自来水厂深度处理工艺探讨

地球上的水总是处于进行自然循环和社会循环的两个状态中，在水进入水循环的状态中，杂质几乎随时随地都在准备混入其中，而流动性和溶解能力都十分强大的水自然将这些杂质变成自身的一部分，这便使水质发生了变化。为了人体安全，给水厂使用一些常规工艺，例如有混凝、絮凝、沉淀、过滤、消毒等来保证饮用水的基本安全，随着水污染的严重，水质问题受到广泛的关注，越来越多的人在要求给水厂达到更高的水质标准要求，保证饮用水的安全。

1 进行深度处理的必要性

人类社会生活与发展都需要水资源，因而水对人类来说十分重要。但是在现实生活中，水资源却一直处于短缺状态，而水污染的情况也在不断加剧，因而一些传统的水处理工艺并不能对所有的原水净化完全，尚未净化完全的水对于现代人来说肯定是无法达标的。另外，人类对水质的要求也变得越来越严格，这一点从2007年中国开始实施《生活饮用水卫生标准》新标准这一举措可以看出，将2007年的新标准与1985年的饮用水卫生规范进行比较，不难发现：有机物、微生物和消毒这些方面的要求变得更加严苛，同时2007年的新标准也明显提高了出水水质的达标要求，而这些更高、更严格的要求使得传统的水处理工艺慢慢不再能够满足当前社会的发展需要。为了使出水水质达到标准，自来水厂在常规的水工艺基础上又再次增加了一个深度处理的环节，以期达到甚至超过社会要求的水质标准。

2 常见的深度处理工艺

深度处理工艺一般是在常规处理工艺之后进行的，这是为了保证常规处理工艺无法净化掉的一些杂质能够通过进一步的处理被消除，从而提高出水水质的标准。下文介绍三种在自来水厂常见的深度处理工艺：活性炭吸附及组合工艺、深度氧化处理工艺和膜分离处理工艺。

2.1 活性炭吸附及组合工艺

2.1.1 活性炭吸附工艺。活性炭吸附工艺一般很少单独使用，它利用的是活性炭的孔隙结构和比表面积，活性炭所独有的孔隙结构和巨大的比表面积能够很大程度地吸附水中溶解的有机物，如苯类化合物、酚类化合物、石油及石油产品等。同时它对于很多其他方法难以取出的有机物也有很好的去除作用，例如利用生物法无法去除在水中溶解的合成染料、胺类化合物、除草剂以及许多人工合成的有机化合物，但是利用活性炭吸附技术就可以很好地解决掉这一类污染物，提高水的纯净度。

活性炭吸附工艺出现很早，早在20世纪二三十年代国外就有人使用粉末活性炭去除了水中臭味的先例，通过将近一个世纪的发展，活性炭吸附工艺已经成为去除水中有机污染物最成熟、最有效的深度处理技术之一。为了对活性炭吸附技术进行研究，沈阳一家自来水公司进行了一个实验，用活性炭吸附技术处理由于工业废水的污染产生臭味的地下水，这个实验取得了较好的效果。当然由于地区不同、行业不同，用水要求也会出现许多的不同，为了解决这一问题，有些自来水厂通过研制不同规格、型号的活性炭净水器，来更好地满足社会的需求。

经过大量试验表明，相对分子质量在500～3000的有机物在活性炭吸附技术的处理下居然达到了85%左右的去除率，但是仅仅依靠单纯的活性炭吸附并不能达到所有人的水质要求。所以，为了进一步提高出水水质，活性炭吸附和其他水净化工艺的组合工艺在自来水厂得到了广泛应用，例如高锰酸钾-活性炭、生物活性炭、臭氧-生物活性炭（O3-BAC）、活性炭-硅藻土处理工艺等，在这里我们要重点提出臭氧-生物活性炭（O3-BAC）处理工艺。

2.1.2 臭氧-生物活性炭（O3-BAC）水处理工艺。臭氧-生物活性炭水处理工艺一般是将含有一些难以被生物氧化的有机物的污染水先进行臭氧氧化工艺将有机物进行转化，为了提高水处理效率，含有通过其他氧化剂氧化速度很慢的有机物的污染水也会被选择臭氧氧化，氧化后的污染水中的有机物就变成了全部可以由活性炭进行吸附的有机物。这种深度处理工艺的使用将有效提高水处理的效率，并且采用这种深度处理工艺的活性炭的使用周期将得到延长，节约自来水厂水处理成本。

2.2 深度氧化处理工艺

由于臭氧具有强氧化能力，所以臭氧成为了目前使用最广泛的氧化剂，被广泛运用于需要彻底杀灭致病微生物的污染水中，但是虽然臭氧不会产生消毒副产物，却会在氧化处理中生成难以更进一步处理的氧化副产物，同时也有可能导致细菌的大量繁殖，使得出水的水质不适宜饮用，所以整个深度氧化处理过程中氧化剂的投入被分成了三种方式：预氧化、中间氧化及末端消毒。预氧化的目的是去除无机矿化物、色度、浊度、悬浮物以及一些味道，同时还有降解一些天然有机物、灭活微生物、强化凝聚-絮凝效果的作用。而中间氧化是为了杀灭致病污染物，将一些有机物变得更加容易去除。末端消毒是为了使细菌以及氧化副产物形成达到最少化。深度氧化工艺技术（AOPs）与臭氧氧化工艺有一定的相似性，但是深度氧化工艺技术的工作原理与臭氧氧化并不相同，深度氧化工艺技术需要在高温高压、光辐射、催化剂等条件下，将污染水中存在的那些难降解的大分子有机物由具有强氧化能力的羟基自由基（·OH）进行氧化，最终大分子有机物被氧化成低毒或无毒的小分子物质。这种深度氧化的方式既不会像单一化学氧化剂氧化一样产生消毒副产物的二次污染，又更加地节省了时间，且与采用单一化学氧化剂如O3、H2O2和Cl2等氧化剂相比，APOs技术通常不会对设备有高要求，且拥有更加简单的使污染物变得无害（变成H2O和CO2）的操作过程，因而深度氧化工艺技术在自来水厂进行深度处理时大肆运用也变得极为正常。

文章来源：《水资源与水工程学报》 网址: http://www.szyysgcxb.cn/qikandaodu/2021/0309/548.html