍了吸附和氧化两种预处理技术，最后对饮用水处理技术的发展方向进行展望。
关键词微污染水源水水处理技术Treatment technology of micro-polluted drink water Wei Yunxia 1, Li Yanfeng2, Liu Xiaoli2, Ye Zhengfang 3.(1.College of Resources and Environment, Lanzhou University, Lanzhou Gansu 730000；2.College of Chemistry and Chemical Engineering, Lanzhou University, Lanzhou Gansu730000；3.Department of Environmental Engineering, Beijing University, Beijing 100871)Abstract：This article introduces the actuality of mankind drink water treatment methods from three sides. Firstly, the disadvantages of traditional water treatment technology are point out, and then some depth treatment technology such as active carbon adsorption, oxidation, and member technology are summarized, some pretreatment technology are introduced. Finally, the future direction of new research technology and methods are prospected.Keywords: micro-polluted；drink water；water treatment technology一般来说,水源水所含的污染物种类较多、性质较复杂但浓度比较低微时,通常被称为微污染水。
针对不同的污染类型,人们在饮用水常规处理工艺的基础上研究开发了很多新的工艺和技术,归结起来主要有常规水处理工艺;深度处理技术;源水预处理技术。
1 常规处理工艺及其局限性1.1 饮用水常规处理工艺饮用水常规处理技术是指传统的混凝—沉淀—过滤—消毒技术。
这种常规处理工艺至今仍被世界大多数国家所采用，成为目前饮用水处理的主要工艺。
饮用水常规处理工艺的主要去除对象是水源中的悬浮物、胶体杂质和细菌。
混凝是向原水中投加混凝剂，使水中难以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；沉淀是将絮凝后形成的大颗粒絮体通过重力分离；过滤则是利用颗粒状滤料截留经沉淀后出水中残留的颗粒物，进一步去除水中杂质，降低水的浑浊度。
过滤之后采用消毒方法来灭活水中致病微生物，从而保证饮用水卫生安全。
1.2 常规处理的局限性目前，世界上一些国家对受有机物污染的饮用水进行致突变试验，发现许多饮用水呈现阳性结果。
我国的上海、武汉、哈尔滨、新疆的塔什库尔干、伽师等地的饮用水，在致第一作者：魏云霞，女，1980年生，讲师，博士研究生，主要研究方向为环境污染修复与化学生物。
∗国家“十一五”计划支撑项目(No.2006BRD01B03)；国家自然科学基金委员会人才培养基金资助项目(No.J0730425)；甘肃省科技攻关计划项目资助项目(No.2GS064-A52-036-02)。
突变活性实验中均呈阳性结果。
面对水源水质的变化，常规饮用水处理工艺已显得力不从心。
国内外的试验研究和实际生产结果表明，受污染水源水经常规的混凝、沉淀及过滤工艺只能去除水中20%~30%的有机物，由于水中存在溶解性有机物，不利于破坏胶体的稳定性而使常规工艺对原水浊度去除效果也明显下降(仅为50%~60%)。
对常规工艺进出水进行气相色谱和质谱(GC/MS)联机分析，微量有机污染物和Ames 致突变试验结果表明常规工艺对水中微量有机物没有明显的去除效果，水中有机物数量，尤其是毒性污染物的数量，在处理前后变化不大；预氯化产生的卤代物在混凝、沉淀及过滤处理中不能得到有效去除；虽然常规工艺能部分去除水中致突变物质，但对水中氯化致突变物前体物不仅不能去除，反而因混凝剂的作用在处理过程中产生了部分移码突变物前体物和碱基置换突变物前体物，使出水氯化后的致突变活性有所增加。
同时，在氯化消毒过程中，氯与水中的有机物反应产生三卤甲烷(THMs)和其他卤化副产物，如卤代乙酸(HAAs)、卤代乙腈、三氯丙酮、氯化醛类、氯酚及其他特殊化合物和有机卤代物。
这些卤化有机化合物中有许多被推测是致癌物或是诱变剂，且在较高浓度时有毒性。
2 饮用水深度处理工艺针对常规水处理工艺的局限性，为提高饮用水水质，除了加强水源的管理与污染控制、提高常规处理工艺水平外，经常需要在水处理流程中适当增加其他工艺环节。
2.1 强化混凝强化混凝(Enhanced Coagulation)是指向水源水中投加过量的混凝剂并控制一定的pH 值，从而提高常规处理中天然有机物(NOM)去除效果，最大限度的去除消毒副产物的前体物(DBPFP)，保证饮用水消毒副产物符合饮用水标准方法。
强化混凝作用的主要去除对象是水中天然有机物。
水中天然有机物通常以微粒、胶体或溶解状态存在，微粒状态有机物，如有机碎片，微生物等，很容易通过常规的混凝、沉淀和过滤除掉。
强化混凝的一般技术路线见图1。
通过强化混凝去除水中天然有机物已进行了大量的研究。
RANDTKE[1]认为强化混凝去除有机物的机理主要包括胶体状NOM的电中和作用，腐殖酸和富里酸聚合体的沉淀作用，以及吸附于金属氢氧化物表面上的共沉作用。
胶体状天然有机物的混凝主要依靠压缩双电层、电中和吸附架桥或混凝剂沉淀物的网捕等。
目前，在我国针对强化混凝的研究力度空前加大，同时也备受各方关注。
对水体中有机物的特性和去除规律也进行了大量的研究工作，总结出了一些规律。
通过研究发现，强化混凝过程中混凝剂的投加量是提高有机物去除率的重要影响因素，另外温度、pH等也有一定影响。
2.2 深度处理技术深度处理通常是指在常规处理工艺以后，采用适当的处理方法，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，提高和保证饮用水质。
应用较广泛的深度处理技术有：活性炭吸附、臭氧氧化、生物活性炭、膜技术等。
图1 强化混凝的一般技术路线2.2.1 活性炭吸附在饮用水深度处理中，活性炭以粉末炭和颗粒炭两种形式得到应用。
一般来说，粉末炭主要用于具有季节性变化规律的微量有机物如农药和嗅味物质等的去除。
由于其使用方便灵活，设备投资成本较低，并可根据水质情况决定投加或不投加以及投加量，因而特别适用于一些突发性污染事件的应急处理。
2005年末的松花江污染事件中粉末活性炭就发挥了极为关键的作用。
颗粒活性炭多用于原水水质季节性变化不大的情况进行深度处理。
一般来说，由于颗粒活性炭对水中多数有机物无选择的进行吸附，炭池在运行3~6个月后就会被穿透，需要更换或再生。
我国单独使用颗粒活性炭的水厂不多，北京市自来水公司第九水厂利用活性炭吸附技术进行深度处理，但由于炭的更换周期较长，在长期运行过程中活性炭上会自然形成生物膜，对有机物的去除实际上是活性炭吸附生物降解共同作用的结果，也就是通常所说的生物活性炭技术。
2.2.2 臭氧氧化臭氧在水处理中的应用比活性炭早。
作为一种极强的氧化剂，臭氧除了能有效的去除色度、嗅味和氧化破坏难降解污染物外，还可以氧化微生物细胞的有机体或破坏有机体链状结构而导致细胞死亡，对微生物也具有强大的杀伤力。
1902年，德国帕德博恩市建立了第一座用臭氧处理饮用水的大规模水厂，开创了臭氧进行饮用水处理的先河。
但由于当国内外经验 其他典型区域水系研究、形成操作规范与国家目标为污染水源水体有机物优化混凝去除机理及其水质安全保障工艺和操作规范←⎯→时臭氧发生器效率低，使其应用受到了限制。
70年代以后，臭氧制备技术不断提高，臭氧应用成本逐渐降低，因而应用越来越广泛。
2.2.3 臭氧活性炭臭氧活性炭采取先臭氧氧化后活性炭吸附，在活性炭吸附中又继续氧化，这样可以扬长避短，充分发挥各自所长，克服各自之短，这一工艺可以使活性炭的吸附作用发挥的更好。
目前国内水处理使用的活性炭能比较有效地去除小分子有机物，难以去除大分子有机物，而水中的有机物一般大分子的较多，所以活性炭孔的表面积得不到充分利用。
在炭前或炭层中投加臭氧后，一方面可使水中大分子转化为小分子，另一方面提供了有机物进入较小空隙的可能性，从而达到水质深度净化之目的。
1961年，德国Dusseldorf市Amstaad水厂开始使用臭氧与活性炭吸附首次联合处理工艺。
由于该厂水源—莱茵河水质不断恶化, 原有的河岸过滤—臭氧化—过滤—加氯的工艺已不能满足要求,为了提高出水水质,进一步消除嗅味,在过滤后又加上了活性炭吸附[2]。
该流程与当时一般采用的预氯化活性炭流程相比较,出水水质明显提高,炭的使用周期大为延长。
此后,经过多年的使用和研究,逐渐认为炭床中大量生长的微生物所具有的生物活性是处理效率提高和炭使用周期延长的主要原因。
2.2.4 生物活性炭生物活性炭技术是在欧洲饮用水处理的实践中产生的，之后在世界各国得到了大量研究和广泛应用。
目前，仅在欧洲应用生物活性炭技术的水厂就有70个以上。
生物活性炭法的特点是完成生物硝化作用将NH4-N转化为NO3-N；将溶解有机物进行生物氧化,可去除mg/L级浓度的溶解有机碳(DOC)和三卤甲烷形成潜力(GHMFP),以及ng/L 到μg/L级的有机物；此外,还可使活性炭部份再生,明显延长了再生周期;臭氧加在滤池之前还可以防止藻类和浮游植物在滤池中生长繁殖。
在目前水源受到污染,水中氨氮、酚、农药以及其它有毒有机物经常超过标准,而水厂常规水处理工艺又不能将其去除的情况下,生物活性炭法成为饮用水深度处理的有效方法之一。
但由于活性炭价格昂贵，妨碍了其在国内的推广。
2.2.5 膜分离法膜技术特别是以高分子膜为代表的膜分离技术是近30年来发展起来的一项高新技术，是饮用水深度处理技术中的一种重要方法。