生活飲用水消毒和消毒副產物的控制
與人體健康相關聯的水環境安全問題一直是人們關注的課題。由于飲用水源受到污染,傳統處理工藝存在不足,使得輸送到用戶的飲用水質難以保證。飲用水水質的微生物風險(一般是急性的)和化學物風險(一般是慢性的)是影響人體健康的最主要的兩個方面。微生物風險是由于飲用水含有致病菌引起的,它呈暴發型、消失較慢、發病地點集中、有飲用同一水源水的特點,污染解除后,疾病很快得到控制。嚴重危害人類生命的霍亂、傷寒、痢疾等傳染病就是通過飲用水污染傳播的。因此,對生活飲用水進行消毒處理是非常重要的。
1 飲用水的消毒方法
飲用水消毒的主要目的是殺死水中對人體有害的病原微生物。消毒方法可以分為阻截去除和殺滅去除。阻截去除是以過濾截留為代表的處理方法,如常規的混凝沉淀過濾、活性炭過濾吸附、膜分離等。阻截去除效果同生活飲用水渾濁度有密切關系,當出水濁度≤0.1 NTU時,病原菌的去除率達99.99 %。膜過濾技術,尤其是納米濾膜和反滲濾膜能夠全部去除病原微生物。膜過濾由于技術、經濟等原因不能夠大規模使用。在我國目前的生活飲用水處理上,出水渾濁度一般只能控制在2 NTU以下不能全部去除水中病原微生物。殺滅去除采用的是氯化消毒、臭氧氧化、二氧化氯消毒、紫外線消毒等方法。它是通過消毒劑同水中病原微生物直接作用殺滅細菌的。水中消毒劑殺滅細菌的效果與細菌本身的結構性能有關,也與消毒劑的性能有關。消毒劑的消毒效果取決于其在水中的存在狀態以及其氧化性能的強弱。消毒劑同病原微生物體發生作用,是通過破壞微生物體內的葡萄糖氧化酶完成的。
選擇飲用水消毒劑時應考慮以下幾個因素:殺滅病原微生物的效果,控制和監測的難易,剩余消毒劑的有無,對水感官性狀的影響,副產物對人體健康的影響,以及預防或消除的可能性和經濟技術上的可能性。1910年美國新喬治亞洲澤西市首次采用液氯消毒。液氯作為消毒劑的最大優點是使用方便、易于儲存運輸。氯化消毒被認為是相對簡單并且是很安全的消毒方法。當氯溶解在水中時,生成鹽酸與次氯酸,其中消毒的主要成分是次氯酸,它可以選擇性地氧化一些酶系統而殺死細菌,還可以在水中控制一定的殘留量用來表征配水管道中是否存在二次污染的問題,現行的生活飲用水衛生標準GB5749-85規定,出廠水游離余氯不低于0.3 mg/L,管網末梢不低于0.05 mg/L。
2 飲用水消毒副產物的控制
隨著工業的迅速發展和人口的急劇增長,天然水源的污染越來越嚴重,水中有機物含量越來越多成分越來越復雜。自20世紀70年代始,三氯甲烷、一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷和溴仿等氯化消毒副產物相繼在飲用水中被檢出,而這些消毒的副產物有許多是“三致”物質。這樣,氯化消毒工藝的地位受到了挑戰,因而控制和減少飲用水消毒副產物成為人們特別關注研究的重要課題。
2.1 選用優質水源
選用優質的飲用水源就要求水中有機物的含量盡可能低,因此,必須加強環境保護工作,確保飲用水源不受污染。
2.2 采用生物預處理工藝并增加后處理工藝
為抑制消毒副產物,首先就要考慮盡可能去除水中有機鹵代物產生的前驅物質。強化絮凝沉淀和過濾工藝處理,選用合適的凈水藥劑,盡可能地降低濾站出水的濁度,加氯消毒工藝盡可能后移,嚴格控制液氯投加量,這是利用現有工藝控制消毒副產物最簡單的方法。由于水源成分的復雜和傳統工藝的不足,采用生物預處理,去除前驅物質顯示出較大的優勢。其次是增加后處理工藝,即增加活性炭吸附、膜過濾系統,以便有效地控制有機鹵代副產物的產生。
2.3 選用二氧化氯消毒劑
二氧化氯處理飲用水在歐洲20世紀70年代就已廣泛使用。我國城市供水2000年技術進步發展規劃中也將二氧化氯列入替代氯化消毒的推廣應用之列。二氧化氯用于飲用水消毒時,幾乎不產生三氯甲烷及其它有機鹵代物。與氯相比,對pH有較寬的適應范圍,當pH>6.5時,殺菌效率比氯高的多。二氧化氯氧化能力強,可以去除水中色度、臭味、錳等；與臭氧相比,在水中保持的殘留量時間較長。二氧化氯消毒也存在一些問題。二氧化氯的無機反應產物氯酸鹽及亞氯酸鹽也有很強的毒性,這兩種副產物對血紅細胞有損害,可以引起高鐵血紅蛋白癥,并對碘的吸收代謝有干擾。目前飲用水中二氧化氯消毒的安全濃度尚未最后確定,美國EPA建議用二氧化氯消毒時,水中二氧化氯、氯酸鹽、亞氯酸鹽的總量不應超過1 mg/L。總之,生活飲用水消毒處理必須選擇合適的消毒劑和適當的處理工藝,以確保飲水安全。
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