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饮用水安全保障技术

文档作者：杨宏伟吕淼文档来源：清华大学环境科学与工程系		点击数：	更新时间： 2025年09月08日
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上一篇：简析食品安全检测技术

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饮用水安全食品研究与开发2010年1月
第31卷第1期
1 87==I
水是生命之源，在我国近年来饮用水的污染事件频繁发生，饮用水安全问题突出，不安全饮水严重威胁了我
国人民的身体健康，影响了社会主义和谐社会的构建，水安全引起了广泛的社会关注。为此。天津科技大学在哈尔
滨市主办了“2009饮用水安全科技研讨会”。本栏目的相关投稿均出自研讨会专题论文。
主办单位：天津科技大学
协办单位：《食品研究与开发》杂志、中国消费者报
赞助单位：康师傅饮品控股有限公司
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饮用水安全保障技术
杨宏伟，吕淼
(清华大学环境科学与工程系，北京100084)
摘要：从饮用水安全保障的角度，综述目前国内外水厂常用的饮用水预处理技术、常规处理技术和深度处理技术。
分析针对突发性水污染事件的饮用水应急处理技术和瓶装水生产企业中常用的纯净水处理技术，并展望几种极具应
用前景的潜在处理技术。
关键词：饮用水安全；预处理技术；常规处理技术；深度处理技术；应急处理技术
Approaches of Technologies for Drinking Water Safety
YANG Hong-wei，Lt)Miao
(Department ofEnvironmental Science and Engineering，Tsinghua University，Beijing 100084，China)
Abstract：Some technologies for drinking water safety were reviewed，including pretreatment technologies，
traditional treatment technologies and advanced treatment technologies used in drinking water treatment plants．
Some treatment technologies for solving emergence water pollution events and the technologies used in purified
drinking water were also reviewed．Finally，some potential technologies for drinking water treatment were
prospected．
Key words：drinking water safety；pretreatment；traditional treatment；advanced treatment；emergence treatment
饮用水安全是国家公共卫生安全体系的重要组
成部分，与人民身体健康和社会稳定息息相关。随着我
国经济的快速发展，人们对于饮用水不仅提出了水量
的标准，还增加了水质的要求。然而目前我国的饮用水
安全形势却十分严峻。一方面是整体水源的污染。按照
国家标准，满足Ⅲ类标准的水才可以作为饮用水的水
源，但是目前由于水质恶化等原因导致达到Ⅲ类水的
水源比例越来越低。另一方面是水质标准的提高。
2006年我国颁布了新的生活饮用水卫生标准
(GB5749—2006)，该标准相比1985年的标准，水质指
标由35项增加至106项，因此为了适应新的水质标
准，很多供水企业都面临技术改造的问题。另外，我国
作者简介：杨宏伟(19r76一)。男(汉)．副研究员，博士，研究方向：饮水
水质安全、膜处理技术和农村安全供水技术。
近年来相继发生了一系列突发性重大水污染事件，如
松花江水污染事件、广东北江水污染事件、无锡水污染
事件等。这些事件的出现，更是对现行供水技术体系提
出了严峻的挑战。在这种情况下，我国迫切需要积极应
对水源污染，建立一套有效的饮用水安全保障技术体
系。以下从饮用水安全的角度对国内外现有以及潜在
的饮用水处理技术作一综述。
1预处理技术
预处理技术主要是指在常规工艺前面，采用适当
的物理、化学或生物的处理方法，达到去除有机物、控
制氨氮和藻类生长的目的111。主要有三类技术：一是活
性炭吸附技术，通过向水中投加粉末活性炭可以较好
地去除水源水中的色度和嗅味物质，操作也较为灵活，
万方数据
—===188
袅311骧‰ 食品研究与开发第卷第1期K弱酗7l乃叫丌驭饮用水安全
但是该方法对氨氮的去除效果并不明显；第二类是化
学氧化技术，主要包括高锰酸盐氧化、臭氧氧化和氯预
氧化等，其目的一是为了去除嗅味，二是可以杀灭微生
物，以保证后续工艺的有效运行；第三类是生物处理技
术，此方法主要针对有机物浓度比较高的水源，甚至是
超过Ⅲ类水的水源，其目的是去除常规处理方法不能
有效去除的污染物，如可生物降解的有机物、人工合成
的有机物和氨氮、亚硝酸盐氮、铁和锰等。
2常规处理技术
饮用水常规处理技术的主要去除对象是水源水
中的悬浮物、胶体杂质和细菌。从具体工艺而言主要
分为混凝、沉淀、过滤、消毒4个部分。
2．1混凝
混凝的主要目标是去除原水中的浊度和有机物。
目前我国采用的混凝剂大部分是聚合氯化铝。混凝包
含混合和反应两个阶段，分别可采用水力和机械的方
式进行混合和反应。水力混合和反应的建设和维护比
较简单，但是在超负荷运行时混凝的效果会变差。相
比而言，机械搅拌则可以通过调整搅拌的速度来提高
处理的效果。此外，在混凝的阶段还可以通过调节pH
值强化某些污染物的去除特性，例如针对天然有机物，
可以将pH调至酸性；而针对重金属，则可以把pH值
调至碱性，从而达到较好的去除效果。
2．2沉淀
目前国内采用的沉淀工艺主要有两种形式：平流
沉淀池和斜板(斜管)沉淀池。由于斜板(斜管)沉淀池
在运行过程中可能出现排泥不及时进而影响沉淀效
果的问题，目前国内的企业，在占地面积允许的条件
下，通常会更多地考虑平流沉淀池技术，从而保证良好
的沉淀效果。
夏季的藻类污染问题是目前国内许多供水企业
面临的重要困扰之一，因为常规的混凝沉淀工艺很难
将藻类去除。近些年来新出现澄清池工艺对藻类有较
好的去除效果，可以解决我国北方地区低温条件下混
凝效果比较差的情况。
2．3过滤
由滤池、滤料和操作系统构成的过滤系统是供水
工艺中保证出水浊度最重要的环节。目前各国水厂都
把降低滤后水浊度作为一项重要目标，在这种需求推
动下，人们相继开发了各种高灵敏度的在线浊度仪与
颗粒计数仪，用于水厂水质与滤池运行监控闭。
具体到工艺而言，过去在我国普遍应用的普通快
滤池、虹吸滤池、双阀滤池，都是采用水力反冲洗工艺，
效果并不理想。目前国内基本上都应用V型滤池(包
括翻板滤池等)，它们采用的都是气水反冲洗工艺，反
冲洗效果得到明显改善。
2．4消毒
饮用水的微生物安全性问题始终是饮用水安全保
障最核心的问题之一，而消毒是保障饮用水微生物安
全的最关键和最后的屏障。目前我国最常用的消毒工
艺是氯消毒。氯消毒的优点在于可以保持一定浓度的
余氯，能在配水管网中持续杀菌，并提供监测依据。然
而它的缺点是对原生动物，尤其是“两虫”(贾第鞭毛虫
和隐孢子虫)的灭活效果较差，此外还能与水中有机物
起反应，形成消毒副产物，其中一些具有“三致”作用flI。
相对较新的消毒工艺是二氧化氯消毒，它能较好
地保护配水管网免受污染。但是目前由于二氧化氯来
源和成本方面的限制，这一消毒工艺在我国的使用还
非常少。此外，臭氧消毒和紫外消毒也具有较好的发
展前景。紫外消毒对细菌和原生动物的消毒效果较好，
但是对病毒的消毒效果不够理想；相反，氯消毒则可以
很好地灭活病毒和细菌，有了这两级屏障之后，就可以
很好地保障出水的生物安全。
3深度处理技术
深度处理通常是指在常规处理T艺之后，采用适
当的处理方法，将常规处理工艺不能有效去除的污染
物或消毒副产物的前体物加以去除，以提高和保证饮
用水水质。从技术上来说，目前正在使用的深度处理
技术有三类：活性炭吸附、臭氧生物活性炭和膜分离。
3．1活性炭吸附
在各种深度处理技术中，活性炭吸附是完善常规处
理工艺以去除有机污染物最成熟有效的方法之一。从20
世纪50年代初，欧洲一些以地面水为水源的水厂就开始
使用活性炭去除水中的嗅味物质；此后又有国外学者的
研究表明活性炭对三卤甲烷有一定的吸附能力Ill。我国的
活性炭吸附工艺发展的时间也比较早，如北京的第九水
厂一期T程就采用了活性炭吸附工艺。
3．2臭氧生物活性炭
臭氧生物活性炭工艺采取先臭氧氧化后活性炭
吸附的方法。臭氧可以使水中大分子有机物分解为小
分子状态，这就提高了有机物进入活性炭微孔内部的
可能性。活性炭则能吸附臭氧氧化过程中产生的大量
中间产物，包括解决了臭氧无法去除的三卤甲烷及其
前驱物质，并且微生物附着其上，形成生物膜，可以发
挥生化和物化处理的协同作用，从而延长活性炭的工
作周期。相比传统工艺，臭氧生物活性炭的优点十分
万方数据
饮用水安全食品研究与开发2010年1月
第31卷第1期
明显，一是处理后出水口感和嗅味得到显著改善，二是
水中的有机物去除率可达50％，保证了最后出水的生
物稳定性。目前臭氧生物活性炭工艺的发展较为成熟，
已广泛应用于欧洲国家，如法、德、意、荷等的上千家水
厂中；就我国而言，该工艺目前也已经有多项大型工程
应用，包括在深圳、广州、昆山等地，日处理总规模已经
超过l 000万t，为解决当地因水源严重污染导致的饮
用水水质问题做出了贡献。
然而随着一些水厂的运行，臭氧生物活性炭也开
始暴露出一些问题。一是臭氧化副产物的产生。例如，
当原水中含有溴离子时，臭氧可以将溴离子氧化为溴
酸盐，而溴酸盐目前已被WHO列为2B级致癌物。
EPA饮水标准中规定溴酸盐的最高允许浓度是10斗g／L；
我国的《生活饮用水卫生标准》(GB5749—2006)中溴酸
盐限值为0．01 mg／L。目前溴酸盐的生成控制及降解技
术已成为饮用水领域的国际研究前沿。
第二个问题就是生物安全性问题。生长有细菌的
细小活性炭颗粒上的细菌聚体比单个细菌细胞对消
毒剂有更大的抗性，一般的氯化消毒往往很难杀灭这
些细菌。因此，生物活性炭作为饮用水处理中氯化前
的最后一个处理工艺的生物安全性问题也成为臭氧
生物活性炭研究中的一个热点。
3．3膜过滤
膜在去除污染物中的作用是通过膜的微小孔径
将污染物截留到膜的～侧，从而将其从水相中去除。
其优点是具有良好的调节水质能力，去除的污染物范
围广，从颗粒杂质到离子、细菌和病毒，不需要投加药
剂，运转可靠，设备紧凑和容易自动控制。但其缺点是
基建投资和运转费用高，易发生堵塞，需要高水平的预
处理和定期的化学清洗，且存在浓缩物的处理问题。
目前膜过滤技术在国外使用得比较普遍，日处理量可
高达60万t，当然这与其水源情况有关；在国内则应用
较少，主要是可靠性和成本的问题。
目前，膜技术正向着研制抗污染、高通量、高强
度、长寿命膜方向发展，膜技术将与其他工艺组合实现
对水中多种污染物的强化去除131。
4应急处理技术
2005年以来，我国相继发生了松花江水污染、广
东北江水污染等突发性水污染事件，导致相关城市停
水或不能正常供水，给人民生产生活造成了很大损失。
由此，应对突发性水污染的饮用水应急处理技术也引
起社会各界的广泛关注H。通常按照理化性质，可将水
源水中的突发性污染物分为以下三类。
189．---一
一是有机污染物。对此类污染物通常采用活性炭
吸附工艺。例如松花江水污染事件中，针对硝基苯易
于被活性炭吸附的特点，沿江主要采取了投加粉末活
性炭的技术。由于活性炭吸附时间越长，去除效果越
好，因此采用了在水厂取水口处投加粉末活性炭的方
法，利用水源水从取水口到净水厂的输水管线(6 km一
8 km)将硝基苯吸附去除151。
二是重金属。以广东北江的镉污染事件为例，饮
用水常规处理工艺对镉的去除作用有限，单纯提高混
凝剂的投加量也不能提高对镉的去除效果。通过试验
‘ 研究，最后确定采用弱碱性条件下混凝除镉的T艺。
首先在自来水水源水中加碱将其调至弱碱性，在弱碱
性条件下进行混凝沉淀过滤，以矾花絮体吸附去除水
中的镉，再在滤池的出水处加酸，将pH值调回7．5—
7．8，满足生活饮用水的pH值要求阁。
三是藻类。例如无锡突发水污染事件的应急处
理。主要采用预氧化技术，即在取水口处投加高锰酸
钾，利用高锰酸钾的氧化作用达到除藻和除臭的目的。
但是需要注意的是高锰酸钾的投加量不能太高，否则
可能会出现出水色度超标的问题。
5瓶装饮用水处理技术
一般而言，供水企业由于受到水价方面的制约，
在饮用水处理技术的选择上会有许多限制。与之相比，
瓶装饮用水企业则在技术选择上更为宽松。例如纯净
水处理系统的主要工艺是采用膜处理技术，即通过超
滤和反渗透达到净化水质的目的；也可以采用离子交
换和活性炭吸附，其目的是去除离子和有机物。在消
毒方面，则主要采用紫外消毒和臭氧消毒，目前这些工
艺都已较为成熟。此外，针对不同的水源，瓶装饮用水
的处理工艺选择还可以有很大的调整余地，并不局限
于采用一种工艺。这也是其相比供水企业的一大优势。
6潜在技术
当前随着新材料和新工艺的出现，供水企业中的
一些潜在技术也逐渐引起了人们的关注。这些潜在技
术概括起来可以分为以下两类。
6．1催化氧化技术
催化氧化技术主要包括光催化氧化、臭氧催化氧
化等。我国在20世纪70年代就开展了关于光催化氧
化的研究，并取得了一定的成果。该技术在纯净水领
域的应用前景较大，但是离市政供水领域的应用还相
距较远。相比而青，臭氧催化氧化技术在市政供水中
则有较大的应用前景。如前所述，臭氧组合工艺中存
万方数据
-==J『9D
2010年1月
第31卷第1期食品研究与开发饮用水安全
中国饮水环境与安全问题研究
胡小松
(中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京100083)
摘要：中国食品供给量不断提高，但质量安全问题开始显现。就饮用水安全而言，我国人均水资源不足，列世界第
llO位；水污染问题严重。威胁饮水安全。同时，认为pH大于7的饮用水可以调节酸性体质，依靠饮用矿泉水补充矿
物质等错误的观念直接影响饮用水的质量安全。而瓶装饮用水包装材料卫生标准与国际标准不统一，使得饮用水包
装安全存在隐忧。望在节约和保护水源的同时，更科学地维护饮用水安全。
关键词：饮水；安全；pH；矿物质
Study on Water Environment and Security in China
HU Xiao-song
(China Agricultural University，College of Food Science&amp;amp;Nutritional Engineering，Beijing 100083，China)
Abstract：With the increasing amount of food supply，the food safety issue appears．From the point of drinking
water view。the efficiency of water resource per-capita locates in the place of l 10 from the worldwide．At the
same time，the more serious the water pollution is，the more potential safety issues of drinking water emerge．
Meanwhile，$ome misunderstood ideas such as it is functional to aajust the acidic physique when you drink the
water whose pH value is above seven and drinking mineralized water would be helpful to supply the mineral，
mislead the way of safe drinking water．Moreover,it would be more worry that the standards on packaging
material of bottled drinking water still have not been standardized SO as to induce the potential safety issue from
作者简介：胡小松(196l一)，男(汉)．教授。硕士，博士生导师。研究方向：农产品加工理论与技术、食品安全理论与技术、果蔬加工关键技术与产业化、农
业与食品产业发展战略等。
在消毒副产物和生物安全性的问题，而采用臭氧催化7结语
氧化技术，则可以在氧化有机物的同时控制溴酸盐的水是人体的重要组成部分，是维持身体健康所必
生成，从而很好地解决了上述问题。目前这一技术也需的基本物质。随着人们健康意识的加强，人们对饮
已成为国内外研究的热点。用水水质也日益关注。喝上“健康水”，已成为越来越
6．2膜处理技术多人的希望。因此，必须积极发展饮用水处理新技术，
在膜处理技术中，纳滤技术在未来几年的应用市提高饮用水水质，保障饮用水供水安全。
场非常广阔。纳滤技术有许多优点，相比超滤而言，纳
滤对有机物的去除效果更好，这样就减少了消毒副产参考文献：
物的产生。而相对臭氧生物活性炭来讲，纳滤出水不[tl王占生，刘文君．微污染水源饮用水处理【蜘．北京：中国建筑工业
仅浊度更低，而且细菌可以全部截留，这样也可以保证出版社，1999：57—74
氯消毒的安全性。但是纳滤也有一些缺点，例如纳滤闭杨敏'曲久辉．水源污染与饮用水安鲫琢朗护，2007(19)：62-64
在去除有机物的同时也去除了大量的二价离子(如
【3J马军·饮用水安全与健康【J】．科学中I$1X,2007(6)：73—76
ca2+埘+警以纳滤出水为市政供水，长期饮用就可州淼嚣淼篇发性水源水质污染技术措施的思考
能存在健康问题；此外纳滤的产水率是70％～90％，相【5】磊≤鑫．松羞江和巍盖水污染事件中的城市供水应急处理技术
对传统工艺而言比较低。但是从今后的发展来看，可
【J】．给水排水，2006(6)：6--12
以考虑将不同工艺的出水混合，这样就可以发挥各种
工艺的特长，从而达到水质标准的要求。收稿日期：2009-09-28

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