水消毒技術：自來水廠消毒技術應用現狀及發展趨勢

【摘要】我國自來水廠技術工藝經過長期的發展，積累了不少寶貴經驗。本文概括地總結了其應用現狀，并針對各技術工藝在實際應用中所遇到的問題對其發展趨勢提出展望。

【關鍵詞】自來水廠，消毒技術，水箱消毒，消毒

一、技術工藝現狀

    我國自來水廠技術工藝經過長期的發展，積累了不少寶貴經驗。目前，我國城市供水處理技術仍以由混凝、沉淀、過濾和消毒四個單元處理過程組成的常規供水處理工藝為主，其理論主要是建立在傳統的以粘土膠體微粒和致病細菌為主要去除對象的基礎上，在我國得到了較長時期和較大范圍的應用一直廣泛應用于我國的供水處理。經過幾十年的發展，我國已發展了多種適合各地情況的不同形式和性能的處理構筑物，如快速混合、水力或機械攪拌的絮凝設施；帶有不同斜板或斜管的沉淀、澄清以及氣浮構筑物；帶有氣水反沖洗、均質濾料、多層濾料的過濾設施等。目前常用的混凝劑主要有鋁鹽和鐵鹽等。

隨著我國各地區水體污染狀況的發展，源水水質不斷惡化，直接影響到社會以及人民生活。微污染水源水，主要含有微量有機物、農藥、氨氮等有害污染物，用常規的凈化工藝很難去除掉。尤其是微量有機物的去除，引起人們的高度重視。國家對微污染水源的預處理和水的深度處理進行了廣泛的研究與開發。

    目前常見的預處理方法有氧化法（包括化學氧化法：氯氣預氧化、*預氧化、臭氧預處理等以及生物氧化法：生物濾池、生物塔濾、生物接觸氧化等）和吸附法：粉末活性炭吸附等。

深度氧化水處理（水箱自潔消毒器）通常是指在常規處理工藝以后，采用適當的處理方法，將常規處理工藝不能有效去除的污染物或消毒副產物的前體物加以去除，提高和保證飲用水質。目前應用較廣泛的深度處理技術有：活性炭吸附、臭氧氧化、生物活性碳和膜技術等。

    近年來，水廠自動化程度越來越高并趨普及，供水行業特別在新建水廠中已大量采用*的儀器儀表、自動化裝置、各種新型器材與設備等。水廠運行的調度管理以及過程的監控系統和自動化技術，已在大中型水廠廣泛采用，小型水廠也已逐步推廣 。

二、技術工藝發展趨勢

（1）強化常規處理

    目前我國在各類聚合鋁（鐵）絮凝劑的開發應用方面，已取得很大成效，但混凝技術的綜合水平與*水平仍有差距。由于我國水資源缺乏和水質污染，增大了水混凝處理的難度和運行成本。積極研究開發新型、、綠色水處理藥劑和強化固液分離設施已顯得越來越重要[17][18]。高品質混凝劑和助凝劑的開發與利用是提高出水水質的一個重要方面，它們的合理投加也是自來水廠、低耗的一個關鍵因素。

（2）生物預處理工藝

    我國從20世紀70年代開始研究利用微生物酶催化氧化對有機物的分解作用，以去除原水中可生化降解物質和氨氮，現已取得很大發展。針對我國原水中可降解有機物高的特點，生物預處理工藝已在深圳、寧波、上海等城市中得到應用，對降低原水中氨氮等可降解有機物和提高出廠水水質起著重要作用。面對目前日益惡化的水資源環境，如何利用生物的氧化分解作用結合傳統的處理工藝，對各種不同的水源進行處理，還有待進一步研究，以期在實用化的基礎上不斷提高其處理效果。

（3）深度處理工藝

    關于在常規處理的基礎上，進一步采用臭氧氧化、活性炭吸附的深度處理技術，國內外已有較多研究，國內也有不少城市的水廠采用該工藝。

    2005年國家建設部頒布了的供水水質標準，即《城市供水水質標準》（CJ/T 206—2005），檢測項目由目前規定的35項增加到88項，其中濁度標準必須小于1NTU[21]。按照該標準，許多城市的原水即使通過加強常規處理，甚至增設生物預處理設施，也還不能達到上述要求，因此有理由相信臭氧活性炭深度處理的廣泛應用將是未來的發展趨勢。

    該工藝處理效果明顯，但基建投資與運行費用相對較高，如何合理運用還須進行進一步研究。

（4）膜處理技術

    膜濾法是新興分離技術，系用天然或人工合成的高分子薄膜作介質，以附加能量為推動力，對雙組分或多組分溶液進行過濾分離的處理方法。

    一般說，對于濁度和細菌可用微孔精濾膜去除，例如大同市水司曾用中孔纖維膜微濾設備對水庫微污染水進行了試驗，出水濁度0.1 NTU，細菌總數趨于0等；對于病毒、天然有機物，可用超濾膜去除；納濾膜可去除水中的鈣、鎂離子、消毒副產物、農藥、表面活性劑等；反滲透膜可去除更小的無機離子與有機物等。

過去膜處理在凈水處理上主要用于工業制水，近年來隨著膜工藝的發展，其成本有所降低，已逐步滲透到生活飲用水領域。目前國內在小范圍的水供應系統及瓶裝水處理系統中已普遍采用了膜處理技術。與常規水處理技術相比，膜處理技術能去除水中尺度更小的物質。通過膜處理還可以去除賈第氏鞭毛蟲孢囊和病毒，減少常規消毒的副產物生成，而且可以不投藥劑，避免了化學藥劑的副作用。

（5）安全消毒-紫外線消毒方法

紫外線消毒器消毒原理

   紫外線按其生物學作用的差異，紫外線可分為UV-A（320-400nm）、UV-B（275-320nm）、UV-C（200-275nm）和真空紫外線部分。水處理中實際上是使用紫外線的UV-C部分，在該波段中260nm附近已被證實是殺菌效率zui高的紫外線。

   紫外線消毒器集光學、微生物學、機械、化學、電子、流體力學等綜合科學為一體。采用特殊設計的率、高強度和長壽命的紫外UV-C光發生裝置產生的強紫外UV-C光照射流水。當水中的細菌、病毒等受到一定劑量的紫外UV-C光（波長253.7nm）照射后。其細胞DNA及結構被破壞，細胞再生無法進行，從而達到水的消毒和凈化。而波長185nm的譜線還可以分解水中的有機物分子，產生氫基自由基并將水中有機物分子氧化為二氧化碳，達到去除TOC的目的。

（6）微電解消毒技術

水箱微電解自潔消毒器原理：  

    水箱自潔消毒器采用微電解原理，通過電化學反應，使水中溶解的氯離子、水分子產生以下氧化性物質：次氯酸（HCIO-），二氧化氯（CIO2），臭氧（O3），活性氧（O）、分子氯（Cl2）等。上述氧化性物質通過擴散和循環對水箱、水池中的所有水及水箱、水池內壁進行處理，破壞水中及水箱、水池內壁的細菌、藻類微生物細胞，達到消毒、滅藻的效果。    

（7）小城鎮適用工藝

改革開放以來，我國城鎮化進程加快，尤其是近年來在“小城鎮，大戰略”思想的指導下，我國小城鎮的建設和發展更快。目前，我國小城鎮建設己經步入一個充滿活力的全新時期。

總體而言，我國小城鎮供水基礎設施已具備一定基礎，但發展不平衡，供水基礎設施整體現狀水平不高。到目前為止，關于小城鎮給水處理的經濟適用性技術工藝方面的研究工作還很欠缺。

    應根據小城鎮工程資金不足、技術管理水平不高、經濟物質力量欠缺等特點，因地制宜地研究其處理工藝，多開發一些土建工程量少，投資小，占地省，操作管理方便的實用技術工藝。

（8）水質檢測

    面對日益復雜的水源水質，水質檢測技術應能及時地反映出水中某些微量成分對用戶的危害。如何使水廠的水質檢測系統能夠快速、準確、方便的檢測到它們的存在，是今后一項艱巨的任務。

（9）水質穩定

    由于水廠（特別是采用地表水作為水源的水廠）的處理效果容易受到原水水質及處理環境等因素的變化影響，出廠水水質都會產生或大或小的波動。隨著對生活飲用水水質要求的全面提高，如何將出廠水水質變化穩定在理想的范圍內也是今后需要認真研究的凈水技術之一。

三、結論

目前我國自來水廠技術工藝的使用情況已形成以常規處理工藝為主體，預處理、深度處理工藝作補充的局面。隨著科學技術的不斷發展和水質標準的逐步提高，一些安全性高、能耗省、藥耗低、占地少、操作管理簡單的新處理技術工藝將是未來發展的方向。

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