生活飲用水消毒技術的應用及研究進展

馬衛明

【摘要】飲用水安全一直是人們關注的熱點。近些年來，隨著工業的快速發展及農藥化肥的大量使用，微生物的抗藥性越來越強，加上傳統的消毒技術存在不足，故我們亟需研究新的飲用水消毒技術。本文主要介紹了目前常見的幾種化學、物理及組合生活飲用水消毒技術，并分析了它們的優缺點。通過對比發現，組合消毒技術的消毒效果最佳，有廣闊的發展前景。

【關鍵詞】飲用水；消毒技術；聯合消毒

1、化學消毒法

1）氯氣消毒

作為飲用水消毒最常用的技術，氯氣消毒的原理是它溶于水后會生成次氯酸，次氯酸分解的新生態氧會氧化細胞中的部分巰基，使細菌死亡。由于氯消毒對隱孢子蟲和賈地鞭毛蟲這“兩蟲”的滅活效果不佳，并且會生成不利人體健康的消毒副產物，故研究者們開始研究新的消毒劑，如氯胺等。但目前為止，氯氣消毒仍是飲用水最常用的消毒技術。

2）氯胺消毒

氯胺是由氯與氨發生反應生成的，形成了一氯胺、二氯胺及三氯胺。實驗證明氯胺消毒時生成的消毒副產物大概比氯氣消毒少一半，且在管網中能持續較長時間，從而抑制了殘余細菌的繁殖。目前，我國已經有部分水廠開始采用該技術，但由于國外的部分時間證明它可能會影響動物的遺傳基因，這很大程度上影響了該技術的推廣。

3）二氧化氯消毒

二氧化氯有極強的氧化性，能直接穿透微生物的細胞壁，使蛋白質變性從而滅活微生物，研究發現，二氧化氯具有廣譜性，能滅活各種細菌、藻類、真菌、“兩蟲”、病毒等，且低濃度的二氧化氯就能達到較高濃度氯氣才能實現的滅活效果。但由于二氧化氯不穩定，有爆炸的可能，故二氧化氯的存儲及運輸是個難點。且相對氯氣而言，二氧化氯成本較高，目前還沒有低投資的二氧化氯制作方法。研究發現，二氧化氯也會產生消毒副產物，危害人體健康。我國目前有部分中小水廠開始應用該技術處理飲用水。

4）臭氧消毒

臭氧的氧化性是氯氣的27倍之高，能有效滅活各種生物及有機物，還可以有除臭脫色的功效，且不會生成常見的消毒副產物。研究發現，臭氧在溫度低時的消毒效果更佳。但臭氧也存在不足，首先，其成本較高且制備難度高，目前仍無簡單實用的測定方法；其次，臭氧在水中分解速度快，難以保證管網末梢的余臭氧量，可能會造成細菌再生，且目前水廠幾乎都是明渠，不適合臭氧的低壓流程，造成很大的經濟損失。最后，臭氧會與溴離子生成一系列致癌物，故若水中含有溴離子，則不適合使用臭氧消毒。

2、物理消毒法

1）TiO2光催化氧化消毒

該消毒技術主要利用強氧化性的活性自由基能將各種有機物氧化成二氧化碳和水，且具有極強的消毒功能。其中TiO2起到催化的作用，其不溶于水，無毒，且不會污染水體。且該消毒技術的TiO2制備方便、反應設備簡便，可以滅活各種微生物及有機物，且有持續消毒的能力，故目前已成為消毒研究者的新研究熱點，且在越來越多的應用水消毒領域得到應用。

2）超聲消毒

作為新型的消毒技術，已有關于超聲消毒對浮游生物等的研究。研究發現，高頻率超聲只是使菌膠團被打散，但滅活細菌的效果不佳，而低頻率超聲可以高效滅活細菌。但若只使用超聲消毒，會出現能耗過高的問題。故目前，通常將超聲消毒與其它消毒技術聯用，起到事半功倍的效果。

3）膜消毒

膜消毒是20世紀60年代出現并快速發展的一種新型消毒技術。它是一門機械篩分技術，利用的是兩相間濃度、壓力及電位之間的不同。該技術占地小、操作簡單、不用投藥且可自動化。由于膜孔徑不同，可分為反滲透膜、納濾膜、超濾膜及微濾膜。微濾膜的膜孔徑在0.05～10μm，可以對細菌及微粒有很好的分離消毒，但不可以分離病毒等，總的而言，反滲透膜的消毒效果最好，納濾膜次之，微濾膜最差。

4）紫外線消毒

紫外線消毒的原理是紫外線的光量子能破壞微生物的核酸結構，使微生物散失繁殖和復制的能力，從而滅活微生物。目前，它已經是消毒中普遍使用的一種技術，具有不生成消毒副產物、經濟高效、無化學添加等優點。目前，在飲用水消毒的實際應用中，紫外消毒采用燈管浸沒的方式，這就存在一個問題，難以更換紫外燈管。新出現的光纖傳導紫外光消毒技術解決了這個難題。且紫外消毒的水質最好經過過濾預處理，因為懸浮顆粒物會極大影響紫外光的穿透性，進而影響它的消毒效果。

3、組合消毒法

通過上述介紹可知，每種消毒技術都存在一定的不足，若將消毒技術進行組合使用，揚長避短，可起到更好的消毒效果。如“紫外+超聲+氯”聯合消毒技術。紫外消毒與氯消毒在滅活微生物的特性方面正好相反。紫外線可以很好的滅活細菌及原生動物，而氯消毒可以滅活細菌與病毒，卻不能滅活“兩蟲”。兩者組合使用，可以有效滅活細菌、病毒及原生動物，達到很好的消毒效果。加上超聲波能將較大的菌膠團及懸浮顆粒打碎，使紫外線與微生物等的接觸面積更大，在極短的時間里提高滅活效果，且能耗也沒有增加。實際工程中，我們先用超聲及紫外消毒技術對飲用水進行預處理，達到很好的預處理消毒效果后，再加入少量氯消毒劑就可以防治微生物的復活，同時減少氯消毒副產物的生成。因此，組合消毒發揮彼此優勢的同時，還沒有增加成本，有的甚至是減少成本，且減少消毒副產物的出現，非常有實用價值，應該大力推廣。

除了以上介紹的消毒技術，還有很多消毒技術正處于研究階段，如水力空化法、磁化法、微電解法及高級氧化技術，等等，這里就不一一闡述了。

4、結論

微生物耐藥性的增強及人們對水質要求的增高，使飲水水消毒技術的研究越來越深入。本文將消毒技術分為化學消毒、物理消毒及組合消毒。化學消毒主要介紹了氯消毒、氯胺消毒、二氧化氯消毒、臭氧消毒；物理消毒主要介紹了TiO2光催化氧化消毒、超聲消毒、膜消毒及紫外消毒；組合消毒主要介紹了“紫外+超聲+氯”消毒。通過對比它們的優缺點，發現組合消毒可以揚長避短，發揮各個消毒劑的最大優勢，且避免出現它們單獨使用時的不足。故我們應該大力推廣聯合消毒技術。到目前為止，消毒技術中還有很多難點我們尚未攻克，新的消毒技術也還在不斷出現。未來希望通過更多研究者的努力研發出更多更高效的消毒技術，保衛我們的飲用水水質安全。

參考文獻：

[1] 閆循智.二氧化氯在飲用水消毒中的應用[J]. 山東教育學院學報，2002，（2）：82-83.

[2] 鄧秋農，沈光輝，袁仁濤，等. 臭氧技術的現狀及發展趨勢[J]. 凈水技術，2001，20（3）：7-10.