【摘要】分析源水中污染物質及其去除技術，國內外飲用水處理工藝采用全流程、多級安全保障技術，包括水源保護與水體修復，原水安全輸送，水廠內安全凈化，管網水安全輸配等，以期將污染物質降至水質標準以下，確保飲用水安全。
【關鍵詞】飲用水；處理工藝；水質安全
1 水污染對水處理工藝及水質標準的影響
隨著經濟的快速發展，環境污染使飲用水原水水質日益惡化，與此同時飲用水水質標準卻日益嚴格，因此，加快飲用水工藝的研究，以保證生產出符合衛生標準的飲用水具有非常重要的意義。
1.1 水污染對水處理工藝
目前，在我國淡水資源本來十分短缺的情況下，隨著經濟的快速發展而導致水質污染日益加重，自來水廠被迫使用受污染的水源水生產飲用水，對常規凈水工藝效果影響極大[1]，主要有：①水中有機污染物大多是帶負電荷的化合物，使水的電位升高，要保證一定的出水水質，需要投加大量的混凝劑和預氧化劑，從而增加了水處理成本。②現有的常規工藝對有機物的去除率一般為20％～40％，對氨氮的去除率僅為15％左右，出水中有機物含量仍然很高，加氯消毒后產生新的有機污染物，具有致癌、致畸、致突變(三致)的特性。③有機污染物被輸水管管壁上附著的微生物所利用，在配水管網形成非穩定的水，具有三致特性。
1.2 水質標準的變化趨勢
飲用水水質標準狀況是與生產力和分析手段的發展相適應的，標準直接反映了國家的研究現狀和對飲用水水質認識水平。國際上主要的飲用水水質標準有世界衛生組織(WHO）《飲用水水質準則》、歐洲共同體(EC）《飲用水水質指令》、美國環保署USEPA《美國飲用水水質標準》，這3部標準是目前國際上公認的先進、安全的水質標準，也是其他各國制定標準的基礎或參照。這3部標準各具特點，在原標準的基礎上作了大量修訂，突出表現在水質指標數量的增加、微生物和有機物種類、濃度的嚴格限制。通常水中的污染物質主要分為有機物、無機物、微生物和放射性物質4大類。
我國目前水處理行業實際實施的是2001年的衛生部的《生活飲用水衛生規范》(96項）和2005年建設部的《城市供水水質標準》(101項），新的《生活飲用水衛生標準》國家標準(106項）將從2007年7月1日起執行，上述標準在總體指標上接近國際先進水平，對水廠的投資、設計、運行提出了高要求。
1.3 水廠的升級改造
目前我國的主流飲用水處理工藝是“混凝_沉淀_過濾_消毒”的常規處理工藝，其主要目的是去除水中的懸浮物、膠體和殺滅細菌，對于日益污染的原水水質，常規工藝出廠水質無法滿足新的水質標準[2]。因此，供水企業必須采取適宜的升級改造措施或開發新工藝，保證對原水中各種污染物質的去除。
2 國內外水處理技術的研究現狀
2.1 有機物污染
近年來，世界經濟的持續發展，有機化合物的產量和種類不斷增加，對水源造成了極大的危害，有機物污染問題已成為當今水環境質量控制的主要問題和研究熱點。
2.1.1 常規指標
常規指標中有氨氮和高錳酸鹽指數�，F有的常規工藝對高錳酸鹽指數的去除率為20％～40％，對氨氮的去除率僅為15％左右。
氨氮不僅與飲用水受近期污染有關，而且與飲用水中細菌指標相關。水源中過量氨氮等存在易使藻類大量滋生，消毒時投氯量加大，一些自養性細菌在水處理設備中的滋生，對水的氣味有不良的影響。臭氧_生物活性炭(O3/BAC）炭濾池對NH3_N去除率接近30％。目前去除氨氮的最好方法是生物預處理技術。水溫對氨氮的去除效果有一定影響，水溫低于5℃去除率下降較快。此法在北方冬季應用受限。高錳酸鹽指數是水體中有機污染綜合指標，目前國內外通常采用生物預處理、強化混凝、臭氧活性炭等控制方法，可將高錳酸鹽指數的去除率提高到40％～60％。
2.1.2 持久性有機污染物
目前國內外對持久性有機污染物(persistentorganicpollutants,POPs）的處理技術主要有以下幾種：①對于數量較多且較集中的PCBs污染物，一般采用熱分解技術。日本物質工學工業技術研究所將PCBs、水和1％氫氧化鈉加到反應溫度為450℃和反應壓力為300個大氣壓的超臨界反應器中成功地使99.99％多氯聯苯分解。②非熱技術主要利用化學試劑、微生物和電磁場等來實現POPs的處理或銷毀，非熱技術主要包括：化學脫氯技術、紫外光解技術、溶劑萃取技術、吸附技術、生物降解技術、化學降解技術、γ射線分解技術等。目前，報道較多的是二英在水中紫外光或與臭氧聯用降解，在TiO2固相表面上的催化光降解。日本倉紡公司正在開發采取紫外線和臭氧聯用分解水中二英的裝置，可去除水中99.9％的二英。也有研究報道，可把二英直接聚合成更高分子量的低毒或無毒化合物，從而達到處理的目的。國內研究發現一種新型的吸附劑，由活性炭載體和含有天然甘油三油酸酯的醋酸纖維素膜構成，該吸附劑對飲用水中微量的狄氏劑(一種POPs）去除效果好，可用于吸附痕量POPs[3]。
除DDT在生活飲用水標準中列有指標外，POPs的相關環境濃度標準十分缺乏。由于世界各國都已經采取了禁產禁用的措施，因此研究重點是從環境中清除的辦法，其主要研究集中在微生物降解、光催化氧化等方法。
2.1.3 環境激素
直譯為"內分泌干擾物"，也稱環境荷爾蒙。是指釋放到環境中能導致內分泌障礙的化學物質，可以干擾人體正常內分泌功能。在全球約1000萬種各類化學物質中，已有70種被確認為環境激素類物質。其中67種均為有機化合物，另外3種為鎘、鉛、汞金屬類物質。
常規工藝對環境激素去除效果不佳，現在多采用吸附法和高級氧化法。研究表明臭氧_活性炭，臭氧催化氧化工藝去除水中微量環境激素，去除率可達80％以上。
2.1.4 硝基苯
硝基苯類化合物是1類強致癌、致突變性的有毒有機污染物，被美國環境保護署(EPA）列為環境優先控制污染物，全世界每年排入環境中的硝基苯類化合物約為3萬噸。
硝基苯BOD5/COD比值較低，一般在0～0.1，是生物難降解化合物。硝基苯類化合物的分子結構中具有強電子基團——硝基，一般化學氧化手段很難破壞硝基苯類化合物，臭氧、O3/UV、光催化氧化、光催化芬頓試劑、超臨界氧化已經應用，但這些方法費用高、效率低。通過化學還原手段可將硝基苯還原生成苯胺，反應速度很快，且苯胺易于被生物降解[4]。硝基苯對菌種及降解酶要求嚴格，降解中間產物繁多且具有毒性，因此上述研究僅局限于廢水處理[5]。
我國去年發生的松花江水硝基苯污染，研究發現常規處理工藝基本上沒有去除作用，混凝沉淀去除率僅2％～5％，單純增加混凝劑的投量沒有改善作用；采用化學氧化劑高錳酸鉀、臭氧都不能將其氧化；水廠實際研究證明硝基苯容易被活性炭吸附，所以在水廠實際運行中采用粉末活性炭吸附法應對硝基苯污染。不過這只是應急處理措施，以保證水質安全達標。但對分離出的硝基苯如何處理，避免二次污染還有待深入研究。對于水源的硝基苯污染，單一技術無法解決問題，今后物理化學法_生物法聯用技術可能會在根治硝基苯污染中發揮重要作用。
2.1.5 藻毒素
近年來富營養化水體水華發生的頻率與嚴重程度都呈現迅猛的增長趨勢，在藻體大量死亡分解的過程中，不但散發惡臭，破壞景觀，同時釋放藻毒素，危害人類飲用水安全。淡水水華已檢測到藻毒素特點如表1所示。
微囊藻毒素(microcystins，MC）由于毒性較大，分布廣泛，是目前研究較多的一族有毒化合物。此毒素是蛋白磷酸酶_1和蛋白磷酸酶_2A的強烈抑制劑，是迄今已發現的最強的肝腫瘤促進劑[6]。流行病學調查顯示飲水中的MC_LR與肝癌的發病率高度相關。美國Carmichael等[7]于1996～1997年間對美國和加拿大的部分市政供水水質的研究發現：水中65％的微囊藻毒素未被去除，1/3的陽性樣本超過WHO規定的MC低于1.0μg/L的濃度標準。由此可見，去除藻類后，水中仍殘留有溶解的藻毒素，要去除這些藻毒素必須對現有水處理工藝進行改造。
Himberg等[8]對飲用水處理工藝去除微囊藻、顫藻的肝毒素進行了較為系統的研究：
工藝1：水樣_Al2(SO4）3_砂濾_PAC_氯化_出水
工藝2：水樣_O3_Al2(SO4）3_砂濾_氯化_出水
工藝1混凝去除部分有機物、藻毒素，活性炭發揮吸附藻毒素的高效性。工藝2為O3氧化一部分藻毒素和有機物，然后通過混凝、砂濾徹底去除藻毒素。兩種工藝都可取得100％的去除率。上述表明單元工藝對藻毒素的去除有限，若要達到較高的去除效率，必須通過工藝組合來實現。
2.1.6 消毒副產物
飲用水中消毒副產物(disinfectionby_products）的形成是由于消毒劑在消毒滅菌的同時，與水中的有機污染物反應，生成對人類健康有害的物質。1974年Rook發現加氯消毒后的水中發現三鹵甲烷以來，又在加氯消毒后的水中發現了鹵乙酸、鹵代酮、鹵代腈等多種具三致特性的消毒副產物，這使得氯的使用日漸受到質疑，同樣的加氯量條件下，作為預氧化時比作為消毒劑時要產生更多的消毒副產物[9]。我國對消毒副產物的研究主要集中在三鹵甲烷(trihalomethanes,THMs）測定和生成機制上，對HAAs等其它消毒副產物研究均處于起步階段，亟待深入展開。
為控制消毒副產物，世界各國都加大研究力度，現在可行方法有：①從水處理各環節去除消毒副產物及其前體物。美國EPA提出最有效的技術之一是活性炭技術。我國主要采用高錳酸鉀或臭氧預氧化，破壞水中消毒副產物前質，降低后氯化過程中消毒副產物生成量。還可以利用后續的生物處理(如生物活性炭）來進一步削減THMs生成能力，出水效果極佳。不少生產性試驗的結果也證實了該措施的可行性。②更換消毒劑品種。采用替代消毒劑氯氨、臭氧、二氧化氯、UV等，氯氨可以大幅度降低消毒副產物產生量，保持管網持續消毒能力；二氧化氯不會與有機物反應產生三鹵甲烷、鹵乙酸等DBPs，消毒效果好。但只能現場制備，運行管理及成本較高，其副產物為亞氯酸離子(ClO2－）和氯酸離子(ClO3－）；臭氧設備復雜、投資大、耗電量高，無持續消毒能力，存在甲醛及氧化中間產物等副產物；紫外線消毒無需化學藥品，不會產生THMs類消毒副產物。但其沒有持續的消毒作用，目前只是適用于小水量處理。
2.2 無機物污染
2.2.1 重金屬
由于工業廢水沒有治理或沒有有效處理，許多水源已經監測到重金屬濃度，現在研究較多的有汞、鎘、鉻、鉛等重金屬。
汞及其化合物屬于劇毒物質,可在體內蓄積，進入水體的無機汞離子可轉變為毒性更大的有機汞，豐水期江水總汞含量明顯高于平水期和枯水期，地表徑流使江底沉積汞轉變為懸浮態，汞溶解度增大，江水總汞含量也相應提高。
含鉻化合物過量對人體是有害的，Cr(VI）比Cr(III）毒性高100倍。弱堿陰離子交換樹脂可以選擇性去除水源中的痕量Cr(VI），鐵鹽共沉淀法可以高效簡便去除生活飲用水中鉻，操作簡便，處理費用低廉。對于含鉻量較高10～50mg/L的水樣，可采用兩段鐵鹽去除法。除鉻率98％～98.5％，可將鉻徹底除去[10]。
鎘在自然界中含量很低，水中不超過l0μg/L。二價鎘離子易溶，和氧、有機物可形成復雜化合物。去除的方法有：光催化氧化、化學吸附與沉淀、離子交換法等。一般水源水中鎘經過自來水廠混凝沉淀凈化處理，可去除原水中鎘的20％～30％。根據堿性條件下鎘離子溶解性大幅度降低的特性，采用堿性條件下混凝除鎘工藝。在進水鎘濃度超標3～4倍的條件下，出廠水鎘的濃度在0.001mg/L，遠低于水質標準0.005mg/L[11]。
人飲用含鉛量0.03mg/L以上的水會導致慢性中毒。美國EPA對服務于3000萬人口的819個自來水系統的調查發現鉛含量過多，鉛來自供水管道及水龍頭。規定自來水中含鉛量不得超過15μg/L，并建議當自來水中含鉛量>15μg/L時，應經過活性炭過濾等處理再供飲用。有研究認為高錳酸鉀預處理對水中微量鉛的去除效果較好。新生態水合二氧化錳的吸附作用是取得良好除鉛的主要因素[12]。
2.2.2 氟
天然水含氟一般為1～25mg/L，但在一些國家如印度、南非等，濃度遠高于25mg/L。國內外飲用水除氟的處理方法大約有十余種，其中許多方法尚不成熟，在應用中有一定困難。飲用水除氟技術主要有化學沉淀法和吸附過濾法兩大類：活性氧化鋁法是應用最廣的一種飲水除氟方法。氧化鋁吸附能力在pH值為5～6時最強，但采用活性氧化鋁除氟時原水中砷含量不能過高。美國得克薩斯州的Bartlett鎮建造了處理能力為90.8m3/h的活性氧化鋁除氟裝置，此后DeseytCenter、Ranch、GilaBend等地相繼建造2650～5680m3/d的飲用水除氟裝置，效果較好。
我國近年來應用活性氧化鋁除氟裝置同時，開發了自動頻繁倒極技術電滲析除氟技術，得到了迅速發展和廣泛應用。90年代初，在塔克拉瑪干沙漠腹地，首次利用反滲透設備制取了淡化除氟水，并達到了我國飲用水衛生標準[13]。
2.2.3 鐵和錳
地下水常常含有過量的鐵和錳，嚴重影響其使用價值，且過量攝入對人體是有慢性毒害。鐵、錳在自然界中既能發生生物學氧化、還原，又能發生非生物學氧化、還原。地下水中往往同時含有Fe2＋和Mn2＋，除鐵除錳流程的組合和鐵、錳去除過程的統一是工程的實際問題。工程上實用的方法可組合成如下幾種除鐵除錳全流程[14]：①是以氯為氧化劑的化學氧化除鐵除錳流程。本流程是據Fe2＋、Fe3＋和Mn2＋、Mn4＋兩個反應系的氧化還原電位的顯著差異而設計的兩級過濾流程。先應用氯氧化除鐵法除鐵(根據原水中Fe2＋濃度不同，還可設定有無凝聚池和沉淀池），然后再用氯接觸過濾池除錳。在原水含錳、含鐵量比較小的情況下應用一級濾池除鐵、除錳的流程。②為節省投氯量，可先以空氣為氧化劑經接觸過濾除鐵，然后用氯接觸過濾池除錳。③是先用空氣氧化接觸過濾除鐵，然后應用KMnO4除錳。但Mn2＋含量大于1.0mg/L時尚需在除錳濾池前設沉淀池。④以空氣為氧化劑的接觸過濾除鐵和生物固錳除錳相結合的流程。原水經曝氣后直接進人濾池。該濾池的濾層為生物濾層，存在著以除錳菌為核心的復雜微生物群系。微生物群系的穩定和平衡對除錳的效果至關重要。除鐵是在除錳的同一濾層完成的，Fe2＋的氧化機制仍然以接觸氧化為主。該濾池同時收到除鐵、除錳的良好效果。⑤當地下水含Fe2＋量大于10mg/L，含Mn2＋量大于1.0mg/L以上時，采用2級曝氣級過濾流程。1級應用接觸氧化除鐵機制，2級應用生物除錳機制。
2.2.4 硫化物
由于酸雨和礦物廢水排放造成飲用水源污染，飲用水中含有硫化氫，造成管網腐蝕、黑水、有味。常規工藝將硫化氫曝氣或將其氧化，再通過常規工藝砂濾去除其沉淀物。但剩余硫化氫會與氯或氯氨反應，使管網濁度升高。國外研究采用曝氣、過濾、炭吸附、氯處理，但各種方法均不理想�，F在多采用化學預氧化，例如采用過氧化氫預氧化或鐵催化過氧化氫加常規處理，去除硫化物的臭和味，硫化物的含量為6mg/L，硫化物出水濃度為0.04mg/L，去除率可達92％[15]。
有研究采用8mg/L氯可完全氧化硫化氫，但不能完全去除水味。而采用2mg/L二氧化氯可完全氧化硫化氫，其副產物氯酸鹽和亞氯酸鹽超標。因此采用方案是2mg/L二氧化氯反應10min，1.5mg/L氯反應30min。也可采用3mg/L臭氧[16]。
2.2.5 砷
印度、孟加拉等地因環境地球化學行為異常引起地下水砷含量嚴重超標，近年來發現該地區有上萬人具有明顯的砷中毒癥狀。我國砷含量偏高的地下水主要分布在新疆奎屯、內蒙古大青山麓和黃道之間含水層中。
溶解態砷通常分為亞砷酸鹽As(III）和砷酸鹽As(V），AS(III）的毒性較As(V）高60倍，前者常見于還原性較強的缺氧地下水中，而后者則主要存在于地表水體。
國內外通常采用預氧化工藝將As(III）氧化為對固相體系具有更強親和力的As(V），進而通過吸附、沉淀、陰離子交換、膜過濾等單元工藝將其去除，這是飲用水除砷的重要策略。氯、高錳酸鉀、臭氧、二氧化氯等飲用水中常見的氧化劑均具有足夠的氧化能力實現As(III）至As(V）的轉化[16]。天然錳砂對砷具有較好的吸附能力，將其作為濾料能有效地去除砷[18]。
2.2.6 硝酸鹽和亞硝酸鹽
亞硝酸鹽是氮循環的中間產物，可氧化成硝酸鹽，可還原成氨。亞硝酸鹽在血液中可使血紅蛋白氧化成高鐵血紅蛋白，后者失去攜氧能力，使組織出現缺氧現象。亞硝酸鹽可與仲胺類物質反應，生成亞硝胺化合物致癌物質。在水體中硝酸氮含量過高可導致腸原性高鐵血紅蛋白癥的發生。硝酸鹽在早期的地下水中沒有被普遍重視。美國最近對水井的調查勘測發現，超過一半的水井可檢出硝酸鹽。據估計，約有1.2％的公共水井和2.4％的農用水井的NO3_N含量超過了10mg/L的標準，因此美國關閉了一些污染嚴重的地下水源井。在歐洲，人口密度的增加使硝酸鹽的問題趨于惡化。在我國的不少地區硝酸鹽的污染問題已相當嚴重，但相關研究不多[19]。
對于亞硝酸鹽污染，主要采用氧化法。但單一的氧化劑處理效果不佳，如二氧化氯對亞硝酸鹽氮去除率不到20％，但使用ClO2,O3,Cl2和H2O2協同氧化，可較好地去除水中微量超標的亞硝酸鹽氮。
飲用水脫硝酸鹽是一個世界性的難題。主要方法有離子交換法、生物反硝化和化學反硝化法、反滲透工藝。飲用水生物脫硝的研究較多，在徹底消除地下水中硝酸鹽污染和降低脫硝成本的兩個方面，生物反硝化方法都是目前已投入實用的最好的方法，在歐洲獲一致好評。但由于技術的復雜性，其運行費用要比離子交換法高得多。化學催化反硝化被一些學者認為是最有前景的飲用水脫硝酸鹽方法。但目前化學催化反硝化離實用化還有相當距離[20]。
2.3 生物類污染
2.3.1 賈第鞭毛蟲和隱孢子蟲
近年來，在英美等國以飲用水為媒介引起的賈第鞭毛蟲(Giardia）和隱孢子蟲(Cryptosporidium）疾病不斷暴發流行，對飲用水安全構成了嚴重威脅，已經引起世界各國有關部門和專家的關注[21]。賈第鞭毛蟲和隱孢子蟲可通過飲用水傳染而致病,常規消毒劑效果較差。賈第鞭毛蟲以孢囊(Cyst）的形態存在于水中，大小約8～12μm；而隱孢子蟲以卵囊(Oocyst）的形式存在于水中，大小為4～6μm。它們都是單細胞的寄生蟲。賈第鞭毛蟲致病劑量為10～100個活孢囊，而隱孢子蟲致病劑量僅為1～10個活卵囊。
由于隱孢子蟲比賈第鞭毛蟲更微小、對消毒劑抵抗力更強、致病劑量更低，在相同條件下，如果隱孢子蟲被去除，同時賈第鞭毛蟲也會被完全去除。因此，許多研究都將隱孢子蟲作為控制目標。通常賈第鞭毛蟲和隱孢子蟲的去除率以對數形式來表示，即去除率為90％，相應其對數去除率為1log。
常規工藝各單元去除效率如下：通常沉淀對隱孢子蟲卵囊對數去除率為0.5～0.8log。Dolejs等[22]發現預臭氧化對隱孢子蟲的去除有明顯效果，盡管不能殺死隱孢子蟲，但臭氧能改變隱孢子蟲卵囊的表面性質，使其易于被混凝中形成的絮體包裹而得以去除。設計和運行良好的混凝沉淀工藝，對數去除率可達到1.5log。French認為[23]氣浮去除隱孢子蟲更為有效，在同樣水質條件下，氣浮對隱孢子蟲的去除比沉淀多一個數量級。在各種條件下氣浮對數去除率>2log。工況良好的濾池應是一個有效的屏障。Hashimoto等[24]指出日本常規給水處理廠快濾池，賈第鞭毛蟲和隱孢子蟲的對數去除率為2.53log和2.47log。Nieminski[25]發現，當混凝劑未達到最佳投量，賈第鞭毛蟲和隱孢子蟲孢囊可穿透雙層濾料，穿透點出現在混凝劑投加中斷、濾速突然提高、過濾周期結束或濾后濁度增加時。如果處于最佳運行條件(濾后水濁度為0.1～0.2NTU時），賈第鞭毛蟲和隱孢子蟲的對數去除率可達3.3log和2.9log。采用直接過濾和粒狀活性炭過濾與砂濾池、雙層濾料濾池的效果大致相同。紫外線(UV）消毒劑量為7.5mJ/cm2和11mJ/cm2時，隱孢子蟲滅活率分別達到1log和2log[26]。超濾和微濾已證明對隱孢子卵囊有較高的去除率(>6log），其去除的機理是卵囊被膜截留。采用膜過濾技術是去除賈第鞭毛蟲和隱孢子蟲的有效方法。只要膜設備運行正常，即使進水水質發生變化，一般出水中致病原生動物的數量也都在檢出限以下[27]。國外已經有許多水廠采用膜過濾工藝，保證了用水安全。
常規水處理技術去除賈第鞭毛蟲和隱孢子蟲效率不高，膜法能有效去除且效率達6log以上。O3與ClO2聯用、紫外線輻射能有效滅活且效率達4log。但膜技術和臭氧活性炭工藝，投資大、技術難度高，對我國現有水廠改造只能逐步推進。常規凈水工藝在較長一段時間內仍將是主導工藝。強化常規工藝，重點是強化混凝和過濾，可避免管理上的疏漏。將濾后水濁度控制在0.3NTU以下時，對賈第鞭毛蟲和隱孢子蟲的對數去除率可達到子3～4log。
2.3.2 劍水蚤
劍水蚤是小型甲殼動物，體長0.3～2.0mm之間，身體窄長、體節透明，在全球分布極為廣泛。劍水蚤具有堅硬而且較厚的外表面，對水體中不良的外界環境具有較強的抵抗能力，難以被傳統的氯消毒工藝氧化滅活。劍水蚤在水體中可以以急劇的跳躍作間斷的游動，這是其能夠穿透濾池的一個重要原因[28]。國內外已發生過多起管網水中出現劍水蚤的事故，不僅給用戶帶來了不良的感官影響，而且劍水蚤是許多致病生物的中間宿主，成為傳播疾病的重要媒介，威脅飲用水安全[29]。
國內外研究認為劍水蚤最適宜的去除方法是：①使浮游動物失去活性；②通過濾料的調整降低濾料間的空隙以及產生表面過濾的效果；③降低濾料的粒徑(<0.5mm）。更具可行性的方法是在生物不能生存的水層上取水。德國Wahnbachtalsperrenverband凈水廠、美國紐約Ivry水廠都對工藝進行了改進，取得良好的效果[30－31]。而阿根廷羅薩里奧市Potabillisation水廠，美國Lowlandriver河水的處理中，發現氯氨對劍水蚤的去除更為有效，可降低80％的三鹵甲烷的生成而且不影響水體的消毒[32－33]。
近年來生物操控技術研究趨熱：濾食性的鰱、鳙魚對浮游生物的生長更具有生物操縱能力，適宜生物量(30g/m3）下鰱、鳙的放養，鰱、鳙的混養(20g/m3）可以有效地抑制劍水蚤的孳生，通過對內源性營養物質的利用，對水體水質的恢復也可以起到積極地促進作用[34]。
2.3.3 搖蚊幼蟲
搖蚊幼蟲是水體污染的主要指示生物，國外多將其作為污染物質急性和慢性毒性測試生物。天然水體污染程度加重，直接導致搖蚊幼蟲在水體中占優勢地位，搖蚊幼蟲在水庫、湖泊類水源水中大量孳生，大量的搖蚊幼蟲隨水流進入水處理系統，出現在城市凈水工藝中。有時甚至出現在用戶的水龍頭中。不僅引起人體感官不適，造成社會恐慌，而且病毒和細菌容易寄居其體內，導致疾病傳播，危害人體健康。
20世紀80年代后期，美國Tacoma的4個蓄水池中出現大量搖蚊幼蟲。經過治理，污染得以控制。采取控制污染的措施是：封閉、沖洗受污染的開放式蓄水池，避免搖蚊產卵繁殖；在蓄水池的進出口安裝精密過濾器，防止搖蚊幼蟲和卵進入供水系統。此前英國Essex發生搖蚊污染城市供水系統的事件，采取的措施為：清洗消毒水處理構筑物，采用除蟲菊酯殺滅凈水工藝中出現的搖蚊幼蟲[35]，除蟲菊酯當時被認為是無毒無害的殺蟲劑，但之后研究發現除蟲菊酯對人的神經系統有一定的損傷。
1987年美國印第安那州的Lowell發生了城市供水系統搖蚊污染。在Lowell也采取Essex一樣清洗消毒等處理措施，但是沒有取得明顯的效果。一些研究人員發現蘇云金桿菌對搖蚊幼蟲有顯著的殺滅效果，但是美國法律上不允許在飲用水中投加殺蟲劑，所以研究人員選擇Cat_flocLs(食品級聚合物）作為絮凝劑，去除搖蚊幼蟲所需的食物——硫化細菌和鐵細菌。此后在Lowell的供水系統監測中，再未發現搖蚊的存在，因此Cat_flocLs并沒有得到大規模應用[36]。
在20世紀90年代早期，在以色列TelAviv的飲用水系統中發現搖蚊幼蟲大量孳生。一般方法例如排干并清潔蓄水池、噴水、電死搖蚊成蟲等方法，效果較差。后采用shock氯胺處理工藝進行控制和殺滅，在以色列夏季高峰期，該方法可有效控制搖蚊在飲用水系統中暴發[37]。
近些年來，我國水環境污染日益加劇，水體富營養化嚴重，搖蚊大量孳生。我國廣東、北京、天津、上海、江蘇、浙江、四川、湖北、湖南和福建等地相繼有凈水工藝系統中發生搖蚊幼蟲污染的報道[38]。廣州、深圳、漢口水務集團的調查顯示，在每年的春夏季節均有不同程度的搖蚊幼蟲污染現象發生。主要選用常用的消毒劑，如二氧化氯、液氯、過氧化氫、臭氧、次氯酸鈉、高錳酸鉀、石灰水等殺滅搖蚊幼蟲，再利用后續常規工藝去除，取得了較好的效果[39]。
2.3.4 藻
因藻類大量繁殖引起的水源污染，造成許多自來水廠被迫減產或停產。藻類及其副產物給傳統凈水工藝帶來的諸多不利影響，主要表現在：使飲用水產生令人厭惡的臭和味；藻類及其可溶性代謝產物是氯化消毒副產物的前體物；影響沉淀效果；濾池運行周期縮短，反沖水量增加；造成管網水質惡化，加速配水系統的腐蝕和結垢。
現有藻類處理方法中，以預氧化_氣浮_強化過濾工藝為主。由于采用氯氣預氧化存在飲用水安全問題，預氧化劑多采用二氧化氯、臭氧和PPC藥劑，對不同的水質，采用何種氧化劑需經過技術經濟比較后確定。我國實際生產采用PPC藥劑的水廠較多，加壓溶氣氣浮工藝在全國各地水廠應用廣泛，有較好的除藻效果。過濾工藝可根據各地的具體情況采用改進濾料、直接過濾等強化措施，延長過濾周期。
歐美等一些發達國家預氧化除藻劑常采用臭氧，效果好，但設備投資大，運行費用高。預臭氧化作用是殺藻，使死亡的藻類易于被后續工藝去除。例如南非Wiggins水廠處理含藻量38.9萬/L的源水，投加5mg/LO3預氧化時的除藻率為58％，與后續常規工藝聯用可將除藻效率提高到90％[40_41]。但有研究認為預臭氧可使藻類懸濁液DOC濃度增加3倍，THMFP增加10％～30％[42]。美國Wachusett水庫的試驗表明，鋁鹽投加量為10mg/L時，氣浮池的除藻效率達90％以上。而德國Wahnback廠采用獨特的三層濾料設計，直接過濾除藻效率達99.9％。巴黎的Joinville水廠處理含有2000萬/L綠藻的原水，采用氣浮_預濾_慢濾_臭氧_GAC過濾_消毒工藝，獲得極佳的除藻效果(95％～99％）。而且運行方式靈活：采用預臭氧＋氣浮可獲90％去除率，其后如經過接觸過濾及慢濾池處理，可獲得藻類100％去除率[43]。法國奧頓水廠、里昂市Pape備用水廠運行資料表明：臭氧和氣浮聯用可去除80％的鞭毛裸藻類或40％的絲狀硅藻，使水中葉綠素濃度降低40％～80％。
目前國內外研究的熱點是生物調控方法，其原理是利用生態系統食物鏈攝取和生物的相生相克關系。通過采用特異性微生物"噬藻體"、原生生物捕食、某些魚類(如鰱魚、羅非魚）吞食水華藻類、營建人工生態系統等方法，強化水體自凈能力。該工藝成本低，是一個很有前途的方法[44－45]。
3 水源污染與全流程安全保障技術
隨著經濟與社會的發展，水污染事件已經進入到了一個高發期，主要污染物質由過去傳統COD轉變到現在多種污染物質，這些國內外的污染事例給與我們許多警示和思索。面對飲用水源中眾多的污染物質，常規工藝無法有效去除污染物，滿足飲用水水質標準。隨著水污染的加重和水質標準的提高，普遍將常規處理工藝分別擴展至上游技術和下游技術，即更注重全流程的多級安全保障技術，具體內容包括水源保護與水體修復；原水輸送保質；水廠內安全凈化；管網水的安全輸配等。具體參見http://www.dongaorq.cn更多相關技術文檔。
4 展望
供水企業普遍面臨原水水質惡化和出廠水水質標準提高的雙重壓力，面對這一對基本矛盾，針對不同水源中的污染物質，采用全流程的多級安全保障技術，保障飲用水的安全性。今后我國飲用水處理工藝研究重點有以下幾個方面：①環境中新合成污染物日益增多，并有不斷加重的趨勢。水處理工藝針對新的污染物質，加強新工藝、新材料研究，增強去除效果。常規工藝強化是我國現在可行的主要技術手段，根據地區的經濟條件不同，可因地制宜采取預處理和深度處理工藝。②現有的大量研究成果，由于種種原因不能推廣應用。今后應該加強科技成果的轉化力度，對于多元復雜污染和突發事件，現有水廠需要進行大量改造工作，迫切需要科技成果的技術支撐。③我國松花江和北江水質污染凸現，現有水廠技術儲備和技術設施嚴重不足，對此，應在水廠設計階段增強技術儲備，考慮工藝的靈活性和組合性，提高水源預警和應急處理能力。及時有效去除水中污染物質。④目前我國實施飲用水標準總體指標上接近國際先進水平，檢測指標有100多項，但水廠日常檢測不便。如何有效建立綜合性指標進行生產性控制，是水廠管理的現實問題。我國“十五”期間做過一些相關工作，但不夠深入，今后應加大相關研究的力度。⑤今年中央號召建設社會主義新農村，農村人口是我國人口主要部分，有機污染、含氟、含砷、苦咸水等水質問題較多，針對這些水質問題，應重點建立小型分散給水裝置，開發簡易高效水處理工藝及設施，保障農村人民的飲用水安全。
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