自2007年7月開(kāi)始實(shí)施的新《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》，飲用水水質(zhì)指標(biāo)由35項(xiàng)增加為106項(xiàng)，加強(qiáng)了對(duì)化學(xué)性污染物質(zhì)檢測(cè)的力度。同時(shí)按照國(guó)家規(guī)定，到2012年我國(guó)將開(kāi)始全部執(zhí)行新國(guó)標(biāo)。
106項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)執(zhí)行日期漸行漸近，這對(duì)供水領(lǐng)域的深度處理技術(shù)提出了更高的要求。而對(duì)于供水水源水質(zhì)較差、水源單一的西部小城鎮(zhèn)而言，其供水質(zhì)量能否按期達(dá)標(biāo)則吸引了更多關(guān)注的目光。
近期，由重慶大學(xué)編撰，旨在引入荷蘭可持續(xù)發(fā)展的理念、技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，提高我國(guó)西部小城鎮(zhèn)供水等環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施方面發(fā)展能力的《中國(guó)西部小城鎮(zhèn)環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)指南》（以下簡(jiǎn)稱為《指南》）將深度處理技術(shù)作為重要一節(jié)進(jìn)行了闡述。
何為深度處理？
深度處理通常是指在常規(guī)處理工藝以后，采用適當(dāng)?shù)奶幚矸椒?，將常?guī)處理工藝不能有效去除的污染物或消毒副產(chǎn)物的前體物加以去除，提高和保證飲用水質(zhì)。應(yīng)用較廣泛的深度處理技術(shù)有：活性炭吸附、臭氧氧化、生物活性碳和膜技術(shù)等。結(jié)合西部小城鎮(zhèn)的實(shí)際情況，《指南》指出，可適當(dāng)考慮使用前三種方法進(jìn)行深度處理，以提高出水水質(zhì)。
臭氧—活性炭處理技術(shù)
臭氧—生物活性炭聯(lián)合處理工藝設(shè)計(jì)要點(diǎn)
1）臭氧—生物活性炭處理工藝中，臭氧投加量為1.5~3.0mg/l。
2）在沒(méi)有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作為參考時(shí)，設(shè)計(jì)接觸氧化時(shí)間一般采用6~15min。
3）在生物活性炭前不能進(jìn)行預(yù)氯化處理。
4）生物活性炭濾池的濾速為5~10m/h，炭床高2~4m，空床接觸時(shí)間為12~40min，高徑比為2~4，炭徑為0.3~2.0mm，反沖洗水強(qiáng)度為15~18L/(s•m2)，氣體反沖洗強(qiáng)度為5~9L/(s•m2)，反沖洗時(shí)間為8~12min，周期為3~6d，膨脹率為25%~35%。
5）生物活性炭濾池的排水槽、排水渠、反沖洗配水系統(tǒng)、反沖洗水箱等的設(shè)計(jì)參見(jiàn)普通快濾池部分。
膜處理技術(shù)
按膜孔大小應(yīng)用于飲用水處理的膜可分為微濾(MF)、超濾(UF)、納濾(NF)和反滲透(RO)。工業(yè)應(yīng)用中需要把膜安裝成膜組件，膜組件主要分為:中空纖維式、卷式、板框式和管式。中空纖維式和卷式組件膜填充密度高，造價(jià)低，組件內(nèi)流體力學(xué)條件好。但這兩種組件對(duì)制造技術(shù)要求高，密封困難，使用中抗污染能力差，對(duì)料液預(yù)處理要求高。板框式和管式組件膜填充密度低，造價(jià)高，但組件清洗方便，耐污染。
目前，已有數(shù)十種材料用于制備分離膜。其中用陶瓷材料制成的膜具有更好的化學(xué)穩(wěn)定性和耐酸堿性，機(jī)械強(qiáng)度高，它的管式組件能處理含較大懸浮顆粒的水，而且不易堵塞膜的通道。
1超濾與微濾
微濾是以靜壓差為推動(dòng)力，利用篩網(wǎng)狀過(guò)濾介質(zhì)膜的篩分作用進(jìn)行分離的膜過(guò)程，其原理為表面過(guò)濾。在靜壓差作用下，小于膜孔的粒子通過(guò)膜，比膜孔大的粒子則被截留在膜面上，使大小不同的組分得以分離，操作壓力為0.8MPa～1.0MPa。超濾膜的微孔孔徑大致在0.005μm～0.1μm之間，因此超濾膜分離過(guò)程曾被看作是一種單純的物理篩分過(guò)程，然而事實(shí)上在膜分離中，反滲透(RO)、超濾(UF)和微濾(MF)之間，并不存在明顯的界限，超濾膜的大孔徑一端與微孔濾膜相重疊，其小孔徑一端與反滲透膜相重疊，所以近年有人提出了超微過(guò)濾和疏松反滲透的新建議。因?yàn)榍罢叩目讖浇橛诔瑸V與微濾之間，后者介于反滲透和超濾之間。正是由于這個(gè)原因，超濾過(guò)程不可能是單純的物理篩分過(guò)程。特別是超濾處理的大都是大分子有機(jī)物、膠體、蛋白質(zhì)等，對(duì)于這些溶質(zhì)與膜材料之間的相互作用所產(chǎn)生的物化影響更不能忽視。國(guó)內(nèi)外研究證實(shí)了超濾膜是懸浮顆粒、膠體、濁度和細(xì)菌的有效屏障，但因?yàn)樗慕亓鞣肿恿枯^大，導(dǎo)致它對(duì)水中有機(jī)物的去除效率不高。吳舜澤等的研究表明超濾膜對(duì)水中耗氧量、UV的去除效率視分別在0～49%、20%～36%之間，出水耗氧量比較高。為了達(dá)到更好的飲用水深度處理效果，超濾工藝通常與高級(jí)氧化、吸附等去除有機(jī)物效率高的工藝聯(lián)合使用。
2納濾
納濾膜通常被認(rèn)為帶負(fù)電荷。與荷電膜的脫鹽機(jī)理比較一致的說(shuō)法是因?yàn)槟щ姾螽a(chǎn)生道南效應(yīng)，一般都用道南平衡理論來(lái)解釋。
當(dāng)荷電膜放入一種鹽溶液時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)動(dòng)態(tài)平衡?？拷っ嫣幍姆措x子(和膜所帶電行相反的離子)濃度要比溶液中高，而同離子(和膜所帶電荷相同的離子)濃度又比溶液中低一些，這就產(chǎn)生了道南電位。
這個(gè)電位阻止了反離子從膜面擴(kuò)散到溶液中以及同離子從溶液中擴(kuò)散到膜面。道南電位將同離子排斥于膜面外，由于要保持電中性，反離子也被排斥。在壓力梯度作用下，水通過(guò)膜時(shí)也會(huì)發(fā)生這種情況。
陰、陽(yáng)離子的去除率決定它們的電荷密度和離子濃度及膜上電荷對(duì)它們排斥和屏蔽作用的大小。離子的去除率隨低價(jià)態(tài)反離子增多而減小(因膜對(duì)其電行屏蔽弱一些)，隨高價(jià)態(tài)同離子增多而增大(因其能更有效地被膜排斥)。
高濃度電解質(zhì)溶液中，膜上電荷能被反離子更有效地中和(或屏蔽)，從而降低膜的選擇性。
研究表明，納濾膜對(duì)于三鹵甲烷前體物(THMFP)、鹵乙酸前體物(HAAFP)和水合氯醛前體物(CHFP)有高去除率，分別為97%，94%和86%。納濾技術(shù)在山東長(zhǎng)島南隍城納濾示范工程是國(guó)內(nèi)首套工業(yè)化大規(guī)模膜軟化系統(tǒng)，它以海島高硬度苦咸水為水源，采用納濾技術(shù)制備飲用水，系統(tǒng)連續(xù)正常運(yùn)行27個(gè)月，淡化水符合國(guó)家生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。
納濾膜不僅有機(jī)物去除率高，對(duì)水中的無(wú)機(jī)離子也有很大的截留率，這樣就使一些對(duì)人體健康有益的離子、硬度、堿度以及微量元素被去除，出水不適合長(zhǎng)期飲用，因此發(fā)展和應(yīng)用低脫鹽率、高有機(jī)物截留率的新型納濾膜是十分有意義的。據(jù)報(bào)道，一種新型納濾膜NF200B對(duì)鹽類的去除率在50%左右，出水符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)。
3反滲透
在濃溶液一邊加上比自然滲透壓更高的壓力，扭轉(zhuǎn)自然滲透方向，把濃溶液中的溶劑(水)壓到半透膜的另一邊稀溶液中，這是和自然界正常滲透過(guò)程相反的，因此稱為反滲透。
按使用范圍可將反滲透膜分高壓反滲透膜和低壓反滲透膜，高壓反滲透膜操作壓力在5.0MPa以上，主要用于海水淡化;低壓反滲透膜，通常在1.4MPa～2.0MPa下進(jìn)行操作，主要用于苦咸水脫鹽;超低壓反滲透膜又稱疏松型反滲透膜，即為納濾膜。
反滲透在海水、苦咸水淡化、純水和超純水的制備、城市給水處理以及城市污水和工業(yè)廢水處理等方面均有普遍應(yīng)用，尤以在海水、苦咸水淡化方面的應(yīng)用最為普遍。1997年在我國(guó)舟山嵊山建成日產(chǎn)500m3級(jí)反滲透海水淡化站，運(yùn)行結(jié)果表明，反滲透膜元件脫鹽率大于99%，可將含鹽量27000mg/L的海水淡化至200mg/L以下。繼嵊山之后，在遼寧省、浙江省、山東省都相繼建成了幾個(gè)大型反滲透海水淡化站。這標(biāo)志著我國(guó)反滲透海水淡化已步入產(chǎn)業(yè)化。2000年9月在河北滄州市建成18000m3/d苦咸水反滲透淡化廠，該系統(tǒng)淡水水質(zhì)符合GB5749285生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)，其中溶解固體小于500mg/L。
反滲透技術(shù)為開(kāi)發(fā)海水、苦咸水資源提供了一種有效的途徑，它必將具有廣闊的發(fā)展前景。
