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劉萬福 馮新

　　 美國廣泛地應用氯殺滅飲用水中致病菌。除了這一主要目的外，為了減少配水管網中生物膜生長并作為防止致病菌侵入的保護 措施而在管網中維持一定的余氯。與許多歐洲國家相比，管網中剩余消毒劑相對保持較高，主要原因是有關規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。 隨著規定的修改、深度處理工藝的采用、管網條件的改善，將來可能剩余消毒劑量要降低。

　　美國去除飲用水中致病菌的主要方法就是用氯，或單獨用氯或用氯胺消毒。氯一直是首選的消毒藥劑，因為其成本的相對便宜，另外美國許多高純度的供水僅要求簡單處理 (例如，只要求藥劑消毒)。八十年代末和九十年代初，為執行需水處理法(SWTR)，許多供水系統開始安裝過濾系統來去除致病的有機物。SWTR不僅要求處理系統增加過濾工藝，而且要求配水管網中要有剩余消毒劑。同期，美環保局(USEPA)頒布了總大腸菌規則(TCR)要求供水公司監測管網中大腸茵，大腸菌檢測為陽性時表示不符和規定，而去除 大腸菌的主要方法是加大管網中的剩余消毒劑量。由于這些規定加之氯成本比其它滅活致病菌藥劑低，導致飲用用水含氯高。然而，目前美國用戶已提出希望解決水中氯的嗅味問題，通過調研一些數據及實例研究，本文綜述了飲用水消毒方面的作法。
　　美國用氯消毒始于九十年代初，1926年紐約市實施了所謂“雙氯法”，即在第一階段大劑量加氯，處理嗅味，第二階段選點加氯進行消毒。由于加氯量高，引起氯味導致應用氯胺消毒。直到二戰爆發以前，氯胺一直是美國供水中應用的消毒方法。二戰期間，氨供應短缺，供水系統改用氯不再用氨。放棄氯胺消毒的另一個原因是人們發現了折點加氯。
　　許多年，配水管網中的余氯都是來自開始處理的幾道工序。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，開始有意識地在管網中加剩余消毒劑。這是因為美國公共衛生局 (USPHS)首次要求供水公司監測管網中細菌指標。另一個原因是有報道因管網受到污染，致使暴發大量水致病。四十至五十年代，數份報道聲稱他們應用游離氯抑制或控制了管網中細菌的再生長。當時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都要在管網中保持余氯。這些情況對現代的管網保持余氯的做法有深刻影響。
　　1974年，在美國供水協會的輸配水水質委員會報告中，重點提出關于用余氯保持配水管網水質的建議，報告提議管網末梢保持余氯為0.2～0.3mg／L。1980年經Snead等人對管網余氯研究表明，最有效的是游離余氯。七十年代末，美環保局實施了THM標準為 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、目前實施的方法

　　有關規定的要求：
　　1、政府規定
　　地表水處理法(SWTR)、總大腸菌規定(TCR)及消毒劑／消毒副產物規定(D／DBPR)等法規對美國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至少要保持0.2mg／L進入管網，并且管網中能測出剩余消毒劑，或95％管網水樣的HPC(異養平板計數)小于500mL。TCR要求管網水樣95％不能出現大腸茵。如果達不到此要求必須將管網情況通知公眾。TCR認為預防管網中大腸菌污染，目前最好的可行技術是管網中持續最低0.2mg／L剩余消毒劑。
　　許多供水公司現已開始執行消毒劑／消毒副產物規定中的THMs和AAs標準。為減少消毒副產物的生成，各公司正在管網中由氯改用氯胺。
　　2、各州有關規定
　　美國各州有關剩余消毒劑的規定有很大的區別，尤其是對氯胺的規定。Hach先生在1985年對各州使用氯胺的規定進行了專門調查，那時許多州，包括特拉華、愛達荷、新罕 布什爾、北達科他、佛蒙特、及華盛頓州等，規定任何情況下都不允許使用氯胺消毒。美國各州的規定有根本上的區別，并且對剩余消毒劑的作法隨時間推移變化很大。堪薩斯州曾一度不允許使用氯胺消毒，而現在法定使用氯胺。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_斯州現在還要求管網末梢要保持1mg／L剩余消毒劑。
　　3、氯胺消毒工藝
　　1989年美國水工業數據庫(WIDB)調查表明，438個供水系統中有23％使用氯胺作為配水管網中的消毒劑。其余供水系統都用游離氯。1988年據美國AWWARF組織調查報道，供水系統的11％已經由游離氯改用氯胺。使用氯胺的系統多分布于美國南部和中部地區。不用游離氯而用氯胺其主要動機是減少三鹵甲烷、減緩氯的衰減、提高生物膜的滅活能力、及減少氯的嗅味。
　　配水系統中所用氯胺劑量一般比游離氯要大。這是因為用氯胺雖然產生的剩余消毒劑多，但不會產生氯嗅味。盡管配水管網中使用氯胺剩余量還沒有公認的標準，但LeChevallier建議采用2mg/L剩余量對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很有代表性的例子。他們在整個管網中很難保持余氯量。幾乎50％的采樣點都見不到剩余氯。由于三鹵甲烷含量已達最大污染量(MCL)，所以在水廠出水點提高氯量是不可行的。改用氯胺后，系統中總剩余氯由0.75～1mg／L增加到2.5mg／L。HPCs數量也大大減少。
　　許多使用氯胺的供水系統都已增加了輔助措施，預防氯胺衰減時釋放的氨產生硝化作用。因為高濃度的游離氯滅活硝化菌比氯更有效。所以許多系統每年有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、采用的處理工藝、州規定的政策、歷史上出現過的細菌問題等方面的特性。從已報導 的無數事例中可看出，保持剩余消毒劑的主要目的就是減少陽性大腸菌的出現。作用通過對管網水質項目的研究發現，大多數供水公司所用剩余消毒劑劑量不是1、2就是3mg／L。據1990年水工業數據庫(WIDB)記載，其中包括供水人口逾50，000人系統的數據，所調查的全部系統(438個)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不出現大腸菌。盡管有數篇研究報導說氯滅活大腸菌效率低，但廠家仍熱 中此法。Oliveri等人很詳細的報導了他們的研究，由于管網細菌再生，他們在出廠水中采取高濃度余氯作法。當管網測出陽性大腸菌后，他們把出廠水余氯從2mg／L提高到10mg兒。但當余氯高達8mg／L時，仍檢出了陽性大腸菌。
　　1982年的另一項有關控制管網大腸菌的調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明顯區別。供水系統早先用氯胺作為消毒劑，后來改用游離氯控制更有效。在對調查的評價中提到，管網余氯增加到了3-5mg／L。而該系統過去采用氯胺時，氯胺剩余量為12mg/L。改用氯后陽性大腸茵數量明顯下降。最近在華盛頓DC和波士頓兩地的經驗表明，控制大腸菌最重要的是靠提高剩余消毒劑濃度。兩個系統1996年都暴發過大腸菌，這里“暴發”意指管網水樣數量中，5％以上有陽性大腸菌的場合。每個系統的對策都是提高管網剩余消毒劑濃度。當時華盛頓系統余氯保持在34mg／L。同期，向波士頓及周邊地區供水的MRRA系統出現大腸菌暴發，并且在過去兩年中，其總余氯從0.2～0.4mg／L提高到1.5～2.0mg／L。
　　2、管網內設加氯站
　　供水廠家保持管網剩余消毒劑的一種特別方法就是在管網遠點加氯。此法是為了避免加氯量高而產生消毒副產物及氯的嗅味。 采用此法的系統可使管網水的壽命長。

三、對未來實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中的大腸菌。然而很明顯，高濃度剩余消毒劑有時達不到此目的。當今大小供水系統都很快的在管網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物。
　　必須提出的一個重要問題，即是否管網中這些高濃度余氯對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看，值得考慮以下問題：
　　●現有的剩余消毒劑的作法在許多方面似乎并不很科學。供水系統需進行具體評價，包括運用邏輯法考慮風險評估、系統對病原體侵入的薄弱環節、用戶的要求，其次要考慮使用哪種剩余消毒劑。
　　●許多系統改用氯胺時未考慮到此作法是否合適。氯胺比游離氯優點多，但不是萬能藥。任何系統欲改用氯胺時應確定是否氮胺消毒工藝適合其管網的具體情況。