王志飛 胡海修
(后勤工程學院 重慶 400041)

　　摘 要：飲用水水源日趨受到有機物的污染，傳統的消毒工藝難以滿足生產合格飲用水的要求。本文詳細闡述我國城市自來水消毒工藝的現狀，指出存在的問題以及消毒工藝的發展。
　　關鍵詞：自來水消毒 現狀 發展

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。國家標準規定生活飲用水的細菌學指標是在37oC下培養24h的水樣中，細菌總數不超過100個/ml，總大腸菌群不超過3個/ml。消毒是飲用水處理中必不可少的。根據資料調查表明，我國城市自來水的消毒方法絕大多數是氯消毒。
　　自1974年發現三鹵甲烷與它們的不良影響以來，氯化消毒副產物引起了人們的重視。科學家近20年已經證實氯消毒會使含有機物的源水中產生三鹵甲烷（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，會增加水的致突變活性，會使水的實驗顯陽性結果。
　　本文將對我國城市自來水消毒的現狀，結合國內外飲用水消毒研究的最新成果，探討城市自來水可能的最佳消毒工藝，提高自來水的出水水質。

二 自來水氯化消毒的現狀及問題

　　氯化消毒已有百年以上的歷史，由于氯消毒經濟有效，使用方便，效果好，一直是水處理中廣泛使用的消毒劑。我國水廠通常采用預加氯和后加氯。預氯化可以防止水廠各類構筑物中滋生青苔，還可以氧化破壞有機膠體表面的保護膜、提高混凝沉淀效果，同時延長氯胺接觸時間，節省加氯量，在以含藻類高的水庫為水源的水廠，預加氯一度受到重視，但資料表明產生的90%致癌性氯化副產物是來自預加氯，對人體危害很大，所以在新建水廠中預氯化已逐漸不采用。
　　近年來，我國90%以上城市水源受到嚴重污染，水中有機物含量 提高，不少水庫富營養化加劇，季節性藻類繁殖，水廠原先的處理工藝無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，卻導致飲用水中有機氯化物含量的急劇升高，預氯化會產生大量的THMs和HAAs等消毒副產物，傳統的水處理工藝對濁度、細菌是有效的，但對大量有機污染物和消毒副產物卻無能為力。在后續的傳統水處理工藝單元對大量的消毒副產物無法去除，預氯化工藝無法采用，已逐漸遭到淘汰。另一方面，隨著水源不斷的受到各種化學物質的污染，水中出現的病原菌的種類和數量也在不斷增多，一些在水中新出現的病原菌靠以前的消毒方法無法解決，這也要求尋求新的消毒方法。1993年，美國發生了自來水中出現隱胞囊菌，造成人們飲用后大面積腹瀉的嚴重事件，就是一個教訓。
　　在我國一些大城市的水廠，管網距離比較長，為保證管網余氯，通常在出廠時投氯。如果管網中余氯大，自來水中氯仿和四氯化碳等消毒副產物含量有時會超標、飲水也帶有刺激氯味。一些小城市的水質合格率低，余氯量控制不準確，最易造成細菌學指標超標。
　　在水質標準方面,歐盟、加拿大、日本制定的水質標準都達到80余項。世界衛生組織WHO1993年公布的水質標準共有151項，美國環保局DSEPA每半年修訂一次水質標準，1996年共252年，其中WHO和DSEPA均提出了水中污染物致癌危險等級。我國目前執行的生活飲用水水質標準仍是1985年制定的，同發達國家相比差距較大，水質檢測項目共35項，其中有機物僅6項，而一些重要的致癌物質如鹵乙酸并未列入水質標準中。如果我國水質標準進一步提高，目前的氯化消毒工藝無法滿足要求，必須尋求新的消毒工藝。

三 當代消毒工藝研究進展

　　針對當前消毒工藝存在的問題，各地水廠首先在現有基礎上改進混凝、沉淀、過濾等傳統處理工藝的各個環節，以最大限度降低濁度和氯化消毒副產物前提物，其次強化加氯工藝，采用加氯點后移、減少加氯量和接觸時間等方法。在現階段這些措施起到了一定的作用，但從長遠來看，這些措施的作用有限，不能從根本上解決氯化消毒副產物問題，應抓緊時間從以下兩方面解決問題：①發展新的凈水工藝；②尋找替代藥劑。目前我國一些水廠在改造中，根據我國國情，已經采用了上述措施，既節省了投資又取得了良好的凈水效果。
1 臭氧預處理+GAC工藝
　　近年來，隨著O3制取技術的發展，它的制取成本已大大降低，使其在水廠中可得到廣泛的應用。O3具有強的氧化性，可氧化去除水中有機微污染物，根據資料，在最后出水時，有機物能夠達到標準甚至完全去除。預加臭氧+GAC處理含有機污染的源水，預加臭氧能夠有效地去除源水中導致氯仿副產物的有機前提物、減少水中有機物總量，使濾池出水再經氯消毒時氯仿生成量大大減少，同時，后加氯量也會減少很多。預加臭氧的處理水質進行Ames試驗通常是陰性，預加臭氧還可以去除水中的錳、色、嗅和味。預加臭氧取代預氯化既可以獲得預氯化同樣的助凝效果，又能夠大大提高自來水水質。此種方法適用于有機污染嚴重且帶明顯色和臭的Ⅲ類水源，我國一些水廠的改造中采用此工藝，運行結果良好。
2 高錳酸鉀預處理+GAC工藝
　　我國不少老水廠改造中采用這種工藝，結果表明此工藝可取消預加氯。用高錳酸鉀預處理，投量控制在1以內，可獲得滿意的助凝凈水效果。高錳酸鉀的強氧化性也可以產生與預氯化同樣的殺菌助凝作用，可降低濁度和節約混凝藥劑，并且用高錳酸鉀復合藥劑預處理還能夠有效地控制氯化消毒副產物地生成。與單純聚合鋁混凝的常規工藝相比，高錳酸鉀復合藥劑預處理可以削減氯化副產物的生成量達80%以上，并且水的致突變活性也由較強的陽性轉為陰性或接近陰性。對于輕微污染且有季節性藻類繁殖的Ⅱ類水源適用此工藝。
3 二氧化氯(CLO2)預處理
　　二氧化氯與氯相比，對水中病毒、微生物及藻類具有更強烈的殺滅效果，一般為氯化消毒效果的2.5倍，同等條件下可減少用量，對pH的適應范圍更大、殺菌效果更穩定。CLO2還可去除臭、色、氧化鐵、錳等物質，CLO2不與氨和大多數胺類起反應，對含氨氮的富營養化水體，CLO2投加量增加不多但仍然保持很強的效果。不會生成次生有害物質，對有機污染嚴重的水體消毒時，其氧化降解產物無毒害作用。這種方法近年在我國逐漸引起重視，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系統中長時間維持水質衛生的消毒劑，對于嚴重污染的源水，往往采用折點氯化才可以產生可靠的消毒效果與良好的助凝作用，折點氯化時極大的投氯量使氯化副產物大量生成。這種水質改用氯胺消毒后，能避免或減緩氯與水中有機污染物質的化學反應，從而使消毒后水中氯化副產物生成量顯著降低。根據資料，出廠水采用氯胺消毒，鹵乙酸的產生量減少90%，三鹵甲烷的產生量減少70%。對于水廠距供水管網較遠，水流在管中停留時間大于12h，且有機鹵化物含量較大的水廠可考慮采用氯胺消毒。
5 生物氧化預處理
　　據全國水域統計，全國水污染仍呈發展趨勢，Ⅲ類水域占29%，Ⅳ、Ⅴ類水域高達39%，對嚴重污染的源水來說，生物預處理比臭氧等方法更經濟實用，它操作管理簡單、處理效率高。根據國外水廠生物預處理的生產經驗及我國生物預處理的實驗研究表明，經過生物膜法預處理的源水，各項水質指標的去除率達到：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得到全面改善。對有機污染嚴重、富營養化程度高、含有大量藻類的Ⅲ類源水，應選用生物膜預處理工藝。
6 聯合處理工藝
　　紫外線消毒（Ultravioet）是一種物理方法，它不向水中增加任何物質，沒有副作用，這是它優于氯化消毒的地方，它通常與其它物質聯合使用。常見的聯合工藝有UV+H2O2、UV+H2O2+O3、UV+TiO2。Carnimeo等人在一年的中試試驗中，采用UV+H2O2代替CLO2，結果表明UV+H2O2是一種理想的消毒方法，它不但可以阻止消毒副產物的產生，而且可以阻止微生物在水中再繁殖。李田和嚴煦世等學者將TiO2牢固地粘結在玻璃纖維網上，以其作為催化劑，采用低壓汞燈發射的紫外光處理城市給水。試驗結果表明，出水的細菌總數明顯下降，Ames試驗呈陽性的進水經處理轉為陰性，水質全面改善，達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，對含有埃氏大腸桿菌的溶液進行消毒試驗，結果發現，其效果為普通的光化學氧化的4倍。
7 膜過濾
　　膜過濾應用在消毒工藝上還是一項新技術，由于膜過濾的成本較高，目前我國城市自來水中消毒中還未應用，在我國膜技術主要應用在沙漠作業、深山探礦、海水淡化、純水制備等，根據文獻報道：膜對水中的天然有機物和微生物、細菌、病毒都有很高的去除率，能生產高質量的水，屬于深度處理技術，膜分離能基本解決自來水消毒中出現的各種問題，隨著膜的價格降低，這一技術在將來會得到廣泛的應用

四 結語

　　城市自來水水源中有機物含量不斷增多，在氯化消毒前須去除水中的有機物。水源中的病原菌的種類和數量也在增多,對消毒提出了更高的要求。水廠必須根據當地水源的實際情況，并考慮人們對自來水水質的要求不斷提高，應對各種處理工藝比較后，擇優采用消毒工藝。

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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