水是生命之源，人類的生產(chǎn)、生活一刻也離不開水。而人們的飲用水從來都是具有生存和致病兩重性的。上世紀(jì)70年代人們注意到飲用水水源中的污染物種類繁多，主要含有微量的有機(jī)物、濃藥、重金屬離子、氨氮及放射性物質(zhì)等有害污染物。隨著科技和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展以及人類活動(dòng)的頻繁，新的污染物質(zhì)如濃藥、增塑劑、洗滌劑、消毒劑的不斷出現(xiàn)使全球使用的化學(xué)品超過60000種，其中70％可能對(duì)健康有害。由于純凈水是不允許添加任何防腐劑和抑菌劑，故可從工藝、技術(shù)、系列凈水設(shè)備等方面對(duì)受污染的水或自來水進(jìn)行深度凈化，把水中的重金屬、三鹵甲烷、有機(jī)物、放射性物質(zhì)、微生物等有害、有毒、有異味物大部分去掉，消除這些污染物質(zhì)對(duì)人體健康的直接和潛在危害，消除消費(fèi)者對(duì)飲用水被污染的恐慌，滿足消費(fèi)者對(duì)“干凈水” 的要求，以其沒有細(xì)菌、病毒，干凈、衛(wèi)生，口感好深受廣大消費(fèi)者的信賴。
1 純凈水生產(chǎn)工藝
純凈水的生產(chǎn)大多使用自來水和地下水作為原水，其原水中或多或少含有各種各樣懸浮物質(zhì)(細(xì)菌、藻類及原生物、泥沙、粘土、及其它不溶物質(zhì))、膠體物質(zhì)(溶膠，如硅酸及鐵、鋁的某些化合物，腐植膠體等)、無機(jī)鹽類和一些有機(jī)物及氣體。生產(chǎn)飲用純凈水就是要將上述物質(zhì)盡可能全部去除，使之成為高純度的飲用水。自1988年我國(guó)*家純凈水廠在廣東省建成投產(chǎn)至今， 已經(jīng)出現(xiàn)了多種純凈水的生產(chǎn)工藝，一般來說，純凈水的生產(chǎn)工藝采用石英砂濾、活性炭吸附、離子交換、精濾、反滲透、臭氧殺菌等多級(jí)凈化，灌裝采用1000級(jí)以上空氣凈化裝置、紫外線、臭氧三重殺菌，以及全自動(dòng)洗桶、消毒、灌裝、封口一體機(jī)。
2 生產(chǎn)過程中的重要工藝
2.1 活性炭吸附分離
純凈水在灌裝前都必須經(jīng)過過濾，以除去水中的泥渣、懸浮物、藻類、細(xì)菌、霉菌等雜質(zhì)。在水處理工藝中，活性炭處理是必需的?；钚蕴烤哂泻芏辔⒖缀途薮蟮谋缺砻娣e，憑借這些微孔對(duì)有機(jī)物的吸附作用來去除水中的致突變物質(zhì)，它可降低水中TOC和THMs等，同時(shí)可去除水中色、嗅、味、有機(jī)氯化物、放射性有機(jī)物及其他人工合成有機(jī)物，活性炭對(duì)分子量在500—3000的有機(jī)物有十分明顯的去除效果，去除率一般為70％—86.7％[1]。不足之處是由于水中天然有機(jī)物(NOM)的競(jìng)爭(zhēng)吸附，導(dǎo)致對(duì)濃藥吸附效率下降以及活性炭的使用壽命不長(zhǎng)。
2.2 臭氧氧化分離
O3是一種很強(qiáng)的氧化劑和消毒劑，它在水中發(fā)生氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生氧化能力極強(qiáng)的單原子氧(O)和羥基自由基(OH)，瞬間殺滅水中微生物，殺菌能力是氯的600～3000倍[2]；將溶解和膠體狀有機(jī)物轉(zhuǎn)化為較易生物降解的有機(jī)物；將水中溶解性的鐵、錳氧化成高價(jià)沉淀物使之易于去除；可將有毒有害物質(zhì)氧化成無害物質(zhì)；可改善嗅味、降低色度等：有些藻類的代謝物由于水體富營(yíng)養(yǎng)化的影響，會(huì)使水有霉味或魚腥味、或產(chǎn)生藻毒素，若濾池之前投加少量O3，可以防止藻類和浮游植物在濾池中生長(zhǎng)繁殖。然而，氧化法將濃藥大分子氧化成小分子后則會(huì)促進(jìn)水中細(xì)菌的再繁衍，某些分子量較高的物質(zhì)如蛋白質(zhì)、氨基酸和腐殖質(zhì)經(jīng)O3氧化后產(chǎn)生甲醛、丙酮酸、乙酸，其中甲醛毒性強(qiáng)，致病、遺傳、變異。而且當(dāng)水中存在Br-時(shí)，經(jīng)O3氧化為BrO2-、BrO3-、CHBr3、二溴乙晴以及一些尚未確定的溴化有機(jī)副產(chǎn)物。BrO3-被國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)列為有可能對(duì)人體致癌的化合物。WHO建議飲用水中zui大BrO3-含量為25ug / L。例如：美國(guó)給水中BrO3，一的含量要求不大于10ug/ L。不僅如此，O3對(duì)水中已形成的三鹵甲烷幾乎沒有去除作用，O3氧化還可導(dǎo)致水中可生物降解物質(zhì)的增多，使出廠水的生物穩(wěn)定性降低，容易引起細(xì)菌繁殖。這些因素的存在，使得O3很少在水處理工藝中單獨(dú)使用。
2.3臭氧生物活性炭：包括預(yù)氧化和后氧化。
預(yù)氧化：①臭氧作為一種強(qiáng)氧化劑，能氧化分解水中的高分子有機(jī)物，如：腐植酸等，分解后的小分子有機(jī)物容易被活性炭吸附。②臭氧——同時(shí)氧化水中溶解性的錳和鐵，生成難溶性的氧化物，提高砂過濾的效果，使錳、鐵的去除率增加。③臭氧氧化后生成的氧氣無毒、無害，而且為后面活性炭上附著的好氧菌和硝化菌提供生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)源，防止水體發(fā)臭。
后氧化：主要與生物活性炭聯(lián)用，即O3—BAC法—一種有效的可去除各種有機(jī)物和持久性化合物的“深度處理技術(shù)”：由臭氧氧化、砂濾、活性炭吸附和生物降解等結(jié)合在一起的水處理工藝。用該工藝處理水可去除用傳統(tǒng)的絮凝、沉淀、砂濾等方法不可能去除的可溶解成分。如：氨氮、酚、濃藥以及其他有毒有害的有機(jī)物。通過生物硝化作用，將NH4+—N轉(zhuǎn)化為NO3-；用臭氧處理酚，逐步氧化zui終產(chǎn)物為CO2和H2O；預(yù)氧化產(chǎn)生的小分子有機(jī)物易進(jìn)入活性炭微孔內(nèi)部，大量中間產(chǎn)物(包括THMs及其前驅(qū)物)也被活性炭吸附，微生物生長(zhǎng)在炭粒表面的大孔中，通過細(xì)胞酶的作用將某些溶解性有機(jī)物降解，可去除DOC
30％—70％，所以有機(jī)物的去除是吸附和生物降解的雙重作用。還可使活性炭部分再生，明顯延長(zhǎng)了工作周期，保證了zui后出水的生物穩(wěn)定性。O3—BAC法的發(fā)展較為成熟，在歐洲已被廣泛應(yīng)用，并被公認(rèn)為處理污染原水、減少飲用水中有機(jī)物濃度的zui有效技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)在我國(guó)正在逐步推廣應(yīng)用。目前仍有一些問題尚未解決，如臭氧氧化機(jī)理、利用臭氧更有效去除飲用水中有機(jī)物、臭氧副產(chǎn)物、無法去除NH4+—N硝化作用的產(chǎn)物NO3-，且活性炭的再生也較麻煩。
3.4膜分離技術(shù)
以壓力差為推動(dòng)力的膜分離技術(shù)有反滲透(RO)、納濾(NF)、超濾(UF)和微孔過濾(MF)。其分離機(jī)理為：在一定的壓力作用下，分子質(zhì)量不同的混和溶質(zhì)的溶液流過膜表面時(shí)，溶劑和低分子溶質(zhì)將透過薄膜，作為透過物被收集起來，高分子溶質(zhì)則被薄膜截留而作為濃溶液被回收。
反滲透(RO)
在純凈水生產(chǎn)工藝流程中，不論哪一種工藝，都有一種關(guān)鍵的反滲透技術(shù)。反滲透zui早來源于美國(guó)的太空科技，這是一種薄膜分離技術(shù)，依靠反滲透膜在一定的壓力下，使溶液中的溶劑與溶質(zhì)分離。如果在有鹽份的水中(如自來水)施加比自然滲透壓力更大的壓力，使水由濃度高的一方滲透到濃度低的一方，就能把原水中的水分子和其他的物質(zhì)分離。由于反滲透膜上的微孔極小，其孔隙僅為0.0001um，是細(xì)菌、病毒體積的幾千分之一，能去除濾液中的離子和分子量很小的有機(jī)物，如細(xì)菌和病毒，尤其是有機(jī)污染物的去除率也很高。采用該技術(shù)制備的水即為純凈水，由于是太空技術(shù)民用化的產(chǎn)物，也可叫做太空水。反滲透法的技術(shù)效果與其它水處理技術(shù)的效果相比，有明顯的優(yōu)異性，有關(guān)參數(shù)見表1。從表1可清楚地看出，反滲透法制備的純凈水，不含有任何礦物質(zhì)和微量元素。