水源污染控制方法及饮用水深度处理工艺

1、水源污染

水源污染是指人类生产、生活活动产生的垃圾排放和突发性事件对江河源头及上游、水库、地下水等水源地所造成的污染。污水排放、垃圾堆集和空气中二氧化硫浓度过高产生的酸雨是造成水源污染的主要因素。

在我国的主要江、河、湖等水域，如长江、黄河、淮河、海河、辽河、松花江、第二松花江、黄浦江、沱江、巢湖、滇池和太湖等或已检测出数百种有机物或被报道已经受到严重的有机物污染，在被检测出的有机物中一些有毒污染物含量超过了地面水质标准，有些是致癌、致畸和致突变有机污染物。近年来，我国有关部门在水源保护方面作了许多工作，但是，由于各种条件的制约，全国水源污染仍呈发展趋势，有90%以上的城市水域污染严重，近50%的重点城镇水源水质不符合饮用水源的水质标准。

总之，水源污染在我国已经是普遍存在，有机物正在悄悄地污染着我们的周围环境，以至对我们的生存环境构成了严重威胁，这方面现已成为一项急迫需要解决的问题。

2、我国应对水源污染采取的主要措施

2.1水源地保护

在我国，水环境污染趋势还没有完全得到遏制，很多地方在水源水质出现恶化之后，往往倾向于采用更换水源或实施远距离输水的措施。在20世纪80年代前后，这种调水措施确实在一些重要城市的饮用水安全保障方面发挥了重要的作用。但是，在目前水资源整体上出现短缺，而且水环境污染比较普遍的今天，调水成本日趋增加，调水的效果也日趋低下。从国外的经验教训来看，水源保护与水质改善最关键的措施是加强立法、严格执法，防止污染物进入水源地。目前，加强水源地保护也已经列入我国有关部门的议事日程。对于面源污染控制来说，一些生态工程技术非常有效。一些科研机构正在开展相关研究，并进行了一些示范应用，取得了明显的成效。

2.2水厂常规技术的优化

水厂水质净化技术是饮用水质安全保障体系的核心，其主要目标是通过各单元的处理形成饮用水水质的多级屏障。虽然在具体的技术运用上已经发生了很多的变革，但沿用了100多年的混凝、沉淀、砂滤、氯消毒等传统处理工艺依旧是我国现行的主导工艺。传统工艺的主要去除目标是浊度、细菌类微生物等污染物，难以有效去除COD Mn、氨氮、微量有机物、病原性原虫等污染物，难以有效解决水源污染与水质标准提高之间的矛盾，更难以有效应对突发性污染事件。

目前，国内外重点关注的水质问题是消毒副产物（如三卤甲烷、卤乙酸等）、各种有害元素或化合物、致病微生物、微量人工或天然活性化学品，以及容易给

人感官带来损害的异嗅异味异色类物质等。近年来，为了控制消毒副产物生成，国内开展了用二氧化氯、臭氧、高锰酸钾等氧化剂取代预氯化的研究，发现臭氧预氧化可显著促进水中消毒副产物前驱物的去除。同时，高锰酸钾也被发现具有一定的助凝效果。这两种预氧化技术在国内都有一定的应用。

此外，各种常规单元技术本身也存在进一步改善、优化与强化的潜力，特别是针对特定的水源水质特征如何进行系统优化与强化是目前学术界与供水企业非常关注的热点问题。例如，作为水处理系统中最基本的工艺单元，混凝沉淀的最主要功能是去除浊度，该工艺的处理效果对后续工艺运行工况有重要影响，并决定着最终出水水质与处理成本。混凝过程非常复杂，混凝剂、原水水质与物理化学特征、混凝反应器结构以及反应条件等都是影响混凝效果的重要因素，将混凝理论的研究成果全面应用于水厂生产是今后的重要发展方向。提出以优化絮凝剂组分和形态为核心的强化絮凝新概念，环境水质学国家重点实验室在混凝理论的研究和新型混凝剂的发展方面做出了很多具有开创性的工作，为推动我国混凝及混凝剂技术的发展，提升我国水厂的混凝技术水平做出了积极贡献。

由滤池、滤料和操作系统构成的过滤系统不仅是去除控制出水浊度的关键单元，而且是去除控制隐孢子虫等原虫类病原微生物的关键单元，成为保障饮用水质安全的重要屏障。目前各国水厂都把降低滤后水浊度作为重要目标，在这种需求推动下，人们相继开发了各种高灵敏度的在线浊度仪与颗粒计数仪，用于水厂的水质与滤池运行监控。

饮用水的微生物安全性问题始终是饮用水安全保障最核心的问题之一，而消毒是保障饮用水微生物安全的最关键和最后的屏障。长期以来，氯气或次氯酸钠作为一种经济有效的消毒剂在世界范围内得到广泛应用，用户末端水中是否存在余氯成为判断饮用水是否卫生的重要依据。随着各种氯代消毒副产物的检出，迫使人们探讨使用替代消毒剂的可能性，而有关氯胺、二氧化氯、臭氧、紫外等替代消毒剂的研究也层出不穷，但各种替代消毒剂也可能存在各种各样的缺点与不足。目前，日本仍然主要以次氯酸钠为消毒剂；基于控制消毒副产物生成、保证管网末梢余氯浓度的考虑，美国和中国内地的部分城市采用氯胺进行消毒。但是，今后需要对使用氯胺消毒后形成的消毒能力弱化风险以及管网生物稳定性风险进行系统评价。

除了消毒副产物之外，另外一个引起人们关注消毒问题的是陆续在世界各国发生的隐孢子虫和贾第鞭毛虫感染事件。隐孢子虫是一种自然界广泛存在的原生动物，能够导致人类产生一种肠道寄生虫病，其临床上主要表现为急性腹泻，免疫功能低下者如艾滋病病人感染隐孢子虫病后常因长期腹泻而致营养不良和脱水而死亡。我国于1987年报道了首例发生于南京的人体隐孢子虫病病例后，安徽、内蒙古、福建等19个省区也相继报道了一些病例，据不完全统计截止到1998年已

超过千例。大量研究表明，氯消毒对以孢子形态存在的隐孢子虫几乎无能为力；而紫外、臭氧消毒则能较为有效地灭活隐孢子虫。日本等发达国家尚未制定出直接针对隐孢子虫的饮用水标准，目前主要采取严格控制砂滤出水浊度（<0.1NTU）等一些间接措施来控制隐孢子虫污染带来的风险。我国新版饮用水卫生规范中把隐孢子虫和贾第鞭毛虫列为非常规指标，规定两者的含量均不得超过1个/10升。我国消费者一般习惯于饮用开水，这种生活习惯对于有效防止大规模隐孢子虫感染事件的发生比较有效。但是，总体来说，我国在这方面开展的工作还非常少，缺乏系统性，有关原虫的健康风险有待于进一步系统深入研究。

2.3深度处理及特殊污染物去除

水中TOC是消毒副产物的前驱物，农药等微量有机化学品是重要的毒理学指标，而表面活性剂、色度和异嗅味物质的存在则会影响饮用水的感官特性和品味，这些都是水厂工艺中去除的目标。同时，由于污染或地质构造的原因，有些地下水中含有对人体有害的物质如砷、氟、硝酸盐等特殊污染物。但是，常规的水厂工艺对于水源水中的这些有机物或特殊污染物去除效果很差。这些目标污染物的去除需要采用深度处理或特殊处理技术。

利用臭氧破坏有机物的分子结构，利用后续的生物活性炭对臭氧氧化生成的小分子有机物进行进一步降解的臭氧—生物活性炭联用技术是最典型的饮用水深度处理技术。一般来说，采用该技术主要目的包括：去除水中消毒副产物前驱物，控制消毒副产物生成；降解去除水中各种稳定性微量化学污染物；破坏产生异嗅异味物质的分子结构，改善饮用水感官指标。此外，具有强氧化性的臭氧能有效灭活水中各类病原微生物，可以显著改善饮用水的生物安全性。我国最早使用该技术的水厂是北京市田村山水厂，至今已有20多年的历史。但是，臭氧-活性炭工艺真正意义上的推广应用主要发生在过去的几年里。在地表水源污染趋势得不到根本控制的情况下, 臭氧-生物活性炭技术将是今后保障饮用水化学与微生物安全的主要手段。

需要指出的是，臭氧-生物活性炭技术也不是万能的技术。单独臭氧氧化对一些稳定性农药类物质、有机卤代物的分解效率很低，当原水受到这类物质污染时，往往需要使用高级氧化技术（如臭氧/ 过氧化氢技术）等。特别值得注意的是，当原水中存在一定浓度溴离子时，臭氧处理会产生具有强致癌性的溴酸盐。溴酸盐生成控制及降解技术是饮用水领域的国际研究前沿。控制臭氧投加量或利用预臭氧替代主臭氧可以有效控制溴酸盐的生成。在“十一五”、“863”的支持下，有关溴酸盐生成控制与去除的研究正在进行中。

活性炭也是深度处理的主要手段之一，以粉末炭和颗粒炭两种形式在饮用水处理中得到应用。一般来说，粉末炭主要用于具有季节性变化规律或突发性污染事件产生的农药、嗅味物质、有机化学品等微量有机污染物的去除，其优点是使