赵雅瑞
天津塘沽中法供水有限公司 天津市 300450
摘要：深度处理技术，即在常规处理工艺基础上，通过增加净水工艺或改变净水的方法，去除常规处理工艺不能有效去除的污染物质，提高和保证饮用水水质安全。深度处理技术种类很多，例如高级氧化技术、活性炭吸附技术、生物活性炭和臭氧生物活性炭单元膜技术等。基于此，本文章对给水深度处理技术在城市水厂中的应用研究进行探讨，以供相关从业人员参考。
关键词：给水工程；深度处理技术；城市水厂；应用研究
引言
传统的水处理主要通过采用中央配水式混合井，回流隔板反应池絮凝反应，平流沉淀池澄清，滤池过滤和次氯酸钠消毒的常规处理工艺消毒液等试剂进行消毒处理，现由于部分原水水质恶化严重，而且对出水水质标准的不断提高，所以人们通过不断地探索改进水处理技术来逐渐提高出水水质，目前深度处理工艺在水处理技术中起到了很好的成效，现深度处理工艺主要有活性炭吸附、生物活性炭、臭氧－活性炭、膜处理等工艺，能够有效地净化水质，满足人们的用水需求。
1、城市水厂中给水深度处理的意义
我国一些城市采用的水处理技术目前还不能满足人们对于口感及提高水质的要求，为了保证城镇居民安全用水，城市水厂必须改善和改进水处理技术，如增加深度工艺等有效措施来满足要求。深度处理工艺能有效增强对于水质的保障能力。能很好的应对水源突发性污染，增加安全保障性。为了进一步保障供水安全，在常规水处理的基础上增加深度处理工艺，是保证水厂供水安全性方面的最有效方法之一。该工艺对有机物去除效果好、氨氮去除效果明显、色度及嗅阈的去除率高、口感改善明显。从而充分保障城市用水安全，促进城市经济发展和可持续发展。
2、给水深度处理技术在城市水厂中的应用研究
2.1 超滤膜技术
由于一些工业废水和生活污水中污染物的影响，水体中可能会含有一些微生物，这些微生物对人们的身体健康造成了一定的危害。除此以外，水体中可能还会存在一些藻类以及病原微生物等，同样给人们的饮用水安全造成了重大影响。超滤膜技术在当前来看是一种新型的高效技术，能够在水资源处理过程当中发挥有效的作用。超滤膜技术在饮用水处理中的应用逐渐成为水处理领域的热点，被誉为“21世纪的水处理技术”。在饮用水中，膜技术主要包括：微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）和反渗透（RO）。在给水处理中常用的有超滤和纳滤。超滤膜与微滤膜相比，几乎能将细菌、病毒、两虫、藻类及水生生物全部去除；纳滤膜尽管比超滤膜能够去除更多的溶解性有机物，但其对进水水质要求很高，产水回收率较低，为提高回收率需要增大进水工作压力达超滤的四倍以上），增加运行费用较多。
因此，合理利用这一技术是解决饮用水安全问题的有效途径。一般情况下，微污染水体都能够利用超滤膜技术进行处理，使其达到饮用水净化标准。当前超滤膜制水设备的出现，所应用的原理正是通过将自来水直接引入到设备的过滤管道当中，在一定水压的作用下，直接通过滤膜表面的微孔过滤掉杂质颗粒以及微生物，这些会对人体产生不良后果的有害物质，被截留在超滤膜管当中，避免通过水体进入人体造成伤害。目前，为了减少饮用水的安全风险，超滤膜技术被广泛使用，但是仅使用超滤膜技术还无法解决当前出现的所有饮用水问题。从根本上来说，还需要人们加强用水安全意识，从自身行为做起，保护水资源，饮用水的安全才能够得以保障。
2.2反渗透技术
渗透水从高密度区流向低密度区，也就是从高浓度区流向低浓度区，只有水能通过半透膜，溶液的自发流动稀释了溶液的浓度。流动中，当水动力和压力平衡时，可以实现内部稳定，稳定状态又不是完全静止的，由于溶剂在水中的浓度是相同的，所以在两侧分子可以自由流动，其体积密度和水体积处于相同的状态。因分子运动过程很小，所以使得肉眼无法看到其运动轨迹，因此在人眼中呈现出相对静止的状态。如果内外压力始终在平等状态时，则会将平衡时间延长，渗透逆向过程就是所谓的反渗透，为此，在对反渗透技术进行应用时，一定要让溶液内的渗透压低于外界施加压力，且要保证其中有半透膜。
2.3 光催化复合氧化技术
是一种新型高级氧化技术，它将传统的光催化氧化技术，臭氧氧化技术和真空紫外氧化技术三者结合到一起，这种技术提高了难降解的有机物矿化效率，并且对设备的处理效率有所提高。近年来，在难处理有机物处理领域中，光催化反应器的研究取得了很大的进展[1]。但是，单一的光催化体系对有机物的氧化非常有限，运行过程中的能量消耗较高，速率较低，因此光催化技术与其他先进的氧化技术相结合，可以处理难处理的有机物。我们所研发的光催化复合氧化技术，当臭氧氧化技术和其他两者协同作用时，可以产生很好的矿化效果，光催化氧化技术和真空紫外氧化技术可以将苯酚转化成为粉红色的苯醌等中间产物，但是单纯的光催化氧化技术和真空紫外氧化技术很难将中间产物去除，进一步研究发现，往溶液中通入臭氧可以使中间产物矿化。利用紫外线与空气中的氧气反应生成臭氧，并将生成的臭氧传递到在反应系统中，它与水中的污染物直接氧化，由于O3具有很强的亲电特性，可以快速捕获光催化产生的光生电子，有利于光生电子与光生空穴的分离，提高了光催化反应的效率。
2.4 活性炭吸附技术
活性炭开发原理比较简单。活性炭吸附可采用上向流或下向流，具体参数按水质、活性炭品种及实验确定，一般接触时间大于7.5min，炭层厚度1.0～2.5m，滤速8～20m/h，炭层水头损失0.5～1.0m，冲洗膨胀率20％～40％。活性炭失去吸附能力后，需要再生。简而言之，活性炭利用自身的无缝结构，吸收废水中的有机成分，并用滤清器去除污染，净化水质。随着技术的进步，活性炭的积极开发也有所发展，生物燃料技术也有所发展。相比之下，生物燃料技术与其他物质相比，提高了抗御能力，提高了水中的处理能力，大大提高了活性碳水化合物的使用，提高了澄清废水的能力。发达国家广泛使用生物量煤炭技术进行污水处理和清洁。目前，中国还推出了生物煤炭开采。
2.5 臭氧氧化
臭氧氧化净水处理，是当前比较常用的净水处理方法。臭氧氧化净水处理原理：在水中臭氧会逐渐转变为羟基自由基，其中间接氧化分解物主要为氨、有机物以及大量微生物，开始反应时有着极快的速度，这使得选择性相对较小。各种酸碱环境中都可保证水中的有机物快速氧化成大量无机物，尤其是其中的铁、锰、硫等还原反应物质，还会导致水体色等腐殖质。另外，氧化电位高是臭氧的主要特征，在微生物细胞膜中有着极强的扩散性，并对微生物细胞中存在的有机体进行氧化处理，同时还会损伤有机体链状结构，导致细胞死亡，这就可抑制细菌与藻类的生长，有效改善自来水水质，针对各种生命力较为顽强的微生物也有着较好的抑制性。结合上述臭氧氧化处理，在此基础上将氯消毒剂转换为臭氧同样可以取得较好的效果，不会消耗过多的试剂使用量，作用时间更短，而各种有害物质的形成也会降低，进而提高自来水净水处理质量。
2.6 臭氧生物活性炭技术
臭氧生物活性炭就是把臭氧氧化和活性炭吸附工艺组合使用，它包括臭氧氧化、活性炭的吸附和生物降解作用。一方面可以利用活性炭吸附去除臭氧氧化生成的的低分子量有机物；另一方面利用臭氧的供氧作用，在炭床中大量生长繁殖好氧菌，被吸附的溶解性有机物作为炭床中微生物生命活动的营养源，通过生物降解作用得到去除。这样，炭床中就同时存在着活性炭吸附和微生物的降解作用，使活性炭对水中溶解性有机物的累积吸附负荷大大超过只根据吸附等温线所预计的吸附负荷，从而延长了活性炭的工作周期，减少运行费用。
针对存在微污染的原水进行的预臭氧－常规处理－后臭氧－活性炭过滤净水工艺的研究表明，对CODMn、UV254、TOC、氨氮及不同分子量有机物的去除效果不同，常规工艺对CODMn去除率达到了40%，CODMn主要与浊度一起去除，臭氧生物活性炭工艺可以进一步提高CODMn的去除率，整个常规处理臭氧生物活性炭工艺全程去除率约为55%左右，在试验期间活性炭出水CODMn基本小于3.0mg/L；常规工艺、后臭氧、活性炭吸附池对UV254都有很好的去除效果，活性炭吸附池对UV254和CODMn的去除率有很好的一致性，都在20%左右，常规处理－臭氧—生物活性炭工艺全程的UV254去除率达到了84%以上；常规处理对TOC的去除率为28.4%，常规处理－臭氧—生物活性炭工艺全程TOC的去除率在50%左右；臭氧—生物活性炭工艺对氨氮的处理效果与温度和来水氨氮含量有关，介于10～30%之间。各工艺对不同区间分子量有机物的去除情况也表明，臭氧—生物活性炭处理工艺在滤后水的基础上，可以大大提高小分子量有机物的去除率，降低出水有机物总量。
2.7 过滤深度处理技术
过滤技术是通过具有空隙的颗粒状滤料层（如石英砂等）截留污水中悬浮物和胶体杂质等，从而使污水获得澄清的工艺过程。过滤的作用主要是去除水中的悬浮物或胶体杂质、微小颗粒和细菌等，被广泛用于污水的深度处理，对保障出水水质起着重要的作用。传统的过滤工艺对城镇污水厂二级出水中悬浮物、溶解性有机物等去除效率不理想，过滤周期短，污染物多截留在滤池表层，易发生堵塞，致使整个滤床利用不充分，纳污能力较低，且石英砂等传统滤料比重大，需较大的反冲洗强度，能耗较高。近年来，微孔陶瓷、纤维材料（如纤维球过滤器、彗星式纤维过滤器）等新型滤料成了研究的热点，被广泛应用到饮用水处理和生活污水深度处理等方面。
结束语
在进行城市给水进行深度处理技术选择时，应根据水质、回用水的用途、给水处理量等，因地制宜，结合技术的经济学和适应性，选择处理处理效果好、运行成本低、运行稳定、便于操作管理的工艺技术。以上各种深度处理的方法的基本作用原理概括起来是吸附、氧化、生物、降解、膜滤等四种作用，即或者利用吸附剂的吸附能力去除水中的有机物；或者利用氧化剂及物理化学氧化法的强氧化能力分解有机物；或者利用生物氧化法降解有机物；或者以膜滤法滤除大分子有机物。有时两种作用可同时发挥，如臭氧-活性炭联用技术即发挥了氧化和吸附两种作用。在颗粒活性炭上滋生的微生物，同时还有生物降解作用。饮用水预处理和深度处理自80年代开始受到广泛重视，有些技术或方法当前正处于研究发展阶段。不同方法的组合应用往往会取得协同作用的效果，故近年来水处理技术人员根据不同原水和水质处理要求、往往会采取两种以上的方法组合应用。不但可以提高水质，对于缓解水资源短缺也具有重要意义。
参考文献
[1]张宁吉,方敏.城市水厂中给水深度处理技术的应用[J].城市建筑,2019,16(35):147-148.
[2]赵建国.城市水厂中给水深度处理技术的应用研究[J].四川水泥,2019(10):153.
[3]叶涛,龚云娇.城市水厂中给水深度处理技术的应用研究[J].工程技术研究,2019,4(11):234-235.
[4]张明城.城市水厂中给水深度处理技术的应用研究[J].居舍,2019(16):58.
[5]周曼莉.现有净水工艺应用分析及研究进展[J].中国资源综合利用,2019,37(04):50-52.