出品：科普中國
製作：雪楊 （中國科學院大連化學物理研究所）
監製：中國科學院計算機網絡信息中心
自來水可謂是改變我們生活的一大便民工程，只要打開水龍頭，水就能“嘩嘩”地流了出來，衛生、安全又方便。
△圖片來源：veer圖庫
享受便利的同時，我們不禁會產生這些疑問：每天常用的自來水是怎麼來的？又是經過了哪些工序一步步“洗白”，變成了安全的飲用水的呢？有時我們可能會發現家裡的自來水是渾濁的乳白色，或是燒開後有水垢，這樣的自來水還安全嗎？下面就為大家一一揭曉答案。
自來水廠的“歷練”
自來水的源頭，也就是水源地，通常為江河湖泊及地下水、地表水。水源地的選擇需要經過多方面的考量，不僅要求水質良好、便於衛生防護，而且必須符合水源水質標準的要求。
未經處理的原水中含有諸如藻類、腐殖質、泥沙之類的輕微顆粒，水廠的取水泵站從水源地取出原水後，首先要進入自來水廠經歷一番“歷練”才能進入到千家萬戶。
常規處理主要包括混凝、沉澱、過濾和消毒。
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混凝是向原水中投加混凝劑，使水中難以自然沉澱的懸浮物和膠體顆粒相互凝聚，生成大顆粒絮體並沉澱在沉澱池中，成為汙泥從而進行排除。過濾是利用顆粒狀濾料截留經過沉澱後水中殘留的顆粒物，進一步去除水中的雜質，降低水的渾濁度。混凝、沉澱和過濾處理能減輕水的濁度, 同時，還能去除細菌和病毒等。飲用水還需要經過消毒處理，將水中的病原微生物滅活，才能達到飲用水的水質要求。常用的消毒劑有氯、氯胺、二氧化氯等。
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需要注意的是，一些地區由於水質存在先天不足,因此對水的處理操作也更復雜，對水廠的水處理系統也有更高的要求。另一方面，水廠為了出水水質更好，也在逐漸改善傳統常規的處理工藝。
水處理時，一些水廠在常規處理工藝之前會先進行生物預處理，通過微生物的新陳代謝來去除水中的氨氮、有機汙染物、異臭、鐵、錳等, 達到淨化水質的目的，為後續常規工藝水處理減輕負擔。
水廠還採用活性炭作為濾池的深度處理技術。活性炭無色無味，有著巨大的比表面積和大量微孔結構，從而可以高效的吸附水中的非極性化合物。其中，顆粒活性炭(GAC)不易流失, 可再生重複使用,常用於連續運行的水處理工藝，而粉末活性炭(PAC)價格便宜,不需要增加特殊的設備和構築物,尤其適用於水質季節性及突發性事故的水源淨化處理。
同時，由於臭氧預氧化反應時間短、投加量少，利用臭氧對原水的預處理工藝也逐漸開始廣泛應用。臭氧具有強氧化性，能夠直接氧化併產生具有氧化的羥基自由基，可以氧化分解水中許多有機汙染物，而且臭氧還具有較強的殺菌、脫色、除藻和助凝等作用。
此外，近年發展起來的新技術膜法水處理技術也逐漸應用於自來水廠。膜法水處理技術是利用膜兩端的壓差作為動力處理汙染物，依據汙染物大小、所受壓力不同又可以分為納濾（NF）、微濾（MF）、超濾（UF）以及反滲透（RO）納濾膜，不同的膜孔徑大小不同，可以截留相應的汙染物，阻擋在膜的一側。膜處理技術不僅僅作用於大顆粒的雜質，對於一些微生物、細菌等也有很好的截留效果，因此能夠大大提高水的安全性。但是膜處理工藝也存在著不盡人意的缺陷，比如成本高、易堵塞等，膜汙染也是膜處理技術存在的最大問題，這些都限制了膜技術的發展。
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關於自來水的小疑問
通過上面的介紹，我們知道了自來水通常都會經過氯等消毒劑的消毒。
那麼，自來水中會有殘留的氯嗎？燒開的水要是否要靜置散餘氯才能喝？
自1950 年至2006 年，我國生活飲用水水質標準曾進行6次修訂，目前執行的飲用水標準為《生活飲用水水質標準》（GB 5749-2006），指標總數達106項,包括常規指標42項,非常規指標64項，來確保水質的安全。合格的自來水從水廠到居民家中的水龍頭，還要經過供水管網和二次供水設施比如高樓水塔、水箱等，為了保證自來水的微生物安全，抑制水中細菌的再次滋生，出廠水通常會添加一定的餘氯量，對供水管網進行持續消毒，確保自來水在“長途跋涉”中不會二次汙染。
根據《生活飲用水衛生標準》（GB5749-2006）的規定，水廠出廠水總餘氯標準為0.5—3.0mg/L，管網末梢的餘氯值不低於0.3mg/L。所以自來水略帶氯味屬於正常現象，自來水在煮沸的過程中，餘氯會得到揮發，自然不需要額外靜置。
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有時候水龍頭流出的自來水是淺黃色或是乳白色，特別是在停水後，自來水會尤其渾濁，這樣的自來水還安全嗎？
自來水會呈淺黃色，可能是由於管道、水龍頭使用時間過久，存在鐵鏽，或是供水路段有施工。一般情況下，打開水龍頭放一會水就好。目前大部分新鋪設的供水管道採用的都是不易鏽蝕的塑料管、優質的鑄鐵管和不鏽鋼管，
因此，發生自來水變黃的情況已經大大降低。而有時我們會發現家裡的自來水是渾濁的乳白色，伴隨很多小氣泡，這是由於供水系統的二次加壓，溶入的氣體經壓力作用分解成微小氣泡,導致水看起來變成了乳白色,其實靜止數分鐘後,氣泡就會自行消失,水質也會變清,這種現象也不會影響水質。
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談到自來水的飲用安全，不得不提到近年來火熱的淨水器。隨著社會的發展，我們對生活品質的追求日益提高，也想使用更高品質的水，“要不要裝淨水器？裝什麼牌子的淨水器？淨水器都有什麼功效？”等疑問也就隨之出現了。淨水器，其實是讓合格的自來水變得更好，所以淨水器可以要，但不是必須要。
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市面上的淨水器種類繁多，價格相差巨大，令人眼花繚亂。要了解家用淨水器的功能及效果，需先明白其工藝原理。目前市售的主流家用淨水器屬於複合型淨水器，主要由PP棉（初級過濾）、活性炭或其他複合吸附材料（二級過濾）、以及膜材料（核心過濾）多級串聯而成，達到吸附雜質的目的。
除此之外，還有能夠降低水的硬度的軟化淨水器。水垢的主要成分是碳酸鈣和碳酸鎂，水裡的水垢越多，說明鈣、鎂離子含量越高，這樣的水就是我們俗稱的“硬水”。硬水煮出的飯、泡出的茶味道都會差一些。軟化淨水器是在複合型淨水器的基礎上增加了陰/陽離子交換樹脂組件，可以去除水中的鈣、鎂等離子，降低水質硬度，提升口感和使用性能。
淨水器在進一步提升自來水的安全性與口感上能夠發揮一定的作用，但是需要特別注意的是，淨水器組件吸附截留微生物的過程是一種物理作用，並不會將微生物完全殺滅，如果使用不當或者過期不更換濾芯，微生物在活性炭和膜組件中將重新增殖，則會帶來更為嚴重的二次汙染 。
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科技的進步能讓我們喝上更加衛生安全的自來水，讓生活更加方便，而我們也應該明白水資源的寶貴以及潔淨水的來之不易。保護水源地，節約用水，是每個人都應銘記於心、並努力踐行的事。
參考文獻
1、張天健.活性炭在我國飲用水處理中的應用研究進展[J].生物質化學工程. 2009(02)
2、李薇.飲用水深度處理技術現狀及研究[J].工程建設與設計. 2008(05)
3、GB 5749-2006. 生活飲用水衛生標準[S]. 1985
4、Hoslett J, et al. Surface water filtration using granular media and membranes: a review[J]. Science of the Total Environment, 2018, 639:1268–1282.
5、Shengji Xia, et al.Study of drinking water treatment by ultrafiltration of surface water and its application to China[J] . Desalination . 2004 (1)
