饮用水深度净化技术的现状与发展方向
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（ 哈尔滨工业大学 市政环境工程学院，黑龙江 哈尔滨 ?"&&@& ）
摘# 要：常规的给水处理工艺以去除浊度和细菌为主要目的， 对有机物尤其是溶解性有机物的去除能力很 低， 因此有必要对饮用水进行深度净化A 通过对目前饮用水深度净化技术的分析， 提出采用臭氧、 活性炭和膜 联用深度处理技术， 供给管道直饮水是目前我国城镇供水的必然趋势A 关键词：饮用水； 深度净化； 臭氧； 活性炭； 膜 中图分类号：3)@@?A % 文献标识码：, 文章编号： &!$B C $%!D （ %&&! ） &$ C &B?? C &D
［ ?］ 源! 类 水 质 的 标 准 ； 新的病原微生物隐孢子
二是强化处理工艺对受污染水源进行深度处理A 经过深度净化后的饮用水应去除三卤甲烷等有机 污染物， 不危害健康； 去除病原菌和病毒， 不引起 传染性疾病； 硬度和矿质元素含量适当， 有益健
［ "］ 康 A
我国不宜将深度净化工艺设于自来水厂， 因 为要在所有水厂加设深度处理工艺， 改造和运行 费用相当可观A 如加设臭氧活性炭工艺会使自来 水厂的基建费用增加 "&\［ D］， 且市政供水中只有 %\ 用于生活饮用， 其余为工业和消防等用水， 全 我国中小 面提高市政供水水质是不经济的A 再者， 城市陈旧的铸铁供水管网和二次供水设施也会对 深度处理的出厂水造成二次污染A 在小区设置集 中净化装置供给管道直饮水具有良好的经济性， 取用便利， 卫生可靠， 已在哈尔滨、 上海和深圳等
［ )6 ］ ! 处理单元体积小， 易于自动 工艺相当或较低
化控制；纳滤 （ B1 ） 能有效地去除水中致突变物 质和色度， CD0 去除率 (%5 ， /D0 去除率 $%5 ! B1 对细菌有很好的去除效果， 可以作为物理消毒
［ )$ ］ 取代常规化学消毒 ! 但进入纳滤膜的水需经酸
! 当有机物的尺寸特性与活
［ ,］ 硬度 #4) -2 1 3 和偏碱性的优质饮用水推荐值 ! /
［ )& ］
行正常， 即使进水水质发生变化， 出水中的细菌数
［ )" ］ 量一般都在检出限以下 !
超滤 （ ?1） 、 微滤 （ @1 ） 对胶体和细菌的去除 效果较好， 但对有机物和盐类的去除效果一般! 由 于不需要昂贵的预处理去除颗粒， 处理能力低于 & A )% 3 4- 的小型膜工艺水厂的制水成本与常规
第 !" 卷# 第 $ 期 % & & ! 年$ 月 # # # # # #
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饮用水深度净化技术的现状与发展方向
刘淑彦， 王秀蘅
［ )2 ］ 泛的应用前景 ! :;<;=> 研究表明： 只要膜设备运
&’ 饮用水深度净化技术
!" #$ 预氧化 预氧化技术是一种提高常规混凝工艺效率的 方法， 由于氧化剂破坏无机颗粒表面的有机涂层， 可降低其稳定性! 氯是最早的水处理预氧化剂， 但其危害健康的氯化副产物限制了其推广； 高锰 酸钾可用于受污染污水处理， 生产性试验结果表 明可以在一定条件下去除微量有机污染物， 能有 效地破坏水中某些氯化消毒副产物前驱物质， 水 的致突变活性显著下降， 除臭、 藻类， 并有良好的 助凝效能
［ (］
! 由于高锰酸钾可使杂环类有机物发
生某些结构或性质的改变， 将其与活性炭联用处 理微污染原水， 对水中微量有机物具有优良的去 除效能， 尤其是对人体危害较大的苯类、 硝ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ苯 类、 卤代烃和多环芳烃类等有机物， 可明显地去除 或降低其含量
［ )% ］
! 高铁酸盐是一种强氧化剂， 其
［ )) ］
［ )3 ］ 等优点 !
! 因此分质供水时应在卫生间也留一个深度
净化水的供水管， 使有经济条件的家庭在淋浴时 也能使用保证健康的水!
!" %$ 臭氧氧化 臭氧溶解在水中会自行分解成羟基自由基， 间接地氧化有机物、 微生物和氨， 反应速度快且没 有选择性! 在任何 89 条件均能将水中多种有机 物氧化为无机物， 如造成水体色、 臭和味的腐植 质， 酚、 氨氮、 铁、 锰和硫等还原物质! 此外， 臭氧具 有很高的氧化电位， 容易通过微生物细胞膜扩散， 并能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， 因此能够杀死藻类和灭菌， 对一些顽强的微生物如病毒、 芽孢等有强大的杀 伤力! 臭氧代替氯作为消毒剂效果更佳， 剂量小、 作用快， 不产生三卤甲烷等有害物质， 也可使水的 口感和观感大为改观! !" &$ 膜$ 法 膜法是在压差推动下的物理分离过程! 采用 膜过滤技术是去除致癌原生动物的有效方法! 随 着膜价格的逐年降低， 其在未来水处理中具有广
［ $］ 地推广应用 A 广州市政府明文规定新建小区和 ［ B］ 公共场所必须配套分质供水系统 A
， 很难用常规过滤 虫、 微孢子虫尺寸小 （ ? ] " "T） ［ %］ 技术去除， 而且对加氯消毒有很强的抗性 ； 含 有机污染物的水经加氯消毒后还会产生有机卤化 物等 “ 三致” 物质A 供水水质的下降严重危害健 康， 已引起供水行业和居民的极大关注A
?# 饮用水深度净化的目的与对策
改善饮用水水质有两条途径： 一是控制污水 的排放量及提高污水处理率， 保护饮用水源
收稿日期： %&&% C &D C %@A 作者简介：刘淑彦 （ ?@"$ C ） ， 女， 高级工程师A
［ D］
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我国目前的分质供水方式是在厨房设置一根 深度净化水管， 供给烹饪和饮用水A 其余生活用水
标准状态下氧化势高达 &* & +， 对低温低浊水有 显著的助凝作用和优良的除污染和藻类作用 ； 臭氧也可以用于预氧化， 尤其能有效地去除腐植 质引起的色、 嗅、 味等， 对还原状态的锰、 硫的去除 能力也强于氯! !" !$ 活性炭吸附法 以活性炭为代表的多孔介质吸附工艺可有效 地去除色度、 浊度和有机污染物! 在美国 ) , - 的活 性炭用于给水净化， 活性炭在我国给水处理工艺 中的应用也较广
性炭的孔径分布协调一致时， 活性炭才具有较高 的吸附性能及有机物去除率! 具有较发达中孔的 颗粒活性炭 （ ./0 ） 非常适合于水处理； 活性炭纤 维 （ /01） 只有单一的微孔， 孔径 2 # )3 !4， 水中 大部分有机物很难进入 /01 的有效吸附面积中， 对有机物的去除仅在 &%5 左右； 由细炭粉压缩而 成的压缩活性炭卫生条件比粉末活性炭好， 对有 机物的去除效率在 -%5 # 265
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［ )( ］ 水 ! 但反渗透膜对无机物去除的 “ 良莠不分” ，
， 还具有对进水
［ 3］ 进行亚微滤和去除原生动物的作用 !
由于 ./0 去除有机物的寿命仅 - # " 个月，
使水中的有益矿物质和微量元素也同时去除! 纯
第; 期
刘淑彦，等： 饮用水深度净化技术的现状与发展方向
・ 4#/・
水具有很强的溶解性， 当大量饮用纯水后， 体内的 一些人体所必需的微量元素和营养物质被迅速溶 解并排出体外， 体内物质失去平衡， 尤其是儿童和 老年人如长期饮用对健康不利! 该方法操作压力 ， 因膜易阻塞和污染， 对预处理要 高 （ " #$ % &’(） 求严! 预处理的目的是全部或部分去除原水中的 微生物、 胶体、 无机或有机杂质， 为后续处理工序 创造条件， 一般采用粒径 )$ * + )$ , -- 的石英砂 过滤器或孔径 . + .) !- 的微孔过滤器! 反渗透 的操作复杂， 出水率低， 出水长期饮用不利健康， 因此不适于饮水深度处理! !" #$ 紫外线消毒 紫外线消毒是一种物理消毒法， 不向水中添 加任何物质， 不影响水的理化性质， 不产生三卤甲 烷等 “ 三致” 物质， 细菌病毒的对数杀灭率达 / + %， 对周边没有化学物质和噪声污染! 但由于紫外 线的消毒效果受原水水质、 波长、 水层厚度和照射 时间等多因素影响， 设计中要充分考虑， 原水需经 预处理去除色度、 浊度和铁等杂质! 目前， 福建新 大陆环保有限公司生产的紫外线消毒系列设备已 用于实际生产， 日处理水量 # + %) 0 #) * -/ ， 操作 方便， 消毒成本 )$ ))* 元 1 - ! !" %$ 矿$ 化 水是人体的常量与微量元素的来源， 深度处 理工艺在去除有机污染物的同时， 也去除了一部 分微量元素， 不能达到溶解性总固体 /)) -2 1 3、
［ )- ］
化、 加防垢剂等预处理防止离子沉淀， 预过滤防止 颗粒对膜污染， 控制操作压力为 %* $ # )* % @E<， 操作较麻烦! 由于超滤膜在去除有机物和病原菌 的同时， 也去除了 $%5 阴阳离子， 长期饮用不利 健康； 反渗透膜孔径 F & G4， 对有机物、 金属氧化 物、 微生物及胶体物质有较高的去除能力， 可用于 水的纯化， 尤其是半咸水脱盐和半导体工业超纯
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哈’ 尔’ 滨’ 工’ 业’ 大’ 学’ 学’ 报’ ’ ’ ’ ’ ’ ’ ’ ’ ’ ’ ’ ’ 第 -2 卷’
仍使用市政自来水! 但水中有害化学物质通过消 化系统进入人体并不是最主要的途径， 通过皮肤 和呼吸也能摄入! 研究表明当用含三氯苯乙烷的 水淋浴时， 通过呼吸吸入的化学物质比口腔进入 的要多 " # $% 倍! 只在水龙头上安一个水过滤器 还不足以保证人体免受水中有害化学物质的损 害
［ $］
技 再生困难， 更换价格昂贵， 生物活性炭 （ 7/0 ） 术应运而生! 7/0 是以活性炭为载体， 利用自然 吸附生长的微生物， 在水处理中同时发挥活性炭 的物理吸附和微生物的生物降解作用! 依靠长期 生物降解速率不 通水自然形成的 7/0 菌种复杂， 高， 通过投加高活性工程菌人工固化形成的 7/0 则具有高效、 长效、 运行稳定和出水无病原微生物
摘# 要：常规的给水处理工艺以去除浊度和细菌为主要目的， 对有机物尤其是溶解性有机物的去除能力很 低， 因此有必要对饮用水进行深度净化A 通过对目前饮用水深度净化技术的分析， 提出采用臭氧、 活性炭和膜 联用深度处理技术， 供给管道直饮水是目前我国城镇供水的必然趋势A 关键词：饮用水； 深度净化； 臭氧； 活性炭； 膜 中图分类号：3)@@?A % 文献标识码：, 文章编号： &!$B C $%!D （ %&&! ） &$ C &B?? C &D
［ ?］ 源! 类 水 质 的 标 准 ； 新的病原微生物隐孢子
二是强化处理工艺对受污染水源进行深度处理A 经过深度净化后的饮用水应去除三卤甲烷等有机 污染物， 不危害健康； 去除病原菌和病毒， 不引起 传染性疾病； 硬度和矿质元素含量适当， 有益健
［ "］ 康 A
我国不宜将深度净化工艺设于自来水厂， 因 为要在所有水厂加设深度处理工艺， 改造和运行 费用相当可观A 如加设臭氧活性炭工艺会使自来 水厂的基建费用增加 "&\［ D］， 且市政供水中只有 %\ 用于生活饮用， 其余为工业和消防等用水， 全 我国中小 面提高市政供水水质是不经济的A 再者， 城市陈旧的铸铁供水管网和二次供水设施也会对 深度处理的出厂水造成二次污染A 在小区设置集 中净化装置供给管道直饮水具有良好的经济性， 取用便利， 卫生可靠， 已在哈尔滨、 上海和深圳等
［ )6 ］ ! 处理单元体积小， 易于自动 工艺相当或较低
化控制；纳滤 （ B1 ） 能有效地去除水中致突变物 质和色度， CD0 去除率 (%5 ， /D0 去除率 $%5 ! B1 对细菌有很好的去除效果， 可以作为物理消毒
［ )$ ］ 取代常规化学消毒 ! 但进入纳滤膜的水需经酸
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［ )" ］ 量一般都在检出限以下 !
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， 还具有对进水
［ 3］ 进行亚微滤和去除原生动物的作用 !
由于 ./0 去除有机物的寿命仅 - # " 个月，
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刘淑彦，等： 饮用水深度净化技术的现状与发展方向
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水具有很强的溶解性， 当大量饮用纯水后， 体内的 一些人体所必需的微量元素和营养物质被迅速溶 解并排出体外， 体内物质失去平衡， 尤其是儿童和 老年人如长期饮用对健康不利! 该方法操作压力 ， 因膜易阻塞和污染， 对预处理要 高 （ " #$ % &’(） 求严! 预处理的目的是全部或部分去除原水中的 微生物、 胶体、 无机或有机杂质， 为后续处理工序 创造条件， 一般采用粒径 )$ * + )$ , -- 的石英砂 过滤器或孔径 . + .) !- 的微孔过滤器! 反渗透 的操作复杂， 出水率低， 出水长期饮用不利健康， 因此不适于饮水深度处理! !" #$ 紫外线消毒 紫外线消毒是一种物理消毒法， 不向水中添 加任何物质， 不影响水的理化性质， 不产生三卤甲 烷等 “ 三致” 物质， 细菌病毒的对数杀灭率达 / + %， 对周边没有化学物质和噪声污染! 但由于紫外 线的消毒效果受原水水质、 波长、 水层厚度和照射 时间等多因素影响， 设计中要充分考虑， 原水需经 预处理去除色度、 浊度和铁等杂质! 目前， 福建新 大陆环保有限公司生产的紫外线消毒系列设备已 用于实际生产， 日处理水量 # + %) 0 #) * -/ ， 操作 方便， 消毒成本 )$ ))* 元 1 - ! !" %$ 矿$ 化 水是人体的常量与微量元素的来源， 深度处 理工艺在去除有机污染物的同时， 也去除了一部 分微量元素， 不能达到溶解性总固体 /)) -2 1 3、
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化、 加防垢剂等预处理防止离子沉淀， 预过滤防止 颗粒对膜污染， 控制操作压力为 %* $ # )* % @E<， 操作较麻烦! 由于超滤膜在去除有机物和病原菌 的同时， 也去除了 $%5 阴阳离子， 长期饮用不利 健康； 反渗透膜孔径 F & G4， 对有机物、 金属氧化 物、 微生物及胶体物质有较高的去除能力， 可用于 水的纯化， 尤其是半咸水脱盐和半导体工业超纯
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