摘要:饮用水水源污染的日益严重，对人类健康构成巨大危胁，现有常规处理工艺己无法有效地去除此类物质，给传统净水工艺提出了新的挑战。本文叙述了处理饮用水源中微污染物的主要技术，包括生物氧化预处理、化学氧化预处理、强化混凝、活性炭深度处理和膜分离技术，介绍了各项技术的机理，概括了各种处理方法的适用范围和优缺点。进一步从功能、效果、费用等方面对这些技术进行了综合评价从而提出水处理技术发展方向。
Treatmentprogress in micro-polluted
drinking water
Abstract: Increasingly serious pollution of drinking water, pose a huge threat posed to human health, the existing conventional treatment process has not effectively remove these substances, to the traditional water purification process raised new challenges. This paper describes the main of
micro-pollutants drinking water treatment technologies, including bio-oxidation pretreatment, chemical oxidation pretreatment, enhanced coagulation, activated carbon, advanced treatment and membrane separation technology, in the same time ,introduces the mechanism of the technology, outlines the various treatment of the scope and advantages and disadvantages. Further from the function, effectiveness, costs and other aspects of the comprehensive evaluation of these technologies to make water treatment technology development.
Key words: potable water; treatment technology; water qualitly; drinking water
近年来， 随着我国工业的发展和农用化学品的增加，我国大部分饮用水源水质已经受到不同程度的污染，并呈增长趋势。据中国环境状况公报，1996年我国江河湖库水域普遍受到不同程度的污染[10]。属Ⅳ，V类的占38.9%，河流主要污染参数为：氨氮、高锰酸钾指数、挥发酚、生化需氧量等。被污染的水源水虽然多可达到地面水环境质量Ⅲ类以上标准，但经加氯消毒后，致突变活性增强[11]
。黄浦江、珠江水源有机物、氨氮等超标，为微污染水源，属Ⅲ～ V类水体，其中珠江水源水有时甚至超过V类。黄浦江，长江武汉段、汉江、东湖，黄河兰州段，松花江，西安渭河、沣河，浙江的婺江等水源水中含有的有机物致突变性呈阳性，加氯消毒后，致突变活性增强。出厂水水质情况，大城市偶有超标，中小城市水质不及大城市。
地表水中氨氮来源于工业废水、生活污水及农田土壤中的铵离子 。虽然现在还未发现饮用水中氨氮的存在对健康的明显影响，但氨氮使氯消毒剂投量大大提高。而大量的氯气与水中有机物反应产生致癌物，还与氨氮反应散发出一种以NC1形式存在的嗅味。由于水处理工艺中滤池存在亚硝化作用，亚硝化菌利用水中氨氮发生亚硝化反应，使滤后水亚硝酸盐浓度升高。人体摄取过量的亚硝酸盐会引起高铁血红蛋白症，导致消化器官致癌及婴儿青紫症[11]。而亚硝酸盐转化为亚硝胺，则具有“三致”作用。
水中污染物主要来自有机物，包括天然有机物和合成有机物。常见的天然有机物腐植质是THMs的先质，是饮用水致突变活性增强的主因。而水中合成有机物则来源于人类的生产与生活过程，其中有些种类是致癌物或诱变剂等。此外，水中有机物多带负电，会增大混凝剂和消毒剂投量，腐蚀管壁，降低管网使用寿命。
溶解性有机物与金属离子微污染程度加深、生活污水与工业废水中难降解有机物质增加，内分泌干扰物、藻毒素等有机污染日益严重。自来水厂利用常规混凝剂与现有常规处理工艺己无法有效地去除此类物质，目前处理饮用水源中微污染物的主要技术是强化常规工艺技术或增加深度处理。
生物预处理，是指在常规净水工艺之前增设生物处理工艺，借助于微生物群体的新陈代谢活动，去除水中可生化有机物特别是低分子可溶性有机物、氨氮、亚硝酸盐、铁、锰等污染物。夏四清等人[1]研究受污染饮用水源的生物预处理技术，结果表明，生物预处理对氨氮有较好的去除效果，去除率在80％以上，CODMn 去除20％一30％，浊度去除5O％左右，达到了预处理的目的，减少了混凝剂的投加量。生物预处理技术是去除微污染原水中氨氮和有机污染物的一种行之有效的方法。在环境温度适宜的条件下，氨氮去除率可达80％以上，同时还可以减少水处理中氯的消耗量，减少水中卤代有机物的生成。但水中大部分天然有机物的分子质量较大，一般可生化性较差。生物处理运行管理比较复杂，需增设充气供氧系统和反冲洗再处
理等相关设备，这些都增大了水厂投资和运营费用，同时也加大了水厂运行管的难度。同时，生物预处理技术对有机物浓度有较高的要求。在微污染给水水源中，低浓度的有机物成分无法满足微生物对营养物质的需求，预处理效率低。因此，生物氧化预处理在国内尤其在北方地区未得到较普遍的推广应用。
化学氧化预处理技术是依靠投加的化学氧化剂的氧化能力，分解破坏水中有机污染物，再利用混凝剂脱除胶体悬浮物，使水质达到处理要求。目前采用的氧化剂有氯气、高锰酸钾、高铁酸钾、臭氧等。过去通常采用预氯化处理的方法来破坏水源水中胶体，氧化有机物，但由于在原水中大量加氯所产生的三氯甲烷等对人体有致癌的潜在危险，预氯化处理微污染原水已经引起人们的担心[2]
。因此，采用其他氧化剂对微污染原水进行预氧化的研究已引起广泛关注。投加高锰酸钾能氧化分解原水中低分子有机物，再投加硫酸铝等混凝剂，形成的絮体颗粒较粗大，从而使出水水质比投加常规混凝剂的出水水质提高化学预氧化处理方法对微污染水源水有一定处理效果，但额外投加药剂会使处理成本增大。另外，化学氧化预处理有可能使出水氯化后的致突变性或多或少地增加。
强化混凝是以提高水中有机物净化效果为目的的强化常规工艺，不但对水中大、中分子有机物能有效地去除，同时对水中溶解性低分子有机物、氨氮、亚硝酸盐、致突变性物等也有较明显的净化效果[3]。清华大学、华南理工大学和中科院广州地球有机化学研究所联合开展了对微污染原水进行强化混凝处理的研究。研究结果表明，增加混凝剂投加量、降低pH和投加有机高分子助凝剂CGA都能不同程度地提高有机物和藻类的去除率，降低出水浊度和致突变性，但对氨氮和可同化有机碳的去除效果不明显。哈尔滨工业大学研制的高锰酸钾复合药剂,具有去除水中有机物、除藻、除臭、除味和强化絮凝等综合净化作用， 高锰酸钾复合药剂在北方饮用水处理中得到广泛研究和应用[4]。
活性炭吸附深度处理，是目前国内外公认的在净化微污染水方面较为成熟和有效的措旌之一。近年来，国内广泛开展了臭氧活性炭深度处理技术和生物活性炭深度处理技术研究。李冬梅等人[5]
进行了活性炭吸附与臭氧(生物)活性炭处理微污染水源水的应用研究。实验结果：氨氮、COD，亚硝酸盐去除率分别为大于5O％、3O％一4O％和70％一80％。但是，活性炭对有机物的吸附具有选择性。活性炭吸附对分子量处于500—3000的有机物处理效果能达90％以上，但当分子量小于500时，去除率在30％左右。活性炭深度处理技术存在局限性，其系统设备较昂贵，能耗较大，运行费用较高，维护管理也比较复杂。另外，活性炭吸附饱和后再生问题，一直难以得到满意的解决。虽然这些技术在国外已被广泛应用，但在我国目前经济实力还有限的条件下，显然很难普遍推广应用。
膜分离技术是一项新兴的高效分离技术。由于膜分离技术高效、安全且工艺流程易自动控制。特别是其对消毒副产物的良好控制性，被EPA推荐为饮用水处理最佳工艺之一。在我国，膜技术用于饮用水处理工艺是近十年来最重要的技术突破，它被誉为21世纪水处理领域的关键技术，是替代传统处理工艺的最佳选择[6]
。目前，在膜处理技术中，反渗透(R0)、超滤(UF)、微滤(MF)、纳滤(NF)均能有效地去除水中的臭味、色度、有机污染物及消毒副产物前体物。李灵芝等[7]采用纳滤膜循环工艺以污染严重的淮河水为原水进行深度处理试验。结果表明，该工艺可以有效去除水中的NH3--N、N02--N、T0C、致突变物等杂质。由于膜处理要求对原水进行严格的预处理及定期的化学清洗，基建及运行费用高。因此，膜处理技术在我国尚处于应用研究阶段，各种膜对水中各类有机物的去除效果和膜污染问题的解决是膜处理技术研究的重点。随着国产膜性价比的提高，清洗方式的改进，膜处理技术将会大有作为。
高锰酸钾是强氧化剂。近年来马骏教授、李圭白院士等对其助凝效能、除污染效能进行了试验研究 。结果表明，高锰酸钾能显著控制氯化消毒副产物，是水中有机物数量、浓度都有显著降低。水的致突变活性由阳性转为阴性或接近阴性。
饮用水的水质问题越来越受到人们的重视。尽管我国在这方面做了大量工作。但仍有许多问题尚待解决。各种微污染水处理方法都具有一定的适用范围和优缺点。在选择受污染水的处理工艺时，应根据原水水质特点、有机物的物化性质、分子大小分布与组成规律、地方具体条件等情况，因地制宜进行综合比较后，合理地选择既经济又有效的处理工艺。就目前我国国情和经济实力而言，水厂广泛采用生物预处理和深度处理工艺还有一定困难，而化学氧化预处理还存在某些局限性和不稳定性强化混凝技术具有投资省、运行稳定、能耗低、维护管理简单、易于实施等特点，是当前国内净化微污染水源水首选工艺技术。随着新型、高效、价廉水处理药剂的不断研究开发，强化混凝技术在处理受污染水源水中将会发挥更大作用。
要从根本上解决饮用水水质问题，须从多方面着手。除加强水处理外，还可从源头上控制污染物。这不仅有利于饮用水水质的提高，更是恢复生态平衡、造福子孙后代的大事。此外，还要考虑分质供水，比如工业与居民生活分质、饮用于一般生活分质。既可减少处理费用的浪费，又可提高饮用水水质。
[1]夏四清，高廷耀。《受污染饮用水源的生物预处理技术》，上海环境科学．2O00．19(6)：285-287。
[2]黄晓东，王占生。《氯化反应条件对三氯甲烷生成量的影响》，中国给水排水．2002．18(6)：14-l7．
[3]黄晓东，孙伟，庄汉平。《强化混凝处理微污染原水》，中国给水排水．2002．18(12)：45-48．
[4]许国仁，李圭白。《高锰酸钾复合药剂的混凝效果》，中国给水排水．2001．17(5)：68-70．
[5]李冬梅，谢晖李炳等。《氨氮浓度对活性炭深度处理工艺选择的影响》，环境工程学报．2007．1(6)：65-68．
[6]翟砚章，《膜技术处理饮用水是当代重大技术突破一当代水处理新技术》，净水技术．1998．18(1)：38-40．
[7]李灵芝，李建渠，周蓉等。《纳滤膜制取饮用水的研究》，水处理技术．1998．24(2)：88-9I．
[8]李田等．光催化氧化去除城市自来水中有机污染物．见：《给水与废水处理国际会议论文集》编写组。给水与废水处理国际会议论文集[C]．北京：中国建筑工业出版社，1999．
[9]高乃云．黄浦江水源及闵行水厂水质的调查[J]．给水排水，1998，24 (9)：27—29．
[10]国家环保局．中国环境状况公报(1996年)[J]．环境保护．1997．(6)：t3-16．
[11]朱惠刚．水源水及自来水致突变性的研究[J]．中国环境科学，1984，4 (4)：7l-74．
| 
