一、水的预处理技术
预处理通常是在常规处理工艺前面，采用适当物理、化学和生物的处理方法，对水中的污染物进行初级去除，同时可以使常规处理更好地发挥作用，减轻常规处理和深度处理的负担，发挥水处理工艺整体作用，提高对污染物的去除效果，改善和提高饮用水水质。
预处理方法按对污染物的去除途径不同可分氧化法和吸附法。氧化法又可分为化学氧化法和生物氧化法。
- 化学氧化预处理技术
①二氧化氯和过氧化氢对浊度、藻类、细菌及大肠菌群均有较好的去除作用，而且二氧化氯、过氧化氢均不会与水中有机物反应形成卤代烃和氯酚，而预氯化会增加水中三氯甲烷的含量，且卤代烃的生成量随投氯量增加而增高，对居民的健康不利。
②二氧化氯和过氯化氢在水中残余量较高，可维持更长的消毒杀菌效果，以防止管网细菌的二次污染。
③二氧化氯及过氧化氢均可作为水处理中的预氧化剂，但从成本考虑，二氧化氯成本太高，不宜推广和普遍使用，而过氧化氢成本与传统的氯气相当，因此过氧化氢作为预氧化剂取代氯气将具有很大的应用前景。
④氯气预氧化。预氯化导致大量卤化有机污染物的生成，且不易被后续的常规处理工艺去除，因此可能造成处理后水的安全性下降。因此预氯化氧化处理应慎重采用。
⑤高锰酸钾氧化。有机物在经高锰酸钾氧化后的氧化产物中，有些是碱基置换突变物，它们不易被后续常规工艺所去除，在组合工艺出水氧化后，这些前体物转化为致突变物，使水的致突变活性有较大幅度的增加。
⑥紫外光氧化预处理的组合工艺不但不能降低水的致突变活性，而且光解作用还产生了一些移码突变物与碱基置换突变物的前体物，因这些前体物在常规处理中不易被去除，从而使组合工艺出水氯化后的致突变活性有一定程度的增加。
⑦臭氧预处理虽然对水中移码突变物有部分去除效果，但对碱基置换突变物没有明显的处理能力，而且部分臭氧产物不易被常规处理去除。出水氧化后的致突变活性与原水相比有较高的上升。因此臭氧只能用于工业用水，不能用于饮用水。
- 生物氧化预处理技术
污水处理中常用生物法去除悬浮的和溶解性的有机物(如BOD5、氮和磷等)是十分有效和经济的。给水生物处理的主要对象是水中的有机物、氮、铁和锰等。
(1)总有机碳及其危害；地下水总有机碳(TOC)一般在0.1-2mg/L之间，而地表水则是1-20mg/L。给水中的大量总有机碳通常源于水源中腐殖质，包含有复杂的高分子多环芳香族化合物，它在水中的存在使颗粒稳定，是决定混凝剂聚合氯化铝用量及颗粒活性炭吸附器设计的主要因素。
(2)氮及其危害；氮在原水中以有机氮、氨、亚硝酸盐和硝酸盐存在，它们存在于饮用水中均是不利的，有机氮通常被生物氧化为氨氮，亚硝酸盐不稳定，在天然水中很少发现。
①氨。饮用水氨氮的浓度很少超过3mg/L，我国一些河流中氨氮浓度在0.17-4.41mg/L。冬天硝化作用减弱时地面水氨氮浓度有季节性增高。氨氮浓度0.25mg/L就足以使硝化菌生长，而由硝化菌和氨释放出来的有机物会造成溴味问题。氨形成氯胺也要消耗大量的氯，降低消毒效率。
②硝酸盐。地表水中的硝酸盐浓度一般小于5mg/L。地下水中硝酸盐浓度一般较高，我国北方某城市地下水硝酸盐浓度竟达21mg/L。
(3)铁和锰；地下水中的铁浓度通常是1.0-10mg/L，个别可高达30mg/L。在pH值5-8的含氧地面水中，其浓度一般在0.05-0.2mg/L，碱度低的厌氧水域中铁离子的浓度可高达50mg/L。亚铁和铁离子均能与有机分子如腐殖质鞣酸形成络合物。锰在自然水域中比铁少，在低pH值和中性pH值条件下，溶解锰的形式是Mn(II)。锰浓度一般在0.1-3.0mg/L之间，个别可高达lOmg/L。
含铁、锰较高的饮用水会使水产生红褐色以至出现沉淀物，会使被洗涤衣物着色，并有金属味，另外，含铁、锰过高的水容易使铁、锰细菌大量繁殖，堵塞、腐蚀管道。
生物预处理技术的目的就是去除那些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。生物处理最好是作为预处理设置在常规处理工艺的前面，这样既可以充分发挥微生物对有机物去除作用，又可以增加生物处理带来的饮用水可靠性，如生物处理后的微生物、颗粒物和微生物的代谢产物等都可以通过后续处理加以控制。
饮用水的生物处理在欧洲应用较普遍，我国目前正处在推广应用阶段。采用的反应器全是生物膜型的。
二、强化混凝
强化混凝(Enhanced Coagulation)是指向水源水中投加过量的混凝剂聚合氯化铝并控制一定的pH值，从而提高常规处理中天然有机物的去除效果。
在我国，氯气消毒将在今后很长时期作为饮用水主要的消毒方法，因此研究通过强化混凝作用，以减少水中有机物为出发点，控制氯消毒产生的卤代有机污染物，成为我国水处理工作者的一项重要任务。
- 强化混凝的去除对象及性质
强化混凝作用的主要去除对象是水中天然有机物。溶解性有机物(通常以DOC表示)是指可以通过0.45μm滤膜的部分。对胶体状态的有机物目前还没有统一的表示方法，它可以是大分子团或通过0.45μm滤膜的一些分子物质。
混凝剂聚氯化铝水解产物压缩胶体颗粒的扩散层，达到胶体脱稳而相互聚结，或通过高分子混凝剂吸附架桥作用，使胶体吸附黏结，并最终沉淀去除。传统混凝沉淀工艺对有机物都有不同程度的去除率，这类有机物的相对分子质量通常在1万以上。
- 强化混凝作用
通过强化混凝去除水中天然有机物已进行了大量的研究。强化混凝去除有机物的机理主要包括胶体状天然有机物的电中和作用，腐殖酸和富里酸聚合体的沉淀作用，以及吸附与金属氢氧化物表面上的共沉作用。胶体状天然有机物的混凝主要依靠压缩双电层、电中和吸附架桥或聚合铝和沉淀物的网捕等。强化混凝去除天然有机物，其去除率的大小受聚合氯化铝混凝剂的种类和性质、混凝剂的投加量以及pH值等因素的影响。
加强混凝沉淀则是通过改善混凝条件，使有机物去除范围和去除率进一步扩大和提高，方法主要通过调节pH值、改善混凝剂、改善水力条件、投加氧化剂、助凝剂等辅助手段来实现。通过加强混凝沉淀，可去除的有机物相对分子质量范围可从1万以上增大到3000，甚至更低。
(1)混凝剂种类的影响；有人做了三氯化铁、硫酸铝和阳离子高分子混凝剂对水源水中总有机碳去除试验，结果证明大约只有lmg/L左右总有机碳可以通过有机阳离子混凝剂加以去除。而铝盐混凝剂可以去除2.5mg/L总有机碳，铁盐混凝剂可去除达4mg/L总有机碳。铝盐和铁盐混凝剂可以起电中和作用使胶粒脱稳形成腐殖酸和富里酸的铝、铁聚合物以利于沉淀去除，而且还能在形成的金属氢氧化物的表面提供强烈的吸附作用。另外铝、铁氢氧化物絮体的形成也可以网捕一些胶粒和溶解性的有机物，以及形成腐殖酸和富里酸的聚合物，因此铁盐、铝盐混凝剂对总有机碳的去除效果比有机混凝剂好。
对于铝盐和铁盐混凝剂，在相同投加量条件下，铁盐对总有机碳的去除效果优于铝盐，其原因主要是：①相同投加量条件下，三氯化铁使胶粒脱稳同时还促进腐殖酸和富里酸聚合物形成；②三氯化铁混凝消耗的碱度比硫酸铝大2倍，导致相同投加量三氯化铁混凝时pH
值较硫酸铝偏低，而较低的pH值对增加正电荷数量和提高腐殖酸聚合物形成都是有利的。同时也有助于金属氢氧化物对有机物的吸附作用；③氢氧化铁和氢氧化铝絮体其各自比表面积、表面电荷数量以及最具吸附活性部位的区域也不一样。
(2)混凝剂投加量的影响；混凝剂投加量越大，总有机碳的去除率也就越高，合适的混凝剂投加量应该根据水源水质特点和处理后水质要求来确定。
(3)pH值的影响；在相同三氯化铁投加量情况下，较低的pH值会取得较高的总有机碳去除率。因此调低pH值对于提高总有机碳的去除率是明显的。碱式氯化铝要求pH值在8-9之间，硫酸铝最佳混凝点的pH值在5-6之间。
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