深度处理工艺提升水库水供水厂水质效果分析

引言：随着社会经济的高速发展和人类活动强度的不断加大，常规净水工艺对溶解性有机物、氨氮、藻毒素等污染物去除能力有限，难以适应日益严格的饮用水水质标准。为进一步提升出水水质，保障饮水安全，亟须在常规处理基础上引入深度处理工艺。深度处理工艺如膜处理、高级氧化、生物强化等，可从物理、化学和生物等多方面强化净水效果，是实现从“有水喝”到“喝好水”目标的必由之路。

1 深度处理工艺方法

1.1 膜处理工艺

膜处理是利用分子筛分效应和溶解扩散原理，通过精密孔径的膜将水中杂质阻留，从而获得洁净水的过程。常见的膜处理工艺包括微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）和反渗透（RO）。MF 和 UF 主要通过筛分作用去除悬浮物、胶体、细菌、藻类等颗粒态物质。两者的区别在于 MF 的截留分子量在 0 . 1 -1 0 μ m ，而 UF 可截留分子量大于 1000 的有机大分子。MF常作为深度处理的预处理，去除水中较大颗粒，减轻后续工艺负荷。UF则已成为多个国家和地区的常规处理工艺，可有效控制水中病原微生物风险。NF 和 RO 主要利用反向渗透原理脱盐，NF 孔径在 ，操作压力为 0.5-2.0MPa，对二价离子和分子量大于 200 的有机物截留率高。RO孔径小于 1 n m ，操作压力更高，是公认的深度脱盐技术，但其能耗和成本较高，实际应用中常作为NF 的后处理工艺。

1.2 高级氧化工艺

高级氧化是利用强氧化性自由基对水中有机污染物进行氧化降解的深度处理技术。常见的高级氧化工艺包括臭氧氧化、紫外光催化氧化等 [1]。臭氧是一种强氧化剂，可选择性降解水中的有机污染物和消毒副产物前体，改善水的嗅味，还具有一定的消毒作用。但对溶解性有机物的去除效果有限，易产生溴酸盐等有害消毒副产物，且运行成本较高。紫外光催化氧化是利用 TiO2 等半导体在紫外光照射下产生·OH，进而氧化分解有机物的技术。其氧化能力强，反应条件温和，但存在催化剂制备成本高、量子效率低等问题。该工艺反应迅速、高效，但 和 H2O2 用量控制要求高，处理水需调节 和脱除 Fe。高级氧化工艺可有效降解微量有机污染物，但投资和运行费用较高，产生的游离基可能引入新的有害中间产物。在实际应用中应根据原水特性和目标污染物选择合适的氧化剂和工艺参数，必要时可与其他深度处理工艺联用。

1.3 生物强化工艺

生物处理利用微生物的新陈代谢降解水中有机物和氮磷营养盐，常规生物处理如活性炭生物滤池已广泛应用于控制水中溶解性有机物和消毒副产物前体。为进一步强化微生物降解能力，近年来涌现出多种生物强化技术。生物耦合工艺是将生物处理与其他深度处理如臭氧、活性炭等组合，利用协同增效原理提高处理效果。如 O3/BAC 工艺采用臭氧预氧化使大分子有机物降解为小分子，利于后续生物滤池降解，同时滤料上富集的微生物可进一步去除臭氧副产物，两个单元优势互补、协同作用。膜生物反应器将膜分离与生物处理相结合，利用膜截留活性污泥，延长污泥龄，从而强化对难降解有机物的去除。而且，膜组件表面形成的生物膜可进一步拦截水中有机物、病原微生物等，出水水质优于常规生物处理。生物处理可高效去除水中溶解性有机物和氨氮等营养物质，运行费用较低，二次污染小，在自来水厂深度处理中发挥着重要作用。

2 深度处理工艺提升水库水供水厂水质效果的分析

2.1 水质指标改善效果

2.1.1 对有机物的去除

有机物是水库水的主要污染物，也是导致消毒副产物生成的主要前体物质。常规混凝沉淀和砂滤处理对天然有机物（NOM）尤其是亲水性有机物的去除效果有限 [2]。相比之下，超滤和纳滤膜可去除大于膜孔径的NOM，对可生化性有机物和消毒副产物总量的去除率最高可达 8 0 % 以上。反渗透则几乎可完全去除 。膜处理与高级氧化、活性炭、生物处理组合时，协同去除效果更佳。如臭氧 - 生物活性炭工艺强化了 NOM 的生物降解性，大大降低了消毒副产物生成风险。

2.1.2 对氮的去除

氨氮是衡量饮用水污染程度的重要指标之一，水中残留氨氮可致藻类滋生、消毒副产物增加，形成氯胺异味。常规处理对氨氮去除效果有限，深度处理中的生物硝化和反硝化过程可有效去除氨氮。如生物滤池等强化生物处理工艺出水氨氮一般低于 O3-BAC 中臭氧可将氨氮氧化为硝酸盐，再经生物滤池脱氮，双重保障出水氨氮达标。此外，纳滤和低压反渗透膜也可截留去除大部分水中氨氮。

2.1.3 对微生物的去除

水中致病微生物是影响饮水安全的关键因素。常规消毒虽可灭活大部分细菌和病毒，但对某些抗氯微生物如隐孢子虫效果不佳，且大剂量消毒剂会产生消毒副产物。膜处理尤其是超滤和反渗透可高效截留微生物，是保障微生物安全的重要屏障，与消毒联用可大幅降低致病风险。臭氧等氧化剂也具有一定消毒作用，可作为常规消毒的补充手段。但过量投加可能造成微生物再增长。

2.1.4 对藻类的控制

水库富营养化导致藻类大量繁殖是影响供水厂进水水质的重要问题。藻类会堵塞过滤器，加重污泥负荷，产生致嗅味物质，某些蓝藻还会释放毒素危害人体健康。常规工艺对藻类去除能力有限。深度处理中，超滤和微滤可通过筛分和吸附作用截留藻细胞。高级氧化工艺如臭氧可直接裂解藻细胞或通过抑制光合放氧抑制藻类生长。结合常规混凝除藻工艺，可有效缓解季节性藻类水华的影响。

2.2 工艺适用性分析

尽管深度处理工艺在提升水质方面优势明显，但考虑到不同水库水质状况和供水规模差异，在选择和应用时需要具体问题具体分析。当原水浊度波动大、偶有藻毒素超标时，可在超滤前设混凝沉淀或絮凝过滤作为预处理[3]。若水中重金属、硝酸盐含量较高，可进一步采用反渗透工艺脱盐。生物活性炭则适合原水有机物浓度适中、需要降低消毒副产物生成风险的情况。对于水质状况相对较好、但有微量污染物超标风险的水库，可选用高级氧化工艺如臭氧 - 过氧化氢去除特征污染物。当建设规模较大时，宜结合活性炭等工艺减少臭氧用量，节约运行成本。对于规模较小、水质状况不太复杂的山区水库，若采用深度处理工艺投资太大，可考虑将常规工艺如混凝、澄清和过滤多级串联，优化药剂投加，也可取得较好的除浊、除藻和有机物去除效果。必要时辅以消毒，即可满足农村饮水安全需求。

结束语：

深度处理工艺在改善水库水厂出水水质及控制新兴污染风险方面，具有不可替代的作用。未来，应加强对深度处理机理的探索，开发智能化控制和管理系统，实现净水工艺的稳定运行和精细调控。同时，应强化水源水质保护，源头控制污染物排放，精准管控进水水质，为深度处理创造有利条件。坚持科学施策、系统优化，必将推动水库水厂净水技术不断进步，为保障人民群众饮水安全、建设美丽中国贡献智慧和力量。

参考文献：

[1] 叶诤杰 . 自来水厂臭氧活性炭深度处理工艺的要点分析 [J]. 中国资源综合利用 ,2025,43(01):274-276.

[2] 戈玮焜 . 臭氧氧化深度处理工艺对有机污染物去除效果研究 [J]. 黑龙江环境通报 ,2023,36(04):30-32.

[3] 郭庆龄 , 吴锦谢 . 自来水厂深度处理工艺运行优化研究 [J]. 给水排水 ,2023,59(S1):44-48+53.