我国城市供水系统消毒的现状与发展

王志飞 胡海修
(后勤工程学院 重庆 400041)

　　摘 要：饮用水水源日趋受到有机物的污染，传统的消毒工艺难以满足生产合格饮用水的要求。本文详细阐述我国城市自来水消毒工艺的现状，指出存在的问题以及消毒工艺的发展。
　　关键词：自来水消毒 现状 发展

一 引言

　　消毒是杀灭水中的病原菌、病毒和其它致病性微生物。国家标准规定生活饮用水的细菌学指标是在37oC下培养24h的水样中，细菌总数不超过100个/ml，总大肠菌群不超过3个/ml。消毒是饮用水处理中必不可少的。根据资料调查表明，我国城市自来水的消毒方法绝大多数是氯消毒。
　　自1974年发现三卤甲烷与它们的不良影响以来，氯化消毒副产物引起了人们的重视。科学家近20年已经证实氯消毒会使含有机物的源水中产生三卤甲烷（TTHM）、卤乙酸（HAAS）、卤代酚、卤乙腈、卤代酮、卤代醛、卤代硝基甲烷等致癌物质，会增加水的致突变活性，会使水的实验显阳性结果。
　　本文将对我国城市自来水消毒的现状，结合国内外饮用水消毒研究的最新成果，探讨城市自来水可能的最佳消毒工艺，提高自来水的出水水质。

二 自来水氯化消毒的现状及问题

　　氯化消毒已有百年以上的历史，由于氯消毒经济有效，使用方便，效果好，一直是水处理中广泛使用的消毒剂。我国水厂通常采用预加氯和后加氯。预氯化可以防止水厂各类构筑物中滋生青苔，还可以氧化破坏有机胶体表面的保护膜、提高混凝沉淀效果，同时延长氯胺接触时间，节省加氯量，在以含藻类高的水库为水源的水厂，预加氯一度受到重视，但资料表明产生的90%致癌性氯化副产物是来自预加氯，对人体危害很大，所以在新建水厂中预氯化已逐渐不采用。
　　近年来，我国90%以上城市水源受到严重污染，水中有机物含量 提高，不少水库富营养化加剧，季节性藻类繁殖，水厂原先的处理工艺无法处理已变化的水源，尤其在消毒工艺上，不少旧水厂面临着改造的问题，各地水厂不得不在消毒过程中增加氯的投加量，虽杀死了各种病菌，却导致饮用水中有机氯化物含量的急剧升高，预氯化会产生大量的THMs和HAAs等消毒副产物，传统的水处理工艺对浊度、细菌是有效的，但对大量有机污染物和消毒副产物却无能为力。在后续的传统水处理工艺单元对大量的消毒副产物无法去除，预氯化工艺无法采用，已逐渐遭到淘汰。另一方面，随着水源不断的受到各种化学物质的污染，水中出现的病原菌的种类和数量也在不断增多，一些在水中新出现的病原菌靠以前的消毒方法无法解决，这也要求寻求新的消毒方法。1993年，美国发生了自来水中出现隐胞囊菌，造成人们饮用后大面积腹泻的严重事件，就是一个教训。
　　在我国一些大城市的水厂，管网距离比较长，为保证管网余氯，通常在出厂时投氯。如果管网中余氯大，自来水中氯仿和四氯化碳等消毒副产物含量有时会超标、饮水也带有刺激氯味。一些小城市的水质合格率低，余氯量控制不准确，最易造成细菌学指标超标。
　　在水质标准方面,欧盟、加拿大、日本制定的水质标准都达到80余项。世界卫生组织WHO1993年公布的水质标准共有151项，美国环保局DSEPA每半年修订一次水质标准，1996年共252年，其中WHO和DSEPA均提出了水中污染物致癌危险等级。我国目前执行的生活饮用水水质标准仍是1985年制定的，同发达国家相比差距较大，水质检测项目共35项，其中有机物仅6项，而一些重要的致癌物质如卤乙酸并未列入水质标准中。如果我国水质标准进一步提高，目前的氯化消毒工艺无法满足要求，必须寻求新的消毒工艺。

三 当代消毒工艺研究进展

　　针对当前消毒工艺存在的问题，各地水厂首先在现有基础上改进混凝、沉淀、过滤等传统处理工艺的各个环节，以最大限度降低浊度和氯化消毒副产物前提物，其次强化加氯工艺，采用加氯点后移、减少加氯量和接触时间等方法。在现阶段这些措施起到了一定的作用，但从长远来看，这些措施的作用有限，不能从根本上解决氯化消毒副产物问题，应抓紧时间从以下两方面解决问题：①发展新的净水工艺；②寻找替代药剂。目前我国一些水厂在改造中，根据我国国情，已经采用了上述措施，既节省了投资又取得了良好的净水效果。
1 臭氧预处理+GAC工艺
　　近年来，随着O3制取技术的发展，它的制取成本已大大降低，使其在水厂中可得到广泛的应用。O3具有强的氧化性，可氧化去除水中有机微污染物，根据资料，在最后出水时，有机物能够达到标准甚至完全去除。预加臭氧+GAC处理含有机污染的源水，预加臭氧能够有效地去除源水中导致氯仿副产物的有机前提物、减少水中有机物总量，使滤池出水再经氯消毒时氯仿生成量大大减少，同时，后加氯量也会减少很多。预加臭氧的处理水质进行Ames试验通常是阴性，预加臭氧还可以去除水中的锰、色、嗅和味。预加臭氧取代预氯化既可以获得预氯化同样的助凝效果，又能够大大提高自来水水质。此种方法适用于有机污染严重且带明显色和臭的Ⅲ类水源，我国一些水厂的改造中采用此工艺，运行结果良好。
2 高锰酸钾预处理+GAC工艺
　　我国不少老水厂改造中采用这种工艺，结果表明此工艺可取消预加氯。用高锰酸钾预处理，投量控制在1以内，可获得满意的助凝净水效果。高锰酸钾的强氧化性也可以产生与预氯化同样的杀菌助凝作用，可降低浊度和节约混凝药剂，并且用高锰酸钾复合药剂预处理还能够有效地控制氯化消毒副产物地生成。与单纯聚合铝混凝的常规工艺相比，高锰酸钾复合药剂预处理可以削减氯化副产物的生成量达80%以上，并且水的致突变活性也由较强的阳性转为阴性或接近阴性。对于轻微污染且有季节性藻类繁殖的Ⅱ类水源适用此工艺。
3 二氧化氯(CLO2)预处理
　　二氧化氯与氯相比，对水中病毒、微生物及藻类具有更强烈的杀灭效果，一般为氯化消毒效果的2.5倍，同等条件下可减少用量，对pH的适应范围更大、杀菌效果更稳定。CLO2还可去除臭、色、氧化铁、锰等物质，CLO2不与氨和大多数胺类起反应，对含氨氮的富营养化水体，CLO2投加量增加不多但仍然保持很强的效果。不会生成次生有害物质，对有机污染严重的水体消毒时，其氧化降解产物无毒害作用。这种方法近年在我国逐渐引起重视，一般适用受轻度污染的Ⅱ类水源。
4 氯胺消毒工艺
　　氯胺消毒曾一度停用，80、90年代以来又重新有更多的水厂采用了氯胺消毒法。由于氯胺消毒作用缓慢，它不能作为基本杀菌消毒剂，它可作为出厂水在管网系统中长时间维持水质卫生的消毒剂，对于严重污染的源水，往往采用折点氯化才可以产生可靠的消毒效果与良好的助凝作用，折点氯化时极大的投氯量使氯化副产物大量生成。这种水质改用氯胺消毒后，能避免或减缓氯与水中有机污染物质的化学反应，从而使消毒后水中氯化副产物生成量显著降低。根据资料，出厂水采用氯胺消毒，卤乙酸的产生量减少90%，三卤甲烷的产生量减少70%。对于水厂距供水管网较远，水流在管中停留时间大于12h，且有机卤化物含量较大的水厂可考虑采用氯胺消毒。
5 生物氧化预处理
　　据全国水域统计，全国水污染仍呈发展趋势，Ⅲ类水域占29%，Ⅳ、Ⅴ类水域高达39%，对严重污染的源水来说，生物预处理比臭氧等方法更经济实用，它操作管理简单、处理效率高。根据国外水厂生物预处理的生产经验及我国生物预处理的实验研究表明，经过生物膜法预处理的源水，各项水质指标的去除率达到：藻类50%～90%，氨氮80%～95%，浊度50%～80%，色度30%～60%，大肠菌80%左右，COD和Mn18%～40%，臭阈值60%～80%，可见，生物降解过程不向水中添加任何药剂而使源水水质得到全面改善。对有机污染严重、富营养化程度高、含有大量藻类的Ⅲ类源水，应选用生物膜预处理工艺。
6 联合处理工艺
　　紫外线消毒（Ultravioet）是一种物理方法，它不向水中增加任何物质，没有副作用，这是它优于氯化消毒的地方，它通常与其它物质联合使用。常见的联合工艺有UV+H2O2、UV+H2O2+O3、UV+TiO2。Carnimeo等人在一年的中试试验中，采用UV+H2O2代替CLO2，结果表明UV+H2O2是一种理想的消毒方法，它不但可以阻止消毒副产物的产生，而且可以阻止微生物在水中再繁殖。李田和严煦世等学者将TiO2牢固地粘结在玻璃纤维网上，以其作为催化剂，采用低压汞灯发射的紫外光处理城市给水。试验结果表明，出水的细菌总数明显下降，Ames试验呈阳性的进水经处理转为阴性，水质全面改善，达到了直接安全饮用的要求。Matsunaga等人用二氧化钛悬浮液作催化剂，以分散的光纤维作为光源，对含有埃氏大肠杆菌的溶液进行消毒试验，结果发现，其效果为普通的光化学氧化的4倍。
7 膜过滤
　　膜过滤应用在消毒工艺上还是一项新技术，由于膜过滤的成本较高，目前我国城市自来水中消毒中还未应用，在我国膜技术主要应用在沙漠作业、深山探矿、海水淡化、纯水制备等，根据文献报道：膜对水中的天然有机物和微生物、细菌、病毒都有很高的去除率，能生产高质量的水，属于深度处理技术，膜分离能基本解决自来水消毒中出现的各种问题，随着膜的价格降低，这一技术在将来会得到广泛的应用

四 结语

　　城市自来水水源中有机物含量不断增多，在氯化消毒前须去除水中的有机物。水源中的病原菌的种类和数量也在增多,对消毒提出了更高的要求。水厂必须根据当地水源的实际情况，并考虑人们对自来水水质的要求不断提高，应对各种处理工艺比较后，择优采用消毒工艺。

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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