1 生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)是綱，綱舉目張

我國目前執(zhí)行的國家水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)是（GB5749-85）1985年前定的，當(dāng)時只規(guī)定了35項(xiàng)水質(zhì)項(xiàng)目，迄今為止尚無新的國家標(biāo)準(zhǔn)頒布。

我國衛(wèi)生部于2001年以《生活飲用水衛(wèi)生規(guī)范》名義頒布了水質(zhì)檢驗(yàn)項(xiàng)目，其中常規(guī)檢驗(yàn)項(xiàng)目34項(xiàng)，非常規(guī)檢驗(yàn)項(xiàng)目62項(xiàng)。雖然這96項(xiàng)水質(zhì)項(xiàng)目中規(guī)定了大量的有機(jī)污染物限制濃度，可以與發(fā)達(dá)國家接軌，但在“水質(zhì)監(jiān)測”中都規(guī)定“對水源水、出廠水和部分有代表性的管網(wǎng)末梢水至少每半年進(jìn)行一次常規(guī)檢驗(yàn)項(xiàng)目的全分析。對于非常規(guī)檢驗(yàn)項(xiàng)目，可根據(jù)當(dāng)?shù)厮|(zhì)情況和存在問題，在必要時具體確定檢驗(yàn)項(xiàng)目和頻率”。雖然說這符合我國國情，很多檢驗(yàn)項(xiàng)目需要高精度的儀器才能分析測定，大多數(shù)地區(qū)、城市尚不具備這些條件，但實(shí)際上放棄了非常規(guī)項(xiàng)目（眾多有機(jī)污染物）的檢驗(yàn)。好在常規(guī)檢驗(yàn)中規(guī)定了耗氧量這一有機(jī)物綜合性指標(biāo)，控制有機(jī)物的攝入總量，要比85年的目標(biāo)前進(jìn)了一大步。

我國建設(shè)部頒布了《城市供水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（CJ/T206-2005），將于2005年6月1日實(shí)施。遵循不低于衛(wèi)生部的標(biāo)準(zhǔn)并盡量與之協(xié)調(diào)的原則，該標(biāo)準(zhǔn)中對濁度“特殊情況下不超過5度”改成不超過3度，對耗氧量“特殊情況下不超過5mg/L”注明為當(dāng)原水耗氧量>6mg/L時，不超過5mg/L，這就明確規(guī)定凡水源水<6mg/L時必須達(dá)到3mg/L，較之衛(wèi)生部規(guī)范更嚴(yán)格。建設(shè)部規(guī)定常規(guī)檢驗(yàn)40余項(xiàng)，非常規(guī)檢驗(yàn)60余項(xiàng)。

2001年的衛(wèi)生部規(guī)范、2005年建設(shè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《城市供水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》的頒布為我國新的生活飲用水水質(zhì)國家標(biāo)準(zhǔn)的制定奠定了基礎(chǔ)，將能有效防止我國自來水行業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行過程中的混亂現(xiàn)象。

水質(zhì)項(xiàng)目耗氧量是針對我國原水有機(jī)物污染較普遍、較嚴(yán)重的現(xiàn)狀進(jìn)行總量控制所必須的，因?yàn)闄z測眾多的單個有機(jī)物目前尚為困難，但有機(jī)污染量微，卻對健康有著潛在的威脅，隨著時間的推移，在人體中積累到一定程度就會對健康有不利影響，況且人們對有機(jī)污染物的危害還有漫長的認(rèn)識過程，今后有關(guān)有機(jī)污染物的水質(zhì)項(xiàng)目還會增加、濃度限值會更加嚴(yán)格，因此少攝入總比多攝入好。傳統(tǒng)地表水處理工藝對有機(jī)污染去除有限，為了保證飲用水CODMn<3mg/L的要求必將采用深度處理。

原建設(shè)部作為達(dá)標(biāo)的水質(zhì)項(xiàng)目只有4項(xiàng)：濁度、余氯、細(xì)菌總數(shù)與總大腸桿菌，而回避了用戶最敏感也最有爭議的嗅味、色與最擔(dān)心的耗氧量。這次城市供水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定作為達(dá)標(biāo)的水質(zhì)項(xiàng)目10項(xiàng)，將色、嗅味、耗氧量等都列入，這就更完善、更全面衡量飲用水水質(zhì)是否達(dá)到要求，對各供水單位提出更嚴(yán)格要求，也更好體現(xiàn)了“以人為本”的原則。

有了水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)作為依據(jù)，要全面達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，給水工作者就應(yīng)針對水源水質(zhì)情況采取切實(shí)措施滿足常規(guī)各水質(zhì)項(xiàng)目，然后逐步檢測非常規(guī)項(xiàng)目中各項(xiàng)有機(jī)污染物，因此勢必在凈化過程中采用國際先進(jìn)工藝與技術(shù)，改善輸水與配水管網(wǎng)，將合格飲用水送給用戶，這將有效地推動給水事業(yè)進(jìn)步，繼而推動水源保護(hù)與江、河、湖、庫水質(zhì)的提高。

2 水質(zhì)預(yù)處理

2.1 化學(xué)氧化

水質(zhì)預(yù)處理常用氯氧化，當(dāng)有機(jī)污染尚未得到去除時，會產(chǎn)生較多的有害消毒副產(chǎn)物。目前采用KMnO4與其復(fù)合劑（一種專門商品）的應(yīng)用逐漸展開，對氧化有機(jī)物、改善混凝取得較好效果。根據(jù)當(dāng)?shù)厮|(zhì)采用KMnO4是否會產(chǎn)生有害氧化物，是否降低Ames致突活性，報(bào)道甚少，仍需作針對性的研究、測試。

臭氧預(yù)氧化可以提高有機(jī)物的可生物降解性，又可除嗅、脫色，去除鐵、錳，但往往結(jié)合后續(xù)深度處理臭氧－活性炭時才采用。

2.2 投加吸附劑粉末碳

一般只有在消除沖擊性污染時采用，因投加量需10~20mg/L，耗費(fèi)較高（約需0.05元/m3左右）。

2.3 調(diào)節(jié)pH

由于投加酸與堿，運(yùn)行成本增加，又在原水中增加無機(jī)離子，在我國很少采用。

2.4 投加絮凝劑

投加絮凝劑量不多（小于1mg/L）往往能獲得好的效果，但我國仍習(xí)慣于只加一種混凝劑。

2.5 生物預(yù)處理

對水中氨氮的去除生物降解最有效，同時可去除一些有機(jī)物、鐵、錳，現(xiàn)在上海與浙江嘉興地區(qū)已有應(yīng)用。

2.5.1 生物接觸氧化

一般情況下NH4+-N可去除80％左右，CODMn去除不穩(wěn)定，溶解性CODMn約可去除5－10％。較多的采用彈性材料，利用混凝土骨架綁扎，價(jià)格便宜，在粵港公司400萬m3/d工程中使用，上海與嘉興桐鄉(xiāng)也有采用。彈性填料運(yùn)行中主要問題是填料上積的泥不能自動脫落，填料上的生物膜不易更新。

流化填料是塑料片組成的球，比重控制在0.96-0.98，在水中懸浮滾動，采用多孔管曝氣使球上下翻動處于流化狀態(tài)，球上的膜不會積累，易更新，脫落的膜隨水流帶出。嘉興地區(qū)、海寧、桐鄉(xiāng)已采用，已獲初步成效，尚有待長時間運(yùn)行的總結(jié)。該填料只需填充池容積的一半，填料價(jià)格為每m3填料800元。

2.5.2 生物陶粒濾池

由于顆粒填料粒徑小，比表面積大，生物膜量大，除具有生物絮凝、吸附、降解作用外，又有過濾作用，因此較其他填料去除氨氮效率較高，除生物降解有機(jī)物，還能有效去除懸浮、膠體態(tài)的有機(jī)物，由于反沖洗，濾料上生物膜易更新，CODMn去除約10~20%。

生物濾池的問題在于有水頭損失，需定期（1星期左右）反沖，消耗水。普通陶粒（粉末狀）約500元/噸，圓形顆粒約800元/噸，堆積容重約0.8。

2.5.3 卵石填料

粒徑20~40mm，層厚3.4m，中試柱直徑0.4m，濾速2.5m/h，曝氣量2.5∶1，由美國水環(huán)純水務(wù)集團(tuán)與中國市政工程西北設(shè)計(jì)院浙江分院在嘉興乍浦水廠及平湖古橫橋水廠進(jìn)行試驗(yàn)，可將NH4+-N從10mg/L降解到0.2mg/L，去除率98%。

該研究拓寬了思路，將污水處理技術(shù)引入給水生物預(yù)處理取得初步結(jié)果。但可能存在的問題是濾池不設(shè)反沖系統(tǒng)，卵石填料積泥后不好運(yùn)行。我國曾引入前蘇聯(lián)的接觸濾池，水由底部進(jìn)入，最終因長期運(yùn)行后底部積泥而未得到推廣；再有濾速僅2.5m/h，勢必池子面積龐大。

污水處理中曝氣生物濾池可以將水中NH4+－N從20~30mg/L降至<1mg/L，問題在于給水處理是否要為去除NH4+－N付那么大代價(jià)。

希望該技術(shù)能結(jié)合給水處理特點(diǎn)進(jìn)行長時間的試驗(yàn)，從性價(jià)比來論證其應(yīng)用的可能性。

3 深度處理

深度處理技術(shù)常用的是臭氧－生物活性炭（O3-BAC）。目前在深圳、廣州、上海都已實(shí)施，從其發(fā)展趨勢看，今后當(dāng)水源水質(zhì)超過II類時，必須采用，才能滿足水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中CODMn的要求。

3.1 臭氧氧化與臭氧發(fā)生器

臭氧是強(qiáng)氧化劑，可以除嗅、脫色、去除有機(jī)物與增加有機(jī)污染物的可生物降解性，在給水處理中得到廣泛應(yīng)用�？沙粞醢l(fā)生裝置在我國目前還正處于發(fā)展階段，臭氧發(fā)生器幾乎被美國OZONIA與德國維得克壟斷。這兩年臭氧設(shè)備與制氧裝置的制造我國企業(yè)正在努力突破，迎頭趕上，青島國林公司已生產(chǎn)出6、10甚至20kgO3/h管式（搪瓷管）臭氧發(fā)生器。青島膠州科脈公司正在生產(chǎn)2、5kgO3/h板式發(fā)生器，盡管質(zhì)量上與國際上還有差距，關(guān)鍵的是我國自制的發(fā)生器已經(jīng)突破10kgO3/h，基本上可以滿足給水事業(yè)發(fā)展的需要。從價(jià)格上占有優(yōu)勢（1kgO3/h國際上要30萬元，我國<20萬元），在售后服務(wù)方面較之國外公司更有長處，可望不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量滿足我國需求。

制氧裝置多有生產(chǎn)，原理皆同，就是設(shè)備、零部件的供應(yīng)不如國外，在必要的氣動閥、分子篩方面從國外引進(jìn)、提高質(zhì)量，就能夠適應(yīng)臭氧生產(chǎn)需要。

3.2 活性炭與生物活性炭

活性炭市場上有粉碎碳、柱狀碳、壓塊粉碎碳，價(jià)格不一，粉碎碳多在4500元~5000元/噸，柱狀碳約為5500元/噸，壓塊碳在6500元/噸左右。

粉碎碳系將煤直接粉碎、篩分、烘熔、活化。壓塊碳系將煤磨成粉（50 mm），加入石油基粘結(jié)劑壓成塊，再粉碎后按需要425℃去除有機(jī)物，嚴(yán)格控制在近1000℃進(jìn)行活化。壓塊碳吸附性能有很大提高，密度高，耐磨，可再生5~6次。

3.2.1 碳的選擇與O3-BAC

將壓塊碳（泰興）與柱狀碳（ZJ-15）對原水的CODMn作吸附等溫線試驗(yàn)，結(jié)果見表1。

ZJ-15碳試驗(yàn)原水CODMn5.66mg/L。

吸附等溫線試驗(yàn)結(jié)果分析處理后代入Freundrich公式，得：

壓塊碳： q=14.7Ce0.82 (1)

ZJ-15碳： q=4.0Ce0.76 (2)

式中：q——吸附容量，mg/g；
         Ce——平衡濃度，CODMn，mg/L。

從表1與公式（1）、（2）可見，壓塊碳具有吸附性能優(yōu)勢。

用壓塊碳進(jìn)行O3-BAC試驗(yàn)，此時活性炭成為生物活性炭，進(jìn)水平均CODMn1.34mg/L，經(jīng)O3氧化為1.14mg/L,活性炭后0.51mg/L，8個月的試驗(yàn)，平均去除率為62.2%，不考慮運(yùn)行初期碳的吸附率高的因素，平均去除率約為55%。該試驗(yàn)進(jìn)水水質(zhì)較好，臭氧投量稍高3~4mg/L，但總的吸附效果要比其他試驗(yàn)點(diǎn)O3-BAC（用柱狀碳）長期運(yùn)行平均去除率30~40%為高。

以常規(guī)處理去CODMn除35%計(jì)，加上深度處理O3-BAC（粉碎碳）對CODMn去除40%，O3-BAC（壓塊碳）去除CODMn50％，推算原水CODMn為6、7、8、9mg/L時綜合工藝出水COD值，見表2。從表2可見，采用粉碎碳時原水CODMn8mg/L時綜合工藝出水CODMn為3.12mg/L已經(jīng)超過水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)3mg/L，而采用壓塊碳當(dāng)原水CODMn為9mg/L時，綜合工藝出水CODMn2.93mg/L仍<3mg/L。

以上為推算結(jié)果，進(jìn)一步將用粉碎碳、壓塊碳、柱狀碳用同一原水進(jìn)行長期比較試驗(yàn)，從宏觀指標(biāo)CODMn比較，以確定處理效果，從而解決O3-BAC工藝中應(yīng)采用價(jià)廉的粉碎碳（目前大多數(shù)自來水廠采用），還是價(jià)格較貴的壓塊碳（國外水廠采用）。同時還將進(jìn)行單個微量有機(jī)物的加標(biāo)試驗(yàn)，比較不同碳的去除效果。如果壓塊碳去除CODMn 值高，去除微量有機(jī)物效果好，則從性能、價(jià)格全面比較，從而證明采用壓塊碳的可取性。

3.2.2 兩級O3-BAC

寧波自來水公司曾進(jìn)行兩級O3-BAC工藝試驗(yàn)，在進(jìn)水CODMn5.6mg/L時，一級O3-BAC（O3投量3.0mg/L）去除43％，出水CODMn為3.2mg/L，二級O3投量1.5mg/L，O3-BAC在進(jìn)水CODMn為3.2mg/L時去除率達(dá)47％，出水達(dá)到1.7mg/L。兩級O3-BAC總?cè)コ鼵ODMn70%左右，較一級O3-BAC大有提高。以常規(guī)處理去除CODMn35%計(jì)，兩級O3-BAC進(jìn)一步去除70％，綜合工藝總?cè)コ始s為80％，可以推算出原水CODMn可達(dá)15mg/L，出水仍然達(dá)標(biāo)。值得置疑的是第二級O3-BAC能否長期地維持有效去除率，試驗(yàn)采用的碳是新碳還是老碳，試驗(yàn)維持多久，如采用兩級O3-BAC可以取得70％左右效果，則不失為O3-BAC的突破。

3.3 活性炭再生

活性炭吸附飽和后應(yīng)該再生處理，不應(yīng)丟棄，再生后吸附能力不但不會降低，還能稍有增加，再生時損耗（包括運(yùn)輸過程損失與升溫?fù)p失）約為10%，每再生1噸約需2000元，補(bǔ)充新碳500元，總共2500元。

據(jù)嘉興地區(qū)統(tǒng)計(jì)，活性炭如用一年換碳每m3水需0.09元，用2年為0.06元，3年則僅需0.03元，用后再生，則運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)還將經(jīng)濟(jì)。

當(dāng)上海、廣州、浙江、杭州、嘉興地區(qū)大規(guī)模采用O3-BAC工藝前，應(yīng)在各地區(qū)設(shè)置活性炭再生廠以便就地再生補(bǔ)充，為提高居民生活飲用水水質(zhì)服務(wù)。

O3-BAC工藝將廣泛得到應(yīng)用，工程投資約在200～300元/m3/d左右，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)0.2元~0.3元/m3，在現(xiàn)今水價(jià)每m3在1元~2元之際增加0.2~0.3元應(yīng)可被接受。

3.4 膜技術(shù)的應(yīng)用

各種膜技術(shù)：微濾、超濾、納濾、反滲透在分質(zhì)給水系統(tǒng)制取純凈水與飲用凈水中都已有效地應(yīng)用。在污水回用、工業(yè)給水中也已有應(yīng)用實(shí)例，惟在市政供水中尚未見報(bào)道。廣東東莞虎門曾建成10, 000m3/d的微濾工程凈化受污染的東江水，但因去除溶解性有機(jī)物不理想并未成功。

3.4.1微濾、超濾

當(dāng)原水水質(zhì)好，且有濁度、細(xì)菌需去除的情況，如清潔的水庫水、泉水，此時微濾、超濾都將有好的凈化效果。

在地下水中硬度、硝酸鹽超標(biāo)時，采用納濾膜能很好地去除無機(jī)鹽與有機(jī)污染。北京水源三廠正進(jìn)行著有效的試驗(yàn)。天津郊區(qū)利用納濾去除地下水中的氟很有成效。當(dāng)附近無其他水源，遠(yuǎn)距離調(diào)水成本太高，目前取水水源又遭到較為嚴(yán)重污染，即使增加 O3-BAC工藝仍不能達(dá)標(biāo)時，納濾技術(shù)的應(yīng)用將不可避免。利用微濾、超濾直接凈化地表水，以及采用混凝－微濾、混凝－過濾－微濾（或超濾）已有試驗(yàn)結(jié)果。對于微污染水源采用混凝－沉淀－投加粉末碳－微濾也都有試驗(yàn)。

清華大學(xué)、上海荏原環(huán)保公司、嘉源給水排水公司聯(lián)合在嘉興南門水廠做了較長時間試驗(yàn)。原想利用膜生物反應(yīng)器加入粉末碳有效地去除CODMn，但試驗(yàn)結(jié)果不甚理想，膜反應(yīng)器中投加粉末碳只有吸附效果，未能起到生物碳的作用，不如先進(jìn)入顆�；钚蕴繛V池然后再進(jìn)入微濾。這樣，膜生物反應(yīng)器并不適宜于處理微污染原水。

3.4.2納濾

納濾技術(shù)在濾池后一般可去除CODMn60~70％，再加上前處理去除35％，總?cè)コ士蛇_(dá)75~80％，較之常規(guī)處理加O3－BAC總?cè)コ鼵ODMn55~65％為高。因此在O3－BAC工藝中仍達(dá)不到要求時，高效去除CODMn的技術(shù)當(dāng)屬納濾。當(dāng)無機(jī)離子不高，主要去除有機(jī)物時可選與之相適應(yīng)的納濾膜。

納濾膜我國尚不能生產(chǎn)，國際上膜價(jià)格已逐漸下降。目前納濾裝置（與反滲透相當(dāng)）的投資約為600元/m3/d，超濾膜我國可生產(chǎn)且質(zhì)量不差，超濾裝置投資約為300元/m3/d，國外超濾裝置也需600元/m3/d。

納濾技術(shù)每m3水的運(yùn)行費(fèi)用需視原水水質(zhì)、膜清洗的耗藥費(fèi)、水費(fèi)、升壓0.8-1.0MPa所需電費(fèi)以及占重要比重的膜價(jià)格與使用壽命而定。一般正常情況下納濾膜可使用2~3年，超濾膜約為3~5年。

3.5 關(guān)于凈化工藝中氨氮的去除

在具有預(yù)處理、常規(guī)處理、深度處理（O3-BAC）綜合工藝中，水中NH4+-N有可能在以下環(huán)節(jié)去除：

1) 在預(yù)加氯過程中氯與氨的化合或在生物預(yù)處理中得到去除；

2) 在混凝沉淀過程中去除以懸浮顆粒、膠體態(tài)存在的有機(jī)氮與氨氮；

3) 在濾池濾層中長有生物膜的砂粒層的生物降解作用；

4) 經(jīng)O3氧化得到充氧的水再流過生物碳層被生物降解；

5) 最后加氯消毒時部分氨被化合。

原水中氨氮經(jīng)過以上多級屏障得到去除，其中伴隨著NO2--N被生物氧化成NO3--N的作用。因此不用過分強(qiáng)調(diào)生物預(yù)處理的氨氮去除率，而采用諸如降低濾速、增加接觸時間、增加氣水比等耗費(fèi)過大的代價(jià)來換取高氨氮去除率。只需充分發(fā)揮每一技術(shù)環(huán)節(jié)的生物作用（例如斜板上的生物膜等）就能較好地、全面地去除。生物預(yù)處理可以有效降低氨氮。
 
 
 

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