【干货】我国微污染水源水处理技术

微污染水源水是指受到工农业和生活污水污染，其中部分项目超过《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)中Ⅲ类水体规定标准的饮用水源水。近年来，我国饮用水源水质面临的形势非常严峻，主要是有机污染，并由此引发水源藻类污染和饮用水消毒副产物的风险〔1, 2〕。现有水厂常规处理工艺已不能有效保证水厂对出水中污染物质的去除效果。经近年来的研究和探索，微污染水源水饮用水处理技术取得了长足发展。笔者综述了我国具有较好实际应用价值的微污染水源水处理技术的研究进展，以指导今后的理论研究和工程实践。

1 微污染水源水生物预处理技术

微污染水源水生物预处理技术借助微生物的新陈代谢作用，在常规净水工艺之前增加生物处理单元，对微污染水中的有机物、氨氮等污染物质进行一定程度的去除，以减轻常规处理和深度处理的负荷，改善出水水质〔3〕。相对于污水而言，微污染水源水中的有机物、氨氮和亚硝酸盐氮的浓度一般都很低，对微污染水源水处理起主导作用的微生物绝大多数属于好氧贫养型微生物，对有机物的吸附能力强、吸附速度快、吸附容量也较大，具有生命周期长、繁殖缓慢的特征。生物膜法因微生物附着在载体填料上，相对而言能获得相对稳定的生长环境，适合于生命周期长的微生物生存和繁殖，因而绝大多数生物预处理都采用生物膜的形式。目前采用生物膜法的生物预处理技术主要有人工湿地、生物接触氧化法、曝气生物滤池、生物流化床、生物塔滤、生物转盘等以及从这些技术发展而来的一些方法，其中以生物接触氧化法和曝气生物滤池研究及应用最为深入和广泛。

杨旭等〔4〕研究了潜流式人工湿地对黄河微污染水的处理效果，NH3-N、NO3--N、NO2--N 的平均去除率可以达到35%~40%，TN 的平均去除率为25%~35%。于方田等〔5〕用复合滤床曝气生物滤池工艺处理黄河微污染水，在水力负荷为1.5 m3/(m2˙h)、气水比为(0.5~0.8)∶1，复合滤床曝气生物滤池对CODMn、NH3-N、浊度和色度的平均去除率分别达到65%、90%、97%、58%。刘金香等〔6〕探讨沸石-陶粒曝气生物滤池工艺对微污染水中CODMn、NH3-N 等污染物质的去除效果，在水力负荷为1.2 m3/(m2˙h)、气水比为1∶1 时，CODMn和NH3-N 的平均去除率分别为36.31%和94.4%。王云波等〔7〕采用臭氧-生物沸石的除污染组合工艺处理湘江水，生物膜成熟后在投加臭氧质量浓度为2.2 mg/L，水力负荷为2.3 m3/(m2˙h)时，工艺对CODMn和NH3-N 的去除率分别为53.6%和86.1%。陆洪宇等〔8〕针对微污染高浊度水源水的水质特点，采用接触氧化/生物过滤组合工艺对其进行预处理，组合工艺对CODMn和UV254的平均去除率分别为33.3%和23.4%。王利平等〔9〕将TiO2负载于聚丙烯(PP)填料而制成TiO2/PP 复合填料，将其用于光催化氧化预处理微污染湖泊水，对CODMn、UV254、NH3-N、TP 和叶绿素a 的平均去除率分别为18.77%、16.44%、11.94%、20.27%、38.74%。

生物预处理是在常规工艺之前对水中氨氮和有机物预去除或转化的一种有效方法。人工湿地占地面积大、冬季效果不稳定成为制约其在实际工程中广泛应用的主要原因，生物接触氧化法和曝气生物滤池及由两者发展而来的工艺目前成为水源水预处理的主导工艺，光催化氧化预处理及其他一些方法主要处于试验研究阶段，实际应用鲜有报道。但是总体来说生物预处理本身也存在一定的局限性，由于运行效果受水温等诸多因素的影响，对微量难生物降解的有机污染物没有效果，微生物新陈代谢产物及微生物本身的物质特性及对人体健康还可能存在一定影响。

2 微污染水源水深度处理技术

微污染水源水深度处理是在常规处理工艺之后，采取适当的方法，将现行工艺不能有效去除的溶解性有机污染物、DBPs 前驱物、微量化学物质、异嗅异味物质以及某些病原微生物如隐孢子虫等进行强化去除，以提高和保证饮用水水质安全〔1〕。目前应用较为广泛的微污染水深度处理技术包括活性炭吸附技术、生物活性炭技术、膜过滤技术、臭氧氧化技术、臭氧-生物活性炭技术以及各种高级氧化的联用技术，其中以膜过滤技术和臭氧-生物活性炭技术应用最为广泛。

2.1 膜过滤深度处理技术

膜过滤技术是以压力差为推动力，使水相中的一种或几种物质有选择性地经过传质作用通过膜或膜组件，达到分离污染物质、纯化水质的目的。常用的膜技术包括微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)和反渗透(RO)，这些工艺具有适应性强，处理规模可大可小，易于实现自动化等特点。随着膜材料价格的逐年降低，膜过滤技术在饮用水处理中具有广泛的应用前景。宋亚丽等〔10〕采用原水预处理+膜过滤的工艺处理黄浦江微污染水，DOC 和UV254的平均去除率分别达到45%和61%。程家迪等〔11〕以某微污染河网水为原水，考察了膜生物反应器/粉末活性炭(MBR/PAC) 工艺对其处理的效果，工艺对CODMn、TOC 和UV254的去除率均可达50%以上，对NH3-N、铁和浊度的去除率分别超过80%、87%、90%。潘若平等〔12〕采用粉末活性炭和超滤膜联用技术对微污染水进行试验，出水TOC 和UV254去除率保持稳定，平均去除率分别为44.8%和48.9%。叶挺进等〔13〕采用二氧化氯预氧化和超滤组合工艺进行微污染水处理试验研究，投加0.5 mg/L 二氧化氯能使混凝、沉淀预处理和组合工艺的CODMn去除率分别提高约11.6%和7.4%。刘婷等〔14〕采用臭氧预氧化/膜生物反应器(O3/MBR)工艺处理微污染水，对浊度、CODMn、DOC和UV254的平均去除率分别为99.3%、32.6%、18.7%、30.1%，整个系统对AOC 的去除率为13.4%。

膜过滤深度处理技术是一种微污染水深度处理的有效方法，但是总体来说还存在一定的局限性，如建设和运营成本相对其他一些深度处理工艺偏高，膜的堵塞和反冲洗问题也会对运行造成诸多不便，某些对人体有益的微量元素也会被去除，膜过滤深度处理出水对人体健康也可能存在一定的影响。

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