生活飲用水消毒技術(shù)的應(yīng)用及研究進(jìn)展

馬衛(wèi)明

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

【關(guān)鍵詞】飲用水；消毒技術(shù)；聯(lián)合消毒

1、化學(xué)消毒法

1）氯氣消毒

作為飲用水消毒最常用的技術(shù)，氯氣消毒的原理是它溶于水后會(huì)生成次氯酸，次氯酸分解的新生態(tài)氧會(huì)氧化細(xì)胞中的部分巰基，使細(xì)菌死亡。由于氯消毒對(duì)隱孢子蟲和賈地鞭毛蟲這“兩蟲”的滅活效果不佳，并且會(huì)生成不利人體健康的消毒副產(chǎn)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(shù)。

2）氯胺消毒

氯胺是由氯與氨發(fā)生反應(yīng)生成的，形成了一氯胺、二氯胺及三氯胺。實(shí)驗(yàn)證明氯胺消毒時(shí)生成的消毒副產(chǎn)物大概比氯氣消毒少一半，且在管網(wǎng)中能持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間，從而抑制了殘余細(xì)菌的繁殖。目前，我國已經(jīng)有部分水廠開始采用該技術(shù)，但由于國外的部分時(shí)間證明它可能會(huì)影響動(dòng)物的遺傳基因，這很大程度上影響了該技術(shù)的推廣。

3）二氧化氯消毒

二氧化氯有極強(qiáng)的氧化性，能直接穿透微生物的細(xì)胞壁，使蛋白質(zhì)變性從而滅活微生物，研究發(fā)現(xiàn)，二氧化氯具有廣譜性，能滅活各種細(xì)菌、藻類、真菌、“兩蟲”、病毒等，且低濃度的二氧化氯就能達(dá)到較高濃度氯氣才能實(shí)現(xiàn)的滅活效果。但由于二氧化氯不穩(wěn)定，有爆炸的可能，故二氧化氯的存儲(chǔ)及運(yùn)輸是個(gè)難點(diǎn)。且相對(duì)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(fā)現(xiàn)，二氧化氯也會(huì)產(chǎn)生消毒副產(chǎn)物，危害人體健康。我國目前有部分中小水廠開始應(yīng)用該技術(shù)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(jī)物，還可以有除臭脫色的功效，且不會(huì)生成常見的消毒副產(chǎn)物。研究發(fā)現(xiàn)，臭氧在溫度低時(shí)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(jiǎn)單實(shí)用的測(cè)定方法；其次，臭氧在水中分解速度快，難以保證管網(wǎng)末梢的余臭氧量，可能會(huì)造成細(xì)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(jīng)濟(jì)損失。最后，臭氧會(huì)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(shù)主要利用強(qiáng)氧化性的活性自由基能將各種有機(jī)物氧化成二氧化碳和水，且具有極強(qiáng)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(huì)污染水體。且該消毒技術(shù)的TiO2制備方便、反應(yīng)設(shè)備簡(jiǎn)便，可以滅活各種微生物及有機(jī)物，且有持續(xù)消毒的能力，故目前已成為消毒研究者的新研究熱點(diǎn)，且在越來越多的應(yīng)用水消毒領(lǐng)域得到應(yīng)用。

2）超聲消毒

作為新型的消毒技術(shù)，已有關(guān)于超聲消毒對(duì)浮游生物等的研究。研究發(fā)現(xiàn)，高頻率超聲只是使菌膠團(tuán)被打散，但滅活細(xì)菌的效果不佳，而低頻率超聲可以高效滅活細(xì)菌。但若只使用超聲消毒，會(huì)出現(xiàn)能耗過高的問題。故目前，通常將超聲消毒與其它消毒技術(shù)聯(lián)用，起到事半功倍的效果。

3）膜消毒

膜消毒是20世紀(jì)60年代出現(xiàn)并快速發(fā)展的一種新型消毒技術(shù)。它是一門機(jī)械篩分技術(shù)，利用的是兩相間濃度、壓力及電位之間的不同。該技術(shù)占地小、操作簡(jiǎn)單、不用投藥且可自動(dòng)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(duì)細(xì)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(jié)構(gòu)，使微生物散失繁殖和復(fù)制的能力，從而滅活微生物。目前，它已經(jīng)是消毒中普遍使用的一種技術(shù)，具有不生成消毒副產(chǎn)物、經(jīng)濟(jì)高效、無化學(xué)添加等優(yōu)點(diǎn)。目前，在飲用水消毒的實(shí)際應(yīng)用中，紫外消毒采用燈管浸沒的方式，這就存在一個(gè)問題，難以更換紫外燈管。新出現(xiàn)的光纖傳導(dǎo)紫外光消毒技術(shù)解決了這個(gè)難題。且紫外消毒的水質(zhì)最好經(jīng)過過濾預(yù)處理，因?yàn)閼腋☆w粒物會(huì)極大影響紫外光的穿透性，進(jìn)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(shù)都存在一定的不足，若將消毒技術(shù)進(jìn)行組合使用，揚(yáng)長(zhǎng)避短，可起到更好的消毒效果。如“紫外+超聲+氯”聯(lián)合消毒技術(shù)。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(xì)菌及原生動(dòng)物，而氯消毒可以滅活細(xì)菌與病毒，卻不能滅活“兩蟲”。兩者組合使用，可以有效滅活細(xì)菌、病毒及原生動(dòng)物，達(dá)到很好的消毒效果。加上超聲波能將較大的菌膠團(tuán)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(shí)間里提高滅活效果，且能耗也沒有增加。實(shí)際工程中，我們先用超聲及紫外消毒技術(shù)對(duì)飲用水進(jìn)行預(yù)處理，達(dá)到很好的預(yù)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(fù)活，同時(shí)減少氯消毒副產(chǎn)物的生成。因此，組合消毒發(fā)揮彼此優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，還沒有增加成本，有的甚至是減少成本，且減少消毒副產(chǎn)物的出現(xiàn)，非常有實(shí)用價(jià)值，應(yīng)該大力推廣。

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

4、結(jié)論

微生物耐藥性的增強(qiáng)及人們對(duì)水質(zhì)要求的增高，使飲水水消毒技術(shù)的研究越來越深入。本文將消毒技術(shù)分為化學(xué)消毒、物理消毒及組合消毒?；瘜W(xué)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(duì)比它們的優(yōu)缺點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)組合消毒可以揚(yáng)長(zhǎng)避短，發(fā)揮各個(gè)消毒劑的最大優(yōu)勢(shì)，且避免出現(xiàn)它們單獨(dú)使用時(shí)的不足。故我們應(yīng)該大力推廣聯(lián)合消毒技術(shù)。到目前為止，消毒技術(shù)中還有很多難點(diǎn)我們尚未攻克，新的消毒技術(shù)也還在不斷出現(xiàn)。未來希望通過更多研究者的努力研發(fā)出更多更高效的消毒技術(shù)，保衛(wèi)我們的飲用水水質(zhì)安全。

參考文獻(xiàn)：

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

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