针对20世纪末出现的城市饮用水重大微生物安全性问题，中国工程院院士、哈尔滨工业大学教授李圭白院士提出了以超滤为核心技术的第三代城市饮用水净化工艺。在日前举办的“全国给水深度处理研究会2007年年会”上，李圭白院士对这一新工艺进行了深入的解读。
　　李圭白院士在发言中指出，第二代饮用水净化工艺的出水中细菌含量显著增多，不能有效杀灭和控制饮用水中的贾第鞭毛虫、隐孢子虫、剑水蚤、蓝绿藻等有害生物，出厂水在输送和贮存过程中出现微生物增殖现象，从而导致饮用水的生物安全性降低，这一系列的生物安全性问题使得第二代工艺的合理性和优越性逐渐不再被充分认可。“饮用水的生物安全性，是饮水安全较重要和首要必须保证的”，李圭白院士在发言中强调。
　　膜是21世纪新材料中的一个增长点，微滤膜、纳滤膜和超滤膜都可用于城市饮用水处理。其中，微滤膜孔径较大，不能充分截留去除病毒和细菌；纳滤膜和超滤膜的孔径均小于水中的病毒、细菌、原生动物、藻类等致病微生物，能将水中的微生物几乎全部去除，是较有效的去除水中微生物的方法。“目前在我国选择超滤膜提高水的生物安全性是比较可行的”，李圭白院士指出，超滤膜本身能去除部分的天然大分子有机物，另外，通过在膜前增设生物粉末活性炭，构成高效的超滤膜—生物粉末活性炭反应器，这样水中的微量有机污染物也会被有效去除，从而可以获得生物稳定性更高的出水。
　　李院士指出，过去由于膜的价格昂贵，一直没有将膜滤用于大型城市自来水厂，多用于小型水处理装置中。近年来，随着膜制造技术的快速发展，膜的性能不断提高，目前超滤膜已在我国形成规模生产能力，其性能和质量已达到国外同类产品水平，能够为数万吨/日的大规模水厂提供膜材料，其价格也逐渐降低，现在已达到可与D1代工艺竞争的价位。李圭白院士以苏州市的一个1万m3/d的超滤净水厂为例进行了费用分析，该超滤净水厂建设费用约300元/m3/d，运行成本为0.0782元/m3，与该水厂原传统工艺的费用大体相同。另一方面，新的生活饮用水标准的颁布和国家节水减排政策的出台也给膜技术在城市饮用水净化方面的应用打开了极大的市场空间。
　　我国绝大多数城市水源为III类水体，李圭白院士提出的以超滤为核心技术的第三代城市饮用水净化工艺就是以III类水体作为原水，先经过安全预氧化（或强化混凝），再经过生物活性炭（或超滤），较后经过安全消毒，获得优质的饮用水。将超滤置于活性炭之后，可截留出水中的微生物及炭微粒；同时，第三代城市饮用水净化工艺通过对水中的致病微生物和水生生物、浊质、有机物等设置多级屏障，可以使其含量得到逐级削减，较后得到优质的饮用水；采用的多种处理单元具有互补性和协同效应，从而使整体得到优化。以超滤为核心技术的第三代城市饮用水净化工艺不仅高效经济，还体现了绿色工艺的理念，其中的膜滤、活性炭吸附和生物降解都是绿色工艺。
　　李圭白院士较后说，新的《生活饮用水卫生标准》中规定的微生物指标是相对安全的，而以超滤为核心的第三代城市饮用水净化工艺将使饮用水的生物安全性从相对安全走到安全，使城市饮用水净化工艺产生重大变革。

　　过去城市居民饮用水卫生安全性得不到保障，致使水介烈性细菌性传染病（如霍乱、痢疾、伤寒等）流行， 对人们生命健康危害极大。在这个背景下，20世纪初，研发出了混凝—沉淀—过滤—氯消毒净水工艺，可称为D1代饮用水净化工艺。

　　20世纪70年代，由于水环境污染，在城市饮用水中发现了种类众多的对人体有毒害的微量有机污染物（如致癌、致畸、致突变物质等）和氯化消毒副产物，而D1代工艺又不能对其有效地去除和控制。在这个背景下研发出了第二代饮用水净化工艺，即在D1代工艺后面增加臭氧—颗粒活性炭深度处理工艺。

　　20世纪末，由于水环境污染的加剧，以及水质检测技术的发展，又发现了许多新的水质问题，如贾第虫和隐孢子虫（两虫）问题，水蚤、红虫问题，藻类污染加剧及臭味、藻毒素问题，水的生物稳定性问题、高氨氮含量问题，内分泌干扰物问题等等。为此，包括我国在内的世界各国都对饮用水制订了指标项目更多（100多项）和更严格的水质卫生标准。第二代工艺对上述的水质问题，只取得了一定处理效果。例如对“两虫”、水蚤、藻类都不能百分之百地去除，对高氨氮含量（氨氮含量＞2~3mg/l）难于降到水质标准（0.5mg/l）的要求等等。此外，臭氧氧化能生成溴酸盐、甲醛等对人体有较严重毒害作用的氧化副产物，使臭氧的广泛使用受到质疑；有的研究指出，第二代工艺经颗粒活性炭的出水中细菌含量显著增多、且有的细菌抗氯性增强，此外含有的细微炭粒会对后续消毒效果产生不利影响；这就使人们对第二代工艺的合理性和优越性不再被充分认可。在这个背景下，有待研发出比第二代工艺更安全更有效的第三代饮用水净化工艺。