饮用水深度净化技术探讨

论述几种常见饮用水深度处理技术的应用现状和存在问题，供不同水源和出水水质深度处理时参考。
1.概述
当前，我国城市自来水厂一般采用的是已经使用了100多年的“混凝-沉淀-过滤-消毒"等处理工艺，尽管该项工艺在保证饮用水质方面起到了重要作用，但它只能去除水中悬浮物、胶体颗粒，而相对于受污染水源中的溶解性有机物的去除能力明显不足，特别是加Cl2消毒后形成的三致(致诱、致畸、致癌)物质及其前驱物(THMFP)，更是常规处理方法所难以去除的。因此传统的氯氧化消毒工艺已远远不能满足处理微污染水体的要求，需要运用新的工艺对饮用水进行深度处理。
2.饮用水深度处理的类型和技术现状
2.1活性炭吸附法
活性炭是目前所有饮用水深度处理技术应用最广泛的一种深度处理技术。它是一种多孔性物质，内部具有发达的孔隙结构和巨大的比表面积，活性炭对有机物的去除主要是微孔吸附作用；活性炭的孔径特点决定了它对不同分子大小有机物的去除效果不同，有试验结果表明，活性炭对分子量在500～3000的有机物有十分明显的去除效果，去除率一般为70%～86.7%。
用于饮用水处理，活性炭可除嗅去色，并去除水中微量有害物质，如有机物、胶体物质、部分重金属、余氯等，且生产方便。因此活性炭被广泛应用于家用净水器。活性炭净水器对自来水中色度、THMs、耗氧量、DOC、余氯，Ames致突变物质有一定的去除效果。但其不足有三点：出水细菌总数明显升高；亚硝酸盐浓度升高；炭的失效点不易判定。因此活性炭可以和其他方法结合使用，如活性炭一膜分离法。
2.2超声空化技术
超声技术作为一种新型的氧化方法，已经在水处理应用与研究中取得了令人瞩目的进展，在超声水处理过程中，声空化诱发的高级氧化过程对于降低水污染物的毒性、降解难于降解的有机物和提高生化比等都有较好的效果[4-7]。目前，一般认为超声空化降解水中有机物主要有三种方式：自由基氧化、高温热解及超临界水氧化。
研究表明，超声降解有机物的程度，除了与作用时间、超声声强和频率有关外，还与有机物的物化性质有关。不同物化性质的有机物，因降解机理不同，超声降解的效果也存在差异。超声辐照对疏水性、易挥发性有机物(如CC14，CHC13等卤代烃和脂肪烃类)去除效果明显，对亲水性、难挥发的有机物(如C6H5C1和4-C6H4OHC1)则需较长的辐照时间才能降解。超声强化氧化技术正朝着两个方面迅速发展，一个方面是使用高效活性催化剂，另一个方向是将其与其他降解技术联合或结合使用。现阶段超声空化技术主要用在实验室小水量的处理研究中，尚处于基础研究阶段。
3.膜分离技术
与常规饮用水处理上艺相比，膜技术具有少投入甚至不投入化学药剂、占地面积小、便于实现自动化等优点，并已在饮用水的深度处理上得到广泛应用。常用的以压力为推动力的膜分离技术，有微滤(MF)，超滤(UF)，纳滤(NF)以及反渗透(RO)等工艺。
超滤(UF)、微滤(MF)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。纳滤(NF)能有效地去除水中致突变物质和色度，TOC去除率90%，AOC去除率80%。NF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化、加防垢剂等预处理，操作较麻烦。反渗透膜孔径<2nm，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，但反渗透膜对无机物去除采取的是一刀切原则，使水中的有益矿物质和微量元素也同时去除，导致体内物质失去平衡对健康不利。今后膜技术的研究重点是开发、制造高强度、长寿命、抗污染、高通量的膜材料，对于不同的污染源采用不同的膜技术及相应的配套工艺。
4.光氧化技术
饮用水的光氧化技术是利用可见光或紫外光的照射作用来深度处理饮用水的技术，该技术的有机物去除效率高，能有效分解水中有机优先控制污染物如三氯甲烷、四氯化碳及多氯联苯等。目前采用较多的有光激发氧化技术和光催化氧化技术。
光激发氧化技术是以O3，H2O2，O2和空气等作为氧化剂，将氧化剂的氧化作用和光化学辐射相结合，产生氧化能力很强的.OH自由基，其氧化效果比单独使用UV或O3好。例如O3虽是强氧化剂，但单独使用时对水中难降解有机物，如有机氯化物及三致物质等并无明显去除效果，UV+O3联用上艺能很好地弥补这种不足。经UV辐射作用，光化学作用分解O3生成.OH自由基，可以有效分解水中有机优先控制污染物。
光催化氧化技术是在水中加入一定数量的半导体催化剂(如Ti02，W03，Fe203及CdS等)，在UV辐射下产生氧化能力强的自由基，氧化水中的有机物。在合适的反应条件下，有机物光催化氧化的最终产物是CO2和H2O等无机物。该处理方法具有氧化性强对分解对象无选择性和最终可使有机物完全矿化等特点，在饮用水深度处理中具有明显的优越性。但光催化氧化法的处理费用高，设备复杂，在经济上还只限于小规模水量的处理。
3.结论
各种饮用水深度处理方法的作用原理，基本认为是吸附、氧化和膜滤等，它们能较好地去除水中溶解性有机物，特别是对三致物质的去除，满足了人们对不同水质的要求。但是在利用时，我们应注意根据各原水水质和控制目标不同，从实际经济成本考虑选择合适的深度处理工艺；另外不同方法又各有其优缺点，所以必要时可以选取两种或两种以上的方法互为补充，共同去除有机物，使降解效果达到最佳，这也是工艺发展的未来趋势。