天津市自來(lái)水集團(tuán)有限公司科學(xué)技術(shù)情報(bào)站
劉萬(wàn)福 馮新

　　 美國(guó)廣泛地應(yīng)用氯殺滅飲用水中致病菌。除了這一主要目的外，為了減少配水管網(wǎng)中生物膜生長(zhǎng)并作為防止致病菌侵入的保護(hù) 措施而在管網(wǎng)中維持一定的余氯。與許多歐洲國(guó)家相比，管網(wǎng)中剩余消毒劑相對(duì)保持較高，主要原因是有關(guān)規(guī)定的影響及使用氯為 主要消毒劑而不是采用其他深度處理工藝。 隨著規(guī)定的修改、深度處理工藝的采用、管網(wǎng)條件的改善，將來(lái)可能剩余消毒劑量要降低。

　　美國(guó)去除飲用水中致病菌的主要方法就是用氯，或單獨(dú)用氯或用氯胺消毒。氯一直是首選的消毒藥劑，因?yàn)槠涑杀镜南鄬?duì)便宜，另外美國(guó)許多高純度的供水僅要求簡(jiǎn)單處理 (例如，只要求藥劑消毒)。八十年代末和九十年代初，為執(zhí)行需水處理法(SWTR)，許多供水系統(tǒng)開(kāi)始安裝過(guò)濾系統(tǒng)來(lái)去除致病的有機(jī)物。SWTR不僅要求處理系統(tǒng)增加過(guò)濾工藝，而且要求配水管網(wǎng)中要有剩余消毒劑。同期，美環(huán)保局(USEPA)頒布了總大腸菌規(guī)則(TCR)要求供水公司監(jiān)測(cè)管網(wǎng)中大腸茵，大腸菌檢測(cè)為陽(yáng)性時(shí)表示不符和規(guī)定，而去除 大腸菌的主要方法是加大管網(wǎng)中的剩余消毒劑量。由于這些規(guī)定加之氯成本比其它滅活致病菌藥劑低，導(dǎo)致飲用用水含氯高。然而，目前美國(guó)用戶已提出希望解決水中氯的嗅味問(wèn)題，通過(guò)調(diào)研一些數(shù)據(jù)及實(shí)例研究，本文綜述了飲用水消毒方面的作法。
　　美國(guó)用氯消毒始于九十年代初，1926年紐約市實(shí)施了所謂“雙氯法”，即在第一階段大劑量加氯，處理嗅味，第二階段選點(diǎn)加氯進(jìn)行消毒。由于加氯量高，引起氯味導(dǎo)致應(yīng)用氯胺消毒。直到二戰(zhàn)爆發(fā)以前，氯胺一直是美國(guó)供水中應(yīng)用的消毒方法。二戰(zhàn)期間，氨供應(yīng)短缺，供水系統(tǒng)改用氯不再用氨。放棄氯胺消毒的另一個(gè)原因是人們發(fā)現(xiàn)了折點(diǎn)加氯。
　　許多年，配水管網(wǎng)中的余氯都是來(lái)自開(kāi)始處理的幾道工序。這些工序有去除嗅味、殺滅病毒、助凝、去除硫化氫、去色、去鐵錳等。四十年代期間，開(kāi)始有意識(shí)地在管網(wǎng)中加剩余消毒劑。這是因?yàn)槊绹?guó)公共衛(wèi)生局 (USPHS)首次要求供水公司監(jiān)測(cè)管網(wǎng)中細(xì)菌指標(biāo)。另一個(gè)原因是有報(bào)道因管網(wǎng)受到污染，致使暴發(fā)大量水致病。四十至五十年代，數(shù)份報(bào)道聲稱他們應(yīng)用游離氯抑制或控制了管網(wǎng)中細(xì)菌的再生長(zhǎng)。當(dāng)時(shí)情況下余氯量保持在1—2mg／L，但用戶抱怨水中有氯味。1952年，坎薩斯州要求所轄供水系統(tǒng)都要在管網(wǎng)中保持余氯。這些情況對(duì)現(xiàn)代的管網(wǎng)保持余氯的做法有深刻影響。
　　1974年，在美國(guó)供水協(xié)會(huì)的輸配水水質(zhì)委員會(huì)報(bào)告中，重點(diǎn)提出關(guān)于用余氯保持配水管網(wǎng)水質(zhì)的建議，報(bào)告提議管網(wǎng)末梢保持余氯為0.2～0.3mg／L。1980年經(jīng)Snead等人對(duì)管網(wǎng)余氯研究表明，最有效的是游離余氯。七十年代末，美環(huán)保局實(shí)施了THM標(biāo)準(zhǔn)為 10μg/L。這樣迫使許多供水公司為了限制THMs的生成，不得不將游離氯改變使用氯胺。

一、目前實(shí)施的方法

　　有關(guān)規(guī)定的要求：
　　1、政府規(guī)定
　　地表水處理法(SWTR)、總大腸菌規(guī)定(TCR)及消毒劑／消毒副產(chǎn)物規(guī)定(D／DBPR)等法規(guī)對(duì)美國(guó)目前剩余消毒劑的作法有極大影響。SWTR要求使用地表水的配水系統(tǒng)至少要保持0.2mg／L進(jìn)入管網(wǎng)，并且管網(wǎng)中能測(cè)出剩余消毒劑，或95％管網(wǎng)水樣的HPC(異養(yǎng)平板計(jì)數(shù))小于500mL。TCR要求管網(wǎng)水樣95％不能出現(xiàn)大腸茵。如果達(dá)不到此要求必須將管網(wǎng)情況通知公眾。TCR認(rèn)為預(yù)防管網(wǎng)中大腸菌污染，目前最好的可行技術(shù)是管網(wǎng)中持續(xù)最低0.2mg／L剩余消毒劑。
　　許多供水公司現(xiàn)已開(kāi)始執(zhí)行消毒劑／消毒副產(chǎn)物規(guī)定中的THMs和AAs標(biāo)準(zhǔn)。為減少消毒副產(chǎn)物的生成，各公司正在管網(wǎng)中由氯改用氯胺。
　　2、各州有關(guān)規(guī)定
　　美國(guó)各州有關(guān)剩余消毒劑的規(guī)定有很大的區(qū)別，尤其是對(duì)氯胺的規(guī)定。Hach先生在1985年對(duì)各州使用氯胺的規(guī)定進(jìn)行了專(zhuān)門(mén)調(diào)查，那時(shí)許多州，包括特拉華、愛(ài)達(dá)荷、新罕 布什爾、北達(dá)科他、佛蒙特、及華盛頓州等，規(guī)定任何情況下都不允許使用氯胺消毒。美國(guó)各州的規(guī)定有根本上的區(qū)別，并且對(duì)剩余消毒劑的作法隨時(shí)間推移變化很大?？八_斯州曾一度不允許使用氯胺消毒，而現(xiàn)在法定使用氯胺。堪薩斯州之所以這樣做是為了用氯胺作為防止生成THMs的手段?？八_斯州現(xiàn)在還要求管網(wǎng)末梢要保持1mg／L剩余消毒劑。
　　3、氯胺消毒工藝
　　1989年美國(guó)水工業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)(WIDB)調(diào)查表明，438個(gè)供水系統(tǒng)中有23％使用氯胺作為配水管網(wǎng)中的消毒劑。其余供水系統(tǒng)都用游離氯。1988年據(jù)美國(guó)AWWARF組織調(diào)查報(bào)道，供水系統(tǒng)的11％已經(jīng)由游離氯改用氯胺。使用氯胺的系統(tǒng)多分布于美國(guó)南部和中部地區(qū)。不用游離氯而用氯胺其主要?jiǎng)訖C(jī)是減少三鹵甲烷、減緩氯的衰減、提高生物膜的滅活能力、及減少氯的嗅味。
　　配水系統(tǒng)中所用氯胺劑量一般比游離氯要大。這是因?yàn)橛寐劝冯m然產(chǎn)生的剩余消毒劑多，但不會(huì)產(chǎn)生氯嗅味。盡管配水管網(wǎng)中使用氯胺剩余量還沒(méi)有公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)，但LeChevallier建議采用2mg/L剩余量對(duì)控制鑄鐵管道生物膜效果最好。
　　新罕布什爾州的康科德市在由氯改用氯胺方面就是一個(gè)很有代表性的例子。他們?cè)谡麄€(gè)管網(wǎng)中很難保持余氯量。幾乎50％的采樣點(diǎn)都見(jiàn)不到剩余氯。由于三鹵甲烷含量已達(dá)最大污染量(MCL)，所以在水廠出水點(diǎn)提高氯量是不可行的。改用氯胺后，系統(tǒng)中總剩余氯由0.75～1mg／L增加到2.5mg／L。HPCs數(shù)量也大大減少。
　　許多使用氯胺的供水系統(tǒng)都已增加了輔助措施，預(yù)防氯胺衰減時(shí)釋放的氨產(chǎn)生硝化作用。因?yàn)楦邼舛鹊挠坞x氯滅活硝化菌比氯更有效。所以許多系統(tǒng)每年有24周由氯胺改用高濃度的游離氯。

二、消毒劑劑量與目的

　　保持的剩余消毒劑多少取決于原水水質(zhì)、采用的處理工藝、州規(guī)定的政策、歷史上出現(xiàn)過(guò)的細(xì)菌問(wèn)題等方面的特性。從已報(bào)導(dǎo) 的無(wú)數(shù)事例中可看出，保持剩余消毒劑的主要目的就是減少陽(yáng)性大腸菌的出現(xiàn)。作用通過(guò)對(duì)管網(wǎng)水質(zhì)項(xiàng)目的研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)供水公司所用剩余消毒劑劑量不是1、2就是3mg／L。據(jù)1990年水工業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)(WIDB)記載，其中包括供水人口逾50，000人系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，所調(diào)查的全部系統(tǒng)(438個(gè))的49％剩余消毒劑保持在2mg／L以上。
　　1、大腸菌滅活情況
　　供水廠家提高剩余消毒劑濃度的主要目的是控制管網(wǎng)不出現(xiàn)大腸菌。盡管有數(shù)篇研究報(bào)導(dǎo)說(shuō)氯滅活大腸菌效率低，但廠家仍熱 中此法。Oliveri等人很詳細(xì)的報(bào)導(dǎo)了他們的研究，由于管網(wǎng)細(xì)菌再生，他們?cè)诔鰪S水中采取高濃度余氯作法。當(dāng)管網(wǎng)測(cè)出陽(yáng)性大腸菌后，他們把出廠水余氯從2mg／L提高到10mg兒。但當(dāng)余氯高達(dá)8mg／L時(shí)，仍檢出了陽(yáng)性大腸菌。
　　1982年的另一項(xiàng)有關(guān)控制管網(wǎng)大腸菌的調(diào)查中介紹了提高剩余消毒劑的作法，而氯和氯胺兩者的消毒效果無(wú)明顯區(qū)別。供水系統(tǒng)早先用氯胺作為消毒劑，后來(lái)改用游離氯控制更有效。在對(duì)調(diào)查的評(píng)價(jià)中提到，管網(wǎng)余氯增加到了3-5mg／L。而該系統(tǒng)過(guò)去采用氯胺時(shí)，氯胺剩余量為12mg/L。改用氯后陽(yáng)性大腸茵數(shù)量明顯下降。最近在華盛頓DC和波士頓兩地的經(jīng)驗(yàn)表明，控制大腸菌最重要的是靠提高剩余消毒劑濃度。兩個(gè)系統(tǒng)1996年都暴發(fā)過(guò)大腸菌，這里“暴發(fā)”意指管網(wǎng)水樣數(shù)量中，5％以上有陽(yáng)性大腸菌的場(chǎng)合。每個(gè)系統(tǒng)的對(duì)策都是提高管網(wǎng)剩余消毒劑濃度。當(dāng)時(shí)華盛頓系統(tǒng)余氯保持在34mg／L。同期，向波士頓及周邊地區(qū)供水的MRRA系統(tǒng)出現(xiàn)大腸菌暴發(fā)，并且在過(guò)去兩年中，其總余氯從0.2～0.4mg／L提高到1.5～2.0mg／L。
　　2、管網(wǎng)內(nèi)設(shè)加氯站
　　供水廠家保持管網(wǎng)剩余消毒劑的一種特別方法就是在管網(wǎng)遠(yuǎn)點(diǎn)加氯。此法是為了避免加氯量高而產(chǎn)生消毒副產(chǎn)物及氯的嗅味。 采用此法的系統(tǒng)可使管網(wǎng)水的壽命長(zhǎng)。

三、對(duì)未來(lái)實(shí)施剩余消毒劑方法的展望

　　如本文所述，使用剩余消毒劑的主要目的就是要抑制管網(wǎng)中的大腸菌。然而很明顯，高濃度剩余消毒劑有時(shí)達(dá)不到此目的。當(dāng)今大小供水系統(tǒng)都很快的在管網(wǎng)中由用游離氯改用氯胺，以便更好地控制大腸菌及避免生成消毒副產(chǎn)物。
　　必須提出的一個(gè)重要問(wèn)題，即是否管網(wǎng)中這些高濃度余氯對(duì)保持公眾健康有多大的改善。從本文回顧剩余消毒劑方法來(lái)看，值得考慮以下問(wèn)題：
　　●現(xiàn)有的剩余消毒劑的作法在許多方面似乎并不很科學(xué)。供水系統(tǒng)需進(jìn)行具體評(píng)價(jià)，包括運(yùn)用邏輯法考慮風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、系統(tǒng)對(duì)病原體侵入的薄弱環(huán)節(jié)、用戶的要求，其次要考慮使用哪種剩余消毒劑。
　　●許多系統(tǒng)改用氯胺時(shí)未考慮到此作法是否合適。氯胺比游離氯優(yōu)點(diǎn)多，但不是萬(wàn)能藥。任何系統(tǒng)欲改用氯胺時(shí)應(yīng)確定是否氮胺消毒工藝適合其管網(wǎng)的具體情況。