一、飲用水水源水質特征及其變化

飲用水水源水質，隨著社會和經濟的發展，呈現出明顯的時代特征，為了保證飲用水水質安全，相應的飲用水處理技術，也必須隨著人類文明的進步和社會經濟的發展，不斷地創新和進步。在經濟發展和工業化水平相對較低的20世紀初及之前，飲用水水源中的污染物主要是懸浮物、膠體以及病原微生物、病毒等，特別是在該時期由于人口相對較少，人類的需水量不大，大部分飲用水水源采用地下水，所以該時期威脅飲用水安全的主要污染物 是病原微生物和病毒，即生物安全眭。

到了近代，由于社會、經濟、工業，特別科學技術的發展，大量人工合成化學品的問世及使用，導致飲用水水源的水質惡化(現代先進的水質檢測技術可以分析出絕大部分污染物)。而與水源水質相適應的飲用水處理技術的發展相對滯后，導致人們對飲用水安全的擔憂。1974年以來，美國在飲用水中發現2100種化學物質，其中190種是可疑的，99種致癌或可疑致癌物，82種致突變物，28種急性或慢性致毒物。美國環保局(簡稱美國EPA，USEPA)對全國范圍的飲用水進行檢測，發現氯化消毒的飲用水中普遍含有鹵代烴類，在被檢測的289種化合物中，有111 種鹵代有機物。

研究表明，自來水中鹵代烴類化合物是多種癌癥的致病因子，其中氯仿、溴仿、一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷、四氯化碳、1，2-二氯乙烷 以及某些較高分子量的有機鹵代物的致癌作用最為明顯。我國自改革開放以來，經濟發展迅速，而城市污水和工業廢水的治理跟不上經濟的發展，未經處理的污水直接排入水體，加上農藥和化肥的濫用，導致飲用水源水質不斷惡化。對全國35個江段有機污染物的調查結果發現，水體中痕量有機物種類繁多，致癌、致畸、致突變的“三致”物超標倍數高。在7個流域的l4個典型江段中共檢出197種有機化合物，其中 致癌化合物25種，屬于USEPA的優先污染物53種。

當前人類已經進入21世紀，科學技術的發展已經達到了前所未有的高度和水平，人們的生活水平也空前提高。科學的發達和產業化浪潮，雖然給人類帶來物質文明，但也導致人們對化學品的過度依賴。例如，為了使牛、羊多長肉、多產奶，人們給這些牲畜體內注射了大量雌激素;為了讓池塘里的魚蝦迅速生長，養殖戶添加了“催生”的激素飼料;為了促使蔬菜、瓜果的個頭大，提前進入市場，菜農和果農們不惜噴灑或注射一定濃度的乙烯利、脫落酸等“催生劑”。

這些新興污染物較一般的化學污染物的危害更大，其含量在非常小的情況下(幾十萬分之一或更小的含量)，就可以引起生物免疫功能紊亂而導致許多人們意想不到的疾病甚至癌癥;可以引起生物生殖系統紊亂和生殖系統疾病(諸如引起生物雌雄同體現象或最終導致不孕不育而走到滅絕的境地);也可以引起生物神經系統紊亂而使生物自殺現象日趨嚴重或患有精神病人數屢屢增加。如何有效地去除飲用水源中這些新興污染物，以提供安全健康可口的飲用水，是當代飲用水處理中面臨的嚴峻課題。

二、飲用水深度處理技術

下面，我們就介紹幾種常用的飲用水深度處理技術：

飲用水深度處理技術包括：臭氧-活性碳技術、膜分離技術、生物活性碳技術、吹脫技術。另外還有21世紀初處在實驗階段的超聲空化技術和光氧化技術。

飲用水處理深度處理（1）臭氧-活性炭技術

臭氧-活性碳工藝流程圖

臭氧具有強氧化性，最早它是作為飲用水的消毒劑出現的，并且又能去除水中的色度和臭味。隨著水處理技術的發展，通過利用臭氧的強氧化能力，可以破壞有機物的分子結構以達到改變其物質成分的目的。
活性炭是一種多孔性物質，內部具有發達的空隙結構和巨大的比表面積。活性炭的空隙分為大孔、過渡孔和微孔，大孔主要分布在活性炭表面，對有機物的吸附甚微。過渡孔是水中大分子有機物的吸附場所和小分子有機物進入微孔的通道，而微孔則是活性炭吸附有機物的主要區域，微孔構成的比面積占總面積的 95%，活性炭對有機物的去除受有機物特性的影響，主要是有機物的極性和分子大小的影響，同樣大小的有機物，溶解度愈大，親水性愈強，活性炭對其吸附性愈差。

O3與活性炭聯合使用，可收到良好的效果。在水處理中使用活性炭，能有效地去除小分子有機物，但對大分子有機物的去除則很有限，如果水中大分子有機物含量較多，會使活性炭的吸附表面加速飽和而得不到充分利用，縮短使用周期。若進水先經O3氧化，使水中大分子有機物分解為小分子狀態，就會提高有機物進入活性炭微孔內部的可能性，充分利用活性炭的吸附表面，延長其使用周期。同時，后續的活性炭又能吸附O3氧化過程中產生的大量中間產物，包括O3無法去除的三氯甲烷及其前驅物，保證了最后出水的化學穩定性。

飲用水處理深度處理（2）膜分離技術

飲用水處理深度處理（3）膜分離過程

常用的以壓力為推動力的膜分離技術，有微濾（MF）、超濾（UF）、納濾（NF）以及反滲透（RO）等工藝方法。膜分離技術能夠提供穩定可靠的水質.其分離水中雜質的主要機理是機械篩濾作用,因而出水水質在很大程度上取決于濾膜孔徑的大小。

飲用水處理深度處理（4）微濾（MF）

又稱精密過濾，其濾膜的孔徑為0.05~5.00μm，操作壓力為0.01~0.2MPa，可以去除微米（10-6m）級的水中雜質，多用于生產高純水時的終端處理，和作為超濾、反滲透或納濾的預處理過程。

飲用水處理深度處理（5）超濾（UF）

其濾膜的孔徑為5nm~0.1μm，操作壓力為0.1~1.0MPa，可以去除分子量300~3×105的大分子有機物及細菌、病毒、賈第蟲和其它微生物。具體參見http://m.xhxdt.com更多相關技術文檔。

飲用水處理深度處理（6）納濾（NF）

介于UF和RO之間,可在較低的壓力（0.5~1.0MPa）下實現較高的水通量，總鹽類去除率在50H~70H左右，尤其對二價離子（如Ca2+ 、Mg2+ 等）的去除率可達到90H以上。在凈水處理中適用于硬度和有機物含量較高，且濁度較低的原水，主要是地下水水處理方面。納濾膜本身帶氨基和羧基兩種正負基團，這是它在較低壓力下，仍具有較高脫鹽性能和截留分子量為數百的膜，也可以去除無機鹽的重要原因。因此，納濾膜不僅可以進行水質軟化和適度脫鹽，而且可以去除THMFP、色度、細菌、溶解性有機物和一些金屬離子等。飲用水深度處理中應用較多的，主要為卷式芳香族聚酰胺類復合納濾膜。

飲用水處理深度處理（7）反滲透（RO）

其膜孔徑僅約為10~11×10-10m，操作壓力為1~10MPa。RO能耗大，但反滲透膜幾乎可以去除水中一切物質，包括各種懸浮物、膠體、溶解性有機物、無機鹽、細菌、微生物等。21世紀初，反滲透技術已大量應用于飲用水的深度處理上，成為制備純水的主要技術之一。

飲用水處理深度處理（8）生物活性碳技術

生物活性炭吸附技術是隨著活性炭在飲用水處理中的大量使用而出現的。生物活性炭技術的本質是使活性炭表面附著一定量的生物以達到去除水中污染物的目的。

生物活性炭對有機物的作用機理，可以看作是物理吸附和生物降解的組合。吸附飽和的生物活性炭在不需要再生的情況下，可利用其生物降解能力，繼續發揮控制污染物的作用，這一點正是其它方法所不具備的。采用生物活性碳技術后，與原先單獨使用活性碳吸附工藝相比，出水水質得到提高，也增加了水中溶解性有機物的去除，從而降低了氯化時的Cl2投加量，降低了CHCl3的生成量，而且延長了活性碳的再生周期，減少運行費用。

該技術進行飲用水深度處理時，通常的前提條件是，避免預氯化處理，否則微生物不能在活性碳上生長，也就失去了生物活性碳的生物氧化作用。