王志飛 胡海修
(后勤工程學(xué)院 重慶 400041)

　　摘 要：飲用水水源日趨受到有機(jī)物的污染，傳統(tǒng)的消毒工藝難以滿足生產(chǎn)合格飲用水的要求。本文詳細(xì)闡述我國(guó)城市自來(lái)水消毒工藝的現(xiàn)狀，指出存在的問題以及消毒工藝的發(fā)展。
　　關(guān)鍵詞：自來(lái)水消毒 現(xiàn)狀 發(fā)展

一 引言

　　消毒是殺滅水中的病原菌、病毒和其它致病性微生物。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定生活飲用水的細(xì)菌學(xué)指標(biāo)是在37oC下培養(yǎng)24h的水樣中，細(xì)菌總數(shù)不超過100個(gè)/ml，總大腸菌群不超過3個(gè)/ml。消毒是飲用水處理中必不可少的。根據(jù)資料調(diào)查表明，我國(guó)城市自來(lái)水的消毒方法絕大多數(shù)是氯消毒。
　　自1974年發(fā)現(xiàn)三鹵甲烷與它們的不良影響以來(lái)，氯化消毒副產(chǎn)物引起了人們的重視。科學(xué)家近20年已經(jīng)證實(shí)氯消毒會(huì)使含有機(jī)物的源水中產(chǎn)生三鹵甲烷（TTHM）、鹵乙酸（HAAS）、鹵代酚、鹵乙腈、鹵代酮、鹵代醛、鹵代硝基甲烷等致癌物質(zhì)，會(huì)增加水的致突變活性，會(huì)使水的實(shí)驗(yàn)顯陽(yáng)性結(jié)果。
　　本文將對(duì)我國(guó)城市自來(lái)水消毒的現(xiàn)狀，結(jié)合國(guó)內(nèi)外飲用水消毒研究的最新成果，探討城市自來(lái)水可能的最佳消毒工藝，提高自來(lái)水的出水水質(zhì)。

二 自來(lái)水氯化消毒的現(xiàn)狀及問題

　　氯化消毒已有百年以上的歷史，由于氯消毒經(jīng)濟(jì)有效，使用方便，效果好，一直是水處理中廣泛使用的消毒劑。我國(guó)水廠通常采用預(yù)加氯和后加氯。預(yù)氯化可以防止水廠各類構(gòu)筑物中滋生青苔，還可以氧化破壞有機(jī)膠體表面的保護(hù)膜、提高混凝沉淀效果，同時(shí)延長(zhǎng)氯胺接觸時(shí)間，節(jié)省加氯量，在以含藻類高的水庫(kù)為水源的水廠，預(yù)加氯一度受到重視，但資料表明產(chǎn)生的90%致癌性氯化副產(chǎn)物是來(lái)自預(yù)加氯，對(duì)人體危害很大，所以在新建水廠中預(yù)氯化已逐漸不采用。
　　近年來(lái)，我國(guó)90%以上城市水源受到嚴(yán)重污染，水中有機(jī)物含量 提高，不少水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化加劇，季節(jié)性藻類繁殖，水廠原先的處理工藝無(wú)法處理已變化的水源，尤其在消毒工藝上，不少舊水廠面臨著改造的問題，各地水廠不得不在消毒過程中增加氯的投加量，雖殺死了各種病菌，卻導(dǎo)致飲用水中有機(jī)氯化物含量的急劇升高，預(yù)氯化會(huì)產(chǎn)生大量的THMs和HAAs等消毒副產(chǎn)物，傳統(tǒng)的水處理工藝對(duì)濁度、細(xì)菌是有效的，但對(duì)大量有機(jī)污染物和消毒副產(chǎn)物卻無(wú)能為力。在后續(xù)的傳統(tǒng)水處理工藝單元對(duì)大量的消毒副產(chǎn)物無(wú)法去除，預(yù)氯化工藝無(wú)法采用，已逐漸遭到淘汰。另一方面，隨著水源不斷的受到各種化學(xué)物質(zhì)的污染，水中出現(xiàn)的病原菌的種類和數(shù)量也在不斷增多，一些在水中新出現(xiàn)的病原菌靠以前的消毒方法無(wú)法解決，這也要求尋求新的消毒方法。1993年，美國(guó)發(fā)生了自來(lái)水中出現(xiàn)隱胞囊菌，造成人們飲用后大面積腹瀉的嚴(yán)重事件，就是一個(gè)教訓(xùn)。
　　在我國(guó)一些大城市的水廠，管網(wǎng)距離比較長(zhǎng)，為保證管網(wǎng)余氯，通常在出廠時(shí)投氯。如果管網(wǎng)中余氯大，自來(lái)水中氯仿和四氯化碳等消毒副產(chǎn)物含量有時(shí)會(huì)超標(biāo)、飲水也帶有刺激氯味。一些小城市的水質(zhì)合格率低，余氯量控制不準(zhǔn)確，最易造成細(xì)菌學(xué)指標(biāo)超標(biāo)。
　　在水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)方面,歐盟、加拿大、日本制定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)都達(dá)到80余項(xiàng)。世界衛(wèi)生組織WHO1993年公布的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)共有151項(xiàng)，美國(guó)環(huán)保局DSEPA每半年修訂一次水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，1996年共252年，其中WHO和DSEPA均提出了水中污染物致癌危險(xiǎn)等級(jí)。我國(guó)目前執(zhí)行的生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)仍是1985年制定的，同發(fā)達(dá)國(guó)家相比差距較大，水質(zhì)檢測(cè)項(xiàng)目共35項(xiàng)，其中有機(jī)物僅6項(xiàng)，而一些重要的致癌物質(zhì)如鹵乙酸并未列入水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中。如果我國(guó)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步提高，目前的氯化消毒工藝無(wú)法滿足要求，必須尋求新的消毒工藝。

三 當(dāng)代消毒工藝研究進(jìn)展

　　針對(duì)當(dāng)前消毒工藝存在的問題，各地水廠首先在現(xiàn)有基礎(chǔ)上改進(jìn)混凝、沉淀、過濾等傳統(tǒng)處理工藝的各個(gè)環(huán)節(jié)，以最大限度降低濁度和氯化消毒副產(chǎn)物前提物，其次強(qiáng)化加氯工藝，采用加氯點(diǎn)后移、減少加氯量和接觸時(shí)間等方法。在現(xiàn)階段這些措施起到了一定的作用，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，這些措施的作用有限，不能從根本上解決氯化消毒副產(chǎn)物問題，應(yīng)抓緊時(shí)間從以下兩方面解決問題：①發(fā)展新的凈水工藝；②尋找替代藥劑。目前我國(guó)一些水廠在改造中，根據(jù)我國(guó)國(guó)情，已經(jīng)采用了上述措施，既節(jié)省了投資又取得了良好的凈水效果。
1 臭氧預(yù)處理+GAC工藝
　　近年來(lái)，隨著O3制取技術(shù)的發(fā)展，它的制取成本已大大降低，使其在水廠中可得到廣泛的應(yīng)用。O3具有強(qiáng)的氧化性，可氧化去除水中有機(jī)微污染物，根據(jù)資料，在最后出水時(shí)，有機(jī)物能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)甚至完全去除。預(yù)加臭氧+GAC處理含有機(jī)污染的源水，預(yù)加臭氧能夠有效地去除源水中導(dǎo)致氯仿副產(chǎn)物的有機(jī)前提物、減少水中有機(jī)物總量，使濾池出水再經(jīng)氯消毒時(shí)氯仿生成量大大減少，同時(shí)，后加氯量也會(huì)減少很多。預(yù)加臭氧的處理水質(zhì)進(jìn)行Ames試驗(yàn)通常是陰性，預(yù)加臭氧還可以去除水中的錳、色、嗅和味。預(yù)加臭氧取代預(yù)氯化既可以獲得預(yù)氯化同樣的助凝效果，又能夠大大提高自來(lái)水水質(zhì)。此種方法適用于有機(jī)污染嚴(yán)重且?guī)黠@色和臭的Ⅲ類水源，我國(guó)一些水廠的改造中采用此工藝，運(yùn)行結(jié)果良好。
2 高錳酸鉀預(yù)處理+GAC工藝
　　我國(guó)不少老水廠改造中采用這種工藝，結(jié)果表明此工藝可取消預(yù)加氯。用高錳酸鉀預(yù)處理，投量控制在1以內(nèi)，可獲得滿意的助凝凈水效果。高錳酸鉀的強(qiáng)氧化性也可以產(chǎn)生與預(yù)氯化同樣的殺菌助凝作用，可降低濁度和節(jié)約混凝藥劑，并且用高錳酸鉀復(fù)合藥劑預(yù)處理還能夠有效地控制氯化消毒副產(chǎn)物地生成。與單純聚合鋁混凝的常規(guī)工藝相比，高錳酸鉀復(fù)合藥劑預(yù)處理可以削減氯化副產(chǎn)物的生成量達(dá)80%以上，并且水的致突變活性也由較強(qiáng)的陽(yáng)性轉(zhuǎn)為陰性或接近陰性。對(duì)于輕微污染且有季節(jié)性藻類繁殖的Ⅱ類水源適用此工藝。
3 二氧化氯(CLO2)預(yù)處理
　　二氧化氯與氯相比，對(duì)水中病毒、微生物及藻類具有更強(qiáng)烈的殺滅效果，一般為氯化消毒效果的2.5倍，同等條件下可減少用量，對(duì)pH的適應(yīng)范圍更大、殺菌效果更穩(wěn)定。CLO2還可去除臭、色、氧化鐵、錳等物質(zhì)，CLO2不與氨和大多數(shù)胺類起反應(yīng)，對(duì)含氨氮的富營(yíng)養(yǎng)化水體，CLO2投加量增加不多但仍然保持很強(qiáng)的效果。不會(huì)生成次生有害物質(zhì)，對(duì)有機(jī)污染嚴(yán)重的水體消毒時(shí)，其氧化降解產(chǎn)物無(wú)毒害作用。這種方法近年在我國(guó)逐漸引起重視，一般適用受輕度污染的Ⅱ類水源。
4 氯胺消毒工藝
　　氯胺消毒曾一度停用，80、90年代以來(lái)又重新有更多的水廠采用了氯胺消毒法。由于氯胺消毒作用緩慢，它不能作為基本殺菌消毒劑，它可作為出廠水在管網(wǎng)系統(tǒng)中長(zhǎng)時(shí)間維持水質(zhì)衛(wèi)生的消毒劑，對(duì)于嚴(yán)重污染的源水，往往采用折點(diǎn)氯化才可以產(chǎn)生可靠的消毒效果與良好的助凝作用，折點(diǎn)氯化時(shí)極大的投氯量使氯化副產(chǎn)物大量生成。這種水質(zhì)改用氯胺消毒后，能避免或減緩氯與水中有機(jī)污染物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)，從而使消毒后水中氯化副產(chǎn)物生成量顯著降低。根據(jù)資料，出廠水采用氯胺消毒，鹵乙酸的產(chǎn)生量減少90%，三鹵甲烷的產(chǎn)生量減少70%。對(duì)于水廠距供水管網(wǎng)較遠(yuǎn)，水流在管中停留時(shí)間大于12h，且有機(jī)鹵化物含量較大的水廠可考慮采用氯胺消毒。
5 生物氧化預(yù)處理
　　據(jù)全國(guó)水域統(tǒng)計(jì)，全國(guó)水污染仍呈發(fā)展趨勢(shì)，Ⅲ類水域占29%，Ⅳ、Ⅴ類水域高達(dá)39%，對(duì)嚴(yán)重污染的源水來(lái)說(shuō)，生物預(yù)處理比臭氧等方法更經(jīng)濟(jì)實(shí)用，它操作管理簡(jiǎn)單、處理效率高。根據(jù)國(guó)外水廠生物預(yù)處理的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)及我國(guó)生物預(yù)處理的實(shí)驗(yàn)研究表明，經(jīng)過生物膜法預(yù)處理的源水，各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)的去除率達(dá)到：藻類50%～90%，氨氮80%～95%，濁度50%～80%，色度30%～60%，大腸菌80%左右，COD和Mn18%～40%，臭閾值60%～80%，可見，生物降解過程不向水中添加任何藥劑而使源水水質(zhì)得到全面改善。對(duì)有機(jī)污染嚴(yán)重、富營(yíng)養(yǎng)化程度高、含有大量藻類的Ⅲ類源水，應(yīng)選用生物膜預(yù)處理工藝。
6 聯(lián)合處理工藝
　　紫外線消毒（Ultravioet）是一種物理方法，它不向水中增加任何物質(zhì)，沒有副作用，這是它優(yōu)于氯化消毒的地方，它通常與其它物質(zhì)聯(lián)合使用。常見的聯(lián)合工藝有UV+H2O2、UV+H2O2+O3、UV+TiO2。Carnimeo等人在一年的中試試驗(yàn)中，采用UV+H2O2代替CLO2，結(jié)果表明UV+H2O2是一種理想的消毒方法，它不但可以阻止消毒副產(chǎn)物的產(chǎn)生，而且可以阻止微生物在水中再繁殖。李田和嚴(yán)煦世等學(xué)者將TiO2牢固地粘結(jié)在玻璃纖維網(wǎng)上，以其作為催化劑，采用低壓汞燈發(fā)射的紫外光處理城市給水。試驗(yàn)結(jié)果表明，出水的細(xì)菌總數(shù)明顯下降，Ames試驗(yàn)呈陽(yáng)性的進(jìn)水經(jīng)處理轉(zhuǎn)為陰性，水質(zhì)全面改善，達(dá)到了直接安全飲用的要求。Matsunaga等人用二氧化鈦懸浮液作催化劑，以分散的光纖維作為光源，對(duì)含有埃氏大腸桿菌的溶液進(jìn)行消毒試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，其效果為普通的光化學(xué)氧化的4倍。
7 膜過濾
　　膜過濾應(yīng)用在消毒工藝上還是一項(xiàng)新技術(shù)，由于膜過濾的成本較高，目前我國(guó)城市自來(lái)水中消毒中還未應(yīng)用，在我國(guó)膜技術(shù)主要應(yīng)用在沙漠作業(yè)、深山探礦、海水淡化、純水制備等，根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道：膜對(duì)水中的天然有機(jī)物和微生物、細(xì)菌、病毒都有很高的去除率，能生產(chǎn)高質(zhì)量的水，屬于深度處理技術(shù)，膜分離能基本解決自來(lái)水消毒中出現(xiàn)的各種問題，隨著膜的價(jià)格降低，這一技術(shù)在將來(lái)會(huì)得到廣泛的應(yīng)用

四 結(jié)語(yǔ)

　　城市自來(lái)水水源中有機(jī)物含量不斷增多，在氯化消毒前須去除水中的有機(jī)物。水源中的病原菌的種類和數(shù)量也在增多,對(duì)消毒提出了更高的要求。水廠必須根據(jù)當(dāng)?shù)厮吹膶?shí)際情況，并考慮人們對(duì)自來(lái)水水質(zhì)的要求不斷提高，應(yīng)對(duì)各種處理工藝比較后，擇優(yōu)采用消毒工藝。

參考文獻(xiàn):
1.汪光燾等. 城市供水行業(yè)2000年技術(shù)進(jìn)步發(fā)展規(guī)劃. 北京建筑工業(yè)出版社.1993
2.王占生. 微污染水源飲用水處理.深度給水處理年會(huì)交流論文集.1992
3.許保玖等 給水處理理論與設(shè)計(jì).北京:北京建筑工業(yè)出版社.1992
4.謝益佳 O3在給水處理中的應(yīng)用綜述 中南給水排水 1998.10
5.臭氧處理飲用水有效性研究 中南給水排水 1998.10
6..飲用水消毒受到挑戰(zhàn) 中國(guó)消毒學(xué) 1996.1
7.S.s.madaeni,The application of membrane technology for water disinfection Wat.Res.Vol.33.No.2.pp.301-308.1999
8.Mohamed siddiqui etc,Membrane for the control of natural matter from surface waters Wat.Res.Vol.34.No.13.pp.3355-3370.2000

ACTUALITY AND DEVELOPMENT ON DISINFECTION OF WATER SUPPLY IN OUR COUNTRY

　　abstract： The resource of the drinking water is being polluted by organism increasingly,the traditional disinfection technology can‘t produce the qualified drinking water.In this paper,the actuality of disinfection technology on water supply is presented in our countryand it points out the existing problem and development of disinfection technology .
　　Key words: water supply disinfection actuality development