自來水廠深度處理工藝探討

何浩為　趙雪鋒

摘要：隨著現代社會的飛速發展，人們對于水的需求量呈快速的遞增趨勢，水資源稀缺問題成為現代社會嚴峻的考驗。與此同時，工業的快速發展導致水資源遭受到了嚴重的破壞，為了滿足現代社會的用水需求，尋求飲用水的深度凈化處理工藝成為業界的重要任務。基于此，文章介紹了幾種常用的自來水廠深度處理工藝的類別、原理與特點。

關鍵詞：自來水廠；深度處理工藝；水資源；用水需求；飲用水 文獻標識碼：A

中圖分類號：R123 文章編號：1009-2374（2016）14-0089-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.14.045

地球上的水總是處于進行自然循環和社會循環的兩個狀態中，在水進入水循環的狀態中，雜質幾乎隨時隨地都在準備混入其中，而流動性和溶解能力都十分強大的水自然將這些雜質變成自身的一部分，這便使水質發生了變化。為了人體安全，給水廠使用一些常規工藝，例如有混凝、絮凝、沉淀、過濾、消毒等來保證飲用水的基本安全，隨著水污染的嚴重，水質問題受到廣泛的關注，越來越多的人在要求給水廠達到更高的水質標準要求，保證飲用水的安全。

1 進行深度處理的必要性

人類社會生活與發展都需要水資源，因而水對人類來說十分重要。但是在現實生活中，水資源卻一直處于短缺狀態，而水污染的情況也在不斷加劇，因而一些傳統的水處理工藝并不能對所有的原水凈化完全，尚未凈化完全的水對于現代人來說肯定是無法達標的。另外，人類對水質的要求也變得越來越嚴格，這一點從2007年中國開始實施《生活飲用水衛生標準》新標準這一舉措可以看出，將2007年的新標準與1985年的飲用水衛生規范進行比較，不難發現：有機物、微生物和消毒這些方面的要求變得更加嚴苛，同時2007年的新標準也明顯提高了出水水質的達標要求，而這些更高、更嚴格的要求使得傳統的水處理工藝慢慢不再能夠滿足當前社會的發展需要。為了使出水水質達到標準，自來水廠在常規的水工藝基礎上又再次增加了一個深度處理的環節，以期達到甚至超過社會要求的水質標準。

2 常見的深度處理工藝

深度處理工藝一般是在常規處理工藝之后進行的，這是為了保證常規處理工藝無法凈化掉的一些雜質能夠通過進一步的處理被消除，從而提高出水水質的標準。下文介紹三種在自來水廠常見的深度處理工藝：活性炭吸附及組合工藝、深度氧化處理工藝和膜分離處理

工藝。

2.1 活性炭吸附及組合工藝

2.1.1 活性炭吸附工藝。活性炭吸附工藝一般很少單獨使用，它利用的是活性炭的孔隙結構和比表面積，活性炭所獨有的孔隙結構和巨大的比表面積能夠很大程度地吸附水中溶解的有機物，如苯類化合物、酚類化合物、石油及石油產品等。同時它對于很多其他方法難以取出的有機物也有很好的去除作用，例如利用生物法無法去除在水中溶解的合成染料、胺類化合物、除草劑以及許多人工合成的有機化合物，但是利用活性炭吸附技術就可以很好地解決掉這一類污染物，提高水的純凈度。

活性炭吸附工藝出現很早，早在20世紀二三十年代國外就有人使用粉末活性炭去除了水中臭味的先例，通過將近一個世紀的發展，活性炭吸附工藝已經成為去除水中有機污染物最成熟、最有效的深度處理技術之一。為了對活性炭吸附技術進行研究，沈陽一家自來水公司進行了一個實驗，用活性炭吸附技術處理由于工業廢水的污染產生臭味的地下水，這個實驗取得了較好的效果。當然由于地區不同、行業不同，用水要求也會出現許多的不同，為了解決這一問題，有些自來水廠通過研制不同規格、型號的活性炭凈水器，來更好地滿足社會的需求。

經過大量試驗表明，相對分子質量在500～3000的有機物在活性炭吸附技術的處理下居然達到了85%左右的去除率，但是僅僅依靠單純的活性炭吸附并不能達到所有人的水質要求。所以，為了進一步提高出水水質，活性炭吸附和其他水凈化工藝的組合工藝在自來水廠得到了廣泛應用，例如高錳酸鉀-活性炭、生物活性炭、臭氧-生物活性炭（O3-BAC）、活性炭-硅藻土處理工藝等，在這里我們要重點提出臭氧-生物活性炭（O3-BAC）處理工藝。

2.1.2 臭氧-生物活性炭（O3-BAC）水處理工藝。臭氧-生物活性炭水處理工藝一般是將含有一些難以被生物氧化的有機物的污染水先進行臭氧氧化工藝將有機物進行轉化，為了提高水處理效率，含有通過其他氧化劑氧化速度很慢的有機物的污染水也會被選擇臭氧氧化，氧化后的污染水中的有機物就變成了全部可以由活性炭進行吸附的有機物。這種深度處理工藝的使用將有效提高水處理的效率，并且采用這種深度處理工藝的活性炭的使用周期將得到延長，節約自來水廠水處理

成本。

2.2 深度氧化處理工藝

由于臭氧具有強氧化能力，所以臭氧成為了目前使用最廣泛的氧化劑，被廣泛運用于需要徹底殺滅致病微生物的污染水中，但是雖然臭氧不會產生消毒副產物，卻會在氧化處理中生成難以更進一步處理的氧化副產物，同時也有可能導致細菌的大量繁殖，使得出水的水質不適宜飲用，所以整個深度氧化處理過程中氧化劑的投入被分成了三種方式：預氧化、中間氧化及末端消毒。預氧化的目的是去除無機礦化物、色度、濁度、懸浮物以及一些味道，同時還有降解一些天然有機物、滅活微生物、強化凝聚-絮凝效果的作用。而中間氧化是為了殺滅致病污染物，將一些有機物變得更加容易去除。末端消毒是為了使細菌以及氧化副產物形成達到最少化。深度氧化工藝技術（AOPs）與臭氧氧化工藝有一定的相似性，但是深度氧化工藝技術的工作原理與臭氧氧化并不相同，深度氧化工藝技術需要在高溫高壓、光輻射、催化劑等條件下，將污染水中存在的那些難降解的大分子有機物由具有強氧化能力的羥基自由基（·OH）進行氧化，最終大分子有機物被氧化成低毒或無毒的小分子物質。這種深度氧化的方式既不會像單一化學氧化劑氧化一樣產生消毒副產物的二次污染，又更加地節省了時間，且與采用單一化學氧化劑如O3、H2O2和Cl2等氧化劑相比，APOs技術通常不會對設備有高要求，且擁有更加簡單的使污染物變得無害（變成H2O和CO2）的操作過程，因而深度氧化工藝技術在自來水廠進行深度處理時大肆運用也變得極為正常。

2.3 膜分離處理工藝

在以上自來水廠深度處理工藝中，膜分離技術被稱為“21世紀最有前途、最有發展前景的重大高新技術之一”，由此可以看出膜分離技術在自來水廠深度處理工藝未來發展的使用率將是不斷上升的。

膜分離技術的原理其實就是在處理水資源時，利用水溶液中的水分子具有透過分離膜的能力，但是溶質或其他雜質并不具有透過分離膜這一能力，從而將水分子和雜質在外力作用下分離開來，最終得到水質較高的純凈水。從原理分析可以看出膜分離技術的使用效率較其他深度處理工藝高，且工藝流程較短，同時獲取質量更加穩定可靠的水質，單從原理出發，這種深度處理工藝具有極大的發展空間。但是不同的產業擁有不同的水質要求，為了滿足不同產業的需求膜分離技術，根據濾孔的大小被分為微濾、超濾和納濾。

2.3.1 微濾在水處理中的應用。微孔過濾的推動力是靜壓差，它的原理與普通的過濾并無太大的差別，但它所過濾出來的微粒小，所以被通常使用于去除水中的懸浮物、細菌類、微粒子、大分子有機物等污染物。微孔過濾一般在污水處理中的二級出水環節中被使用。

2.3.2 超濾在水處理中的應用。超濾的推動力同樣是靜壓差，超濾膜的孔徑范圍在微濾和納濾之間。這就使得在外力作用下只有溶解性固體和小分子物質等可以通過分離膜，提高了水質的純度，達到了凈化溶液、分離污染物的目的。這種技術在一定程度上保證了原水遠離遭受二次污染的可能性，也提高了原水的純凈率，使最終的出水達到現代人的水質要求。

但是也不難發現由于溶質和膜之間是具有相互作用的，通過靜壓差這一外力作用溶質與膜吸附在了一起，這種情形就會導致膜的特性開始發生變化，從而縮短了膜的使用時間，增加了膜的處理費用，導致自來水廠在研究水的深度處理工藝方面成本增加，不利于膜分離技術在自來水廠深度處理車間廣泛運用。

2.3.3 納濾在水處理中的應用。納濾技術在水處理中通常被使用于處理飲用水和工業用水，利用納濾膜對水進行軟化，去除掉其中的大部分的污染物，值得一提的是納濾膜對細菌的去除作用也是顯而易見的，所以我們甚至可以用納濾膜來代替常規的化學消毒。納濾工藝在處理金屬加工和合金生產過程的清洗水的時候可以回收重金屬，從而達到可持續的發展。

3 結語

總而言之，使用常規的水處理工藝已經無法滿足社會日益增長的生產與生活需要，自來水廠深度處理工藝的不斷發展變成現在自來水廠急需探討的一個方面，希望自來水廠能夠在以上深度處理工藝的基礎上創造出更有利于水處理的工藝，滿足社會的需要。

參考文獻

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（責任編輯：王 波）