饮用水的消毒及其消毒副产物的控制

2014．NO．4．ISSN1672-9064CN35-1272/TKISSN1672-9064CN35-1272/TK作者简介：郑德瑞（1989～），男，山东建筑大学在读硕士研究生。饮用水的消毒及其消毒副产物的控制郑德瑞1王卫东2任立1张扬1（1山东建筑大学市政与环境工程学院山东济南2501012山东大众报业集团有限公司山东济南250014）摘要阐述消毒工艺的发展历程和常用的消毒方法，对不同的消毒方式产生的不同消毒副产物（DBPs）及其危害进行分析，归纳国内外常用的控制DBPs技术方法。指出多级组合工艺既可有效去除水中DBPs的前体物质，又可去除已生成的DBPs，是一种较稳妥的DBPs控制技术；认为从水源保护入手，从源头上控制污染物的排放才是控制消毒副产物的根本途径。关键词饮用水消毒消毒副产物控制工艺中图分类号：TU991.25文献标识码：A文章编号：1672-9064(2014)04－070－03随着水处理技术的发展，饮用水消毒剂及应用研究取得了很多成果。饮用水消毒是指杀灭水中的病原菌、病毒和其它致病性微生物，为了防止这种通过水介质引起疾病的传播；后来发现经过消毒后的水仍含有微量的消毒剂，并且产生了一些消毒副产物。因此，人们对消毒副产物开始关注并进行了大量的研究实验，希望可以找到理想的消毒剂，使其既可以杀灭病原体，也不产生对人类有害的消毒副产物。1饮用水的消毒工艺发展历程饮用水消毒始于19世纪初，当时使用氯气作为消毒剂，它能有效杀灭水中病原微生物，大大降低了人们感染伤寒、霍乱等水传播疾病的概率，以美国为例，饮用水消毒后使得霍乱、伤寒和阿米巴痢疾的发病率分别下降了90%、80%和50%［1］。但是，从20世纪70年代起，由于氯气消毒副产物（DBPs）不断在饮用水中检出，氯消毒的安全性受到了质疑，其它消毒技术开始逐渐得到应用和发展。美国于1944年就开始在饮用水中应用二氧化氯（ClO2）进行自来水消毒，美国的NiagaraFalls水厂使用ClO2控制水中因藻类繁殖与酚污染所产生的气味，取得良好的效果。但是C1O2在水中溶解度小，易分解，稳定性差，一般为现场制取，且成本较高，在大中型水厂的使用受到一定限制。膜技术是近30年迅速发展的一项新技术，是水处理行业一项革命性的突破。早在“二战”时期，德军就用膜过滤被弹药污染的水源以获取饮用水。1957年，美国公共卫生协会及水工业协会同意将膜用于水中大肠杆菌的去除，这是膜技术在水工业中的首次正式应用［2］。2饮用水的消毒方式及其消毒副产物（1）氯消毒。氯气溶于水后产生的次氯酸具有很好的微生物杀灭作用，消毒机理是通过穿透细胞壁，破坏细菌和病毒的细胞膜、蛋白质、核酸致其死亡。氯消毒以其价格低廉、来源广、具有余氯持续作用等优点，广泛应用于饮用水深度处理工艺中，也是我国多年来在给水处理中一直沿用的消毒手段。但是，近几十年来人们逐渐发现，氯作为消毒剂在杀死致病菌的同时，会与水中某些有机、无机成分发生一系列化学反应，产生对人体健康有害的物质—消毒副产物。氯消毒副产物一般可归结为4类：三卤甲烷（THMs）、卤代乙酸（HAAs）、卤代乙腈（HANs）和致诱变化合物（MX）。氯消毒副产物主要是在预氧化和后消毒过程中产生的，而相对后消毒来说，预氧化产生的消毒副产物的量相对多一些，另一方面，为了保证水在管网中的生物稳定性，进入管网的水中应存在余氯。大量流行病学调查证明，长期饮用氯消毒的水会增加人们得癌症的危险。（2）氯胺消毒。氯胺消毒作用机理与氯气相近，通过穿透细胞膜，使核酸变性，阻止蛋白质的合成来达到杀灭微生物的目的。一些能被氯胺灭活的病菌所需氯胺的浓度较高，接触时间也需要更长。但是近些年来，研究人员检测出了危害性更大的含氮消毒副产物———亚硝胺、卤代硝基甲烷、卤代乙腈［3］，这些物质在氯胺消毒过程中的生成量远高于氯气消毒法，因此氯胺消毒的安全性和实用性也开始受到质疑。也有研究表明，卤代消毒副产物的生成量直接与游离氯有关。如果投加化合态氯，可以使卤代消毒副产物的生成量明显减少，同时还可以增加配水管网中剩余消毒剂的稳定性。但是，氯胺消毒的杀菌效果不如氯，所以，一般它不能用作单一的消毒剂。（3）ClO2消毒。ClO2是一种较好的饮用水消毒剂。这是由于ClO2具有高效广谱的杀菌效果、作用持久、在水中的扩散速度与渗透能力均比氯快。所以ClO2消毒已受到国内外环境工作者的普遍关注。ClO2在我国的应用时间不长，关于它的消毒机理与反应性质等方面的问题有待于进一步在实践和理论上探讨。与氯消毒相比，ClO2消毒产生的有机消毒副产物较少，ClO2的消毒副产物主要是无机消毒副产物：ClO2-和ClO3-。这2种消毒副产物毒理学影响较大，可能会抑制人体甲状腺素分泌，引起胎儿小脑发育不正常、神经行为迟缓等症状。所以，采用ClO2消