为了适应日益严重的水源污染问题和人们对饮用水水质要求的不断提高，现代化水厂已开始逐渐放弃使用传统方式的净水工艺，转而使用更为先进的深度处理工艺。本文中以寿山堂水厂为深度处理的基本生产工艺流程为例论述该工艺与传统工艺的不同之处以及基本原理。其工艺流程如图所示：
与原有的传统净水工艺相比，该工艺流程中新增了投加臭氧消毒、活性炭过滤以及净水出厂前投加药剂的改变等主要环节。
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臭氧投加
臭氧是氧的同素异形体，分子式为O3 ，常温下是一种具有刺激性特殊气味、不稳定的谈蓝色气体。臭氧略溶于水，在标准压力和温度下（STP），其在水中的溶解度是氧气的13倍。臭氧具有极强的氧化能力，具备广谱杀灭微生物的作用。同时臭氧消毒具有高效性，高洁性，方便性和经济型等特点。
水厂使用的臭氧一般由臭氧发生器产生。氧气在电子、原子能射线、等离子体和紫外线等射流的轰击下将分解成氧原子。这种氧原子极不稳定，具有高活性能，很快与氧气结合生成三原子臭氧。目前水厂所使用的大型臭氧发生器主要采用的就是以上原理中的等离子体放电法。
臭氧的杀菌机理是以氧化作用破坏微生物膜的结构实现杀菌作用。臭氧首先作用于细胞膜，使得膜构成成分受损而导致新陈代谢障碍，臭氧继续渗透穿透膜而破坏膜内脂蛋白和脂多糖，改变细胞的通透性，导致细胞溶解、死亡。而臭氧灭活病毒则是由于氧化作用直接破坏其核糖核酸RNA或脱氧核糖核酸DNA物质而完成的。
目前寿山堂水厂所采用的两阶段的臭氧处理，分为与臭氧处理和后臭氧处理。预臭氧环节发生在原水进入絮凝环节之前，预臭氧的作用主要是为了去除铁、锰和卤代物前驱物质，并可以通过在有机分子上产生更多的极性点来改善混凝条件。同时预臭氧还可以提高水中的溶解氧，为砂滤池去除氨氮创造条件。
而后臭氧环节是发生在处理水从砂滤池出来进入活性炭滤池之前。砂滤之后，水再次臭氧化，主要作为消毒，同时也进一步氧化有机成分和向水中补充更多的溶解氧。然后用粒状活性炭吸附，借助在粒状活性炭床内的好氧性生物活性，去除更多的有机物和进行氨的硝化[12]。
活性炭滤池
利用活性炭技术进行深度处理主要是利用活性炭的双重作用。首先，它作为一种高效吸附剂，吸附水中的污染物质；其二是作为生物载体，为微生物的附着生长创造条件，通过这些微生物对水中的可生物降解有机物和氨氮进行生物分解。改过程在南星水厂的深度处理工艺中在后臭氧处理环节之后。
采用后臭氧和活性炭处理可以进一步去除色度、引起水中口感的微量有机物（如腐殖质）、以及对人体长期健康安全带来影响的有害物质（如农药和环境激素）；进一步去除氨氮和氯消毒副产物前驱物，提高氯消毒效率和降低氯消毒产生有害物质的风险；同时还可以降低水中的可同化有机碳含量，提高出厂水的生物稳定性，减少消毒的氯投量和改善口感，降低管网中细菌复生后出现二次污染的风险。
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增加投加氢氧化钠
净水出厂前增加的投放药剂主要是氢氧化钠，投放该药剂的主要作用是为了适当调整出厂水的PH值，提高出厂水的化学稳定性，防止管网中出现腐蚀污染。