饮用水消毒技术现状及发展趋势探讨

李士杰

(莘县疾病预防控制中心 山东 聊城 252400)

据相关统计显示，饮用水中有机物含量超过700多种，严重威胁人们生命健康。因此，加强对饮用水消毒处理十分必要。现阶段，化学消毒、物理消毒、联合消毒等属于饮用水常见消毒技术，并且每种方法均存在一定的优势与劣势，具论述如下。

1 消毒技术

1.1 化学消毒法

1.1.1氯消毒法

氯消毒法在饮用水消毒中具有较长的应用时间，其在杀灭水体中细菌微生物方面价值确切，因此，得到广泛应用。该种消毒方法主要利用化学原理，使水体中单质氯发生氧化还原反应，进而促进次氯酸根离子在细菌表面吸附[1]。同时，还可穿过细胞壁，进入细菌内部，致使细菌酶系统得不到正常发挥，最终被杀灭。虽然该种方法灭菌效果较为理想，但是经过其消毒处理后，水体中消毒副产物较多。而经过大量实验验证，消毒副产物存在一定的致癌风险。此外，饮用水中存在较高的氨氮成分，其与单质氯接触后，可转化为氯胺，这就导致消毒质量大打折扣。同时氯离子稳定性较差，极易发生泄漏[2]。但是其成本较低，并且技术较为城成熟，针对大部分致病菌均有显著作用，因此，应用价值仍较高。

1.1.2氯胺消毒法

当水体中含有较多的氨氮成分，且采用氯消毒法后，单质氯、氨类发生化学反应，其能够产生中间产物，即氯胺[3]。其中，一氯胺、二氯胺存在消毒能力，可在水解作用下，将次氯酸示范出来，进而起到灭菌作用。相关研究显示，采用氯、氯胺消毒法，当水体pH值升高时，水肿卤乙酸生成减少。因此，与前者相比较而言，后者消毒安全性更加值得肯定。氯胺消毒依然能够产生三卤甲烷，但是生成量较少。值得注意的是，该种消毒方法会影响水体中微生物的稳定性。其能够与水肿有机生物、微生物等相互作用，生成亚硝酸铵类物质，该种物质在致癌方面风险更高。虽然该种消毒技术效果较差，但是具有较高的稳定性，与紫外线消毒等方法相结合，可提升水质。

1.1.3次氯酸消毒法

液氯无论是在存储，还是在运输方面，均存在一定的安全隐患。因此，为减少安全事故发生，水厂多采用次氯酸进行消毒，其消毒效果与液氯相一致，并且存储较为方便。借助于水体电离作用，次氯酸根离子得以释放。其具有较强的氧化性，能够影响微生物蛋白质活性，进而抑制细菌细胞生长、繁殖[4]。此外，次氯酸可以细菌细菌细胞壁为通道，进入细菌之中，将其遗传物质破坏，使其不再发育、繁殖。与此同时，以氯离子为依托，次氯酸可促使细胞渗透压发生改变，进而降低其活性。但是其缺点与氯消毒法具有相似性，即存在致癌风险。相关研究显示，次氯酸钠消毒生成的副产物较多，并且较氯消毒法更高。一些研究人员采用钠漂白粉对水体进行消毒处理，结果发现，消毒效果较为优异，并且其缓释作用能够得到有效发挥。然而其劣势在于，漂白粉与空气接触后，其稳定性较差，并且在储存时易发生讲解反应。在此情况下，消毒剂中有效的氯含量将会随之减少，进而影响消毒质量。次氯酸在运输、存储方面安全性较高。但是其对电具有较强的腐蚀性，这就导致其生产率较低。

1.1.4臭氧消毒法

现阶段，已知并且可利用的氧化剂中，臭氧效果最为理想。其能够对细菌蛋白质、多糖等产生影响，导致蛋白质活性减低，进而提高细胞通透性。当其进入细胞壁后，可对其生物酶系统产生限制，致使细胞遗传功能不能正常发挥。与此同时，其在杀灭大分子有机物方面也存在确切价值，尤其是芽孢、病毒等。臭氧不仅具有广泛的pH值适用范围，而且对低温环境同样具有较强的适应能力[5]。在1分钟内，臭氧能够将九成以上隐孢子虫卵囊杀灭。其还原物为氧气，可使水中溶解氧含量提升。臭氧进入水体中后，可生成单原子氧、羟基自由基等。前者可在段时间内将水中有机物、微生物、细菌、无机物等氧化分解。而后者能够作用于水体中有机物，将细菌杀灭。臭氧可用于预处理，其能够与铁锰产生反应，并且其生产物在助凝方面作用显著，可有效提高水质。但是其缺点在于活性较强，因此，长时间消毒效果得不到保证。此外，消毒成本过高也是其应用广泛性较差的原因之一。

1.2 物理消毒法

1.2.1紫外线消毒法

紫外线消毒法在水体消毒中十分常见。一般情况下，紫外线波长在240nm左右时，水中微生物蛋白活性将会降低，进而导致其核酸被破坏，影响其正常生育、繁殖[6]。与化学消毒法相比较而言，该种消毒方式不会产生副产物，因此，安全性能够得到保证。同时，紫外线消毒不会使饮用水中的物质成分发生改变，对管道设备不具有腐蚀性。但是水体浑浊程度、氨氮含量等会对照射结果产生影响。此外，紫外线灯管内存在金属汞，当其泄露后，水体会被污染。

1.2.2TiO2光催化消毒法

TiO2光催化消毒法主要借助于光的作用，生成羟基自由基，进而将水中单分子有机物分解。现阶段，该技术为水体消毒的研究热点所在，这主要与其不会对水体造成污染、不存在毒害性、运输、储存便捷相关[7]。

1.3 联合消毒法

无论是化学消毒技术，还是物理消毒技术，其在单独使用时，均存在一定的弊端，不利于提升水体质量。为此，可联合多种消毒技术，做到取长补短。氯-氯胺联合消毒法、氯-二氧化氯联合消毒法较为常见，其作用时间较短，并且在减少消毒副产物含量方面作用较为突出[8]。此外，该种消毒方法稳定性、持续性较强。氯/氯胺-紫外线联合消毒法可在短时间内将水体中微生物含量降低，并且能耗较小，消毒效果理想。

2 饮用水消毒技术发展趋势

随着科学技术水平不断提升，饮用水消毒技术水平也越来越高。其未来发展方向更加强调预处理，关注消毒剂与水体中相关物质反应情况，同时研发环保效果优异的消毒剂。

2.1 消除副产物前体物

在氯消毒过程中，水中腐殖酸、藻类等与其能够产生化学反应，生产物即为氯化消毒副产物。氯化消毒副产物具有潜在致癌风险，常见物质包括卤乙酸、三卤甲烷等。卤乙酸属于致癌物质，并且经过多项实验证实。在所有消毒副产物中，其致癌风险可达到30%以上。影响其生成的因素与水温升高相关[9]。在此情况下，氯化消毒剂使用将会增加，致使水体pH值下降，影响腐殖酸浓度，当其升高后，卤乙酸生成将会增多。值得注意的是，卤乙酸对生殖功能具有一定的毒性，存在诱发癌症的可能性。相关研究显示，高剂量二氯乙酸可导致哺乳动物神经功能异常，同时还会损伤其DNA，最终影响遗传。为此，饮用水消毒中，需要对水体进行预处理，采用混凝过滤工艺，进而将水体中的副产物前体物含量降至最低。

2.2 消毒预处理

水体中常见消毒副产物前体物质为藻类，其在水中多处于悬浮状态，具有较低的密度，因此，可采用混凝工艺难以将其去除。这就需要在消毒前对水体进行预处理，进而将水中微生物含量降至最低。在水体消毒前，可将氯化剂投放其中。通过该种方式，藻类表面电性能够发生改变，进而发挥出其助凝作用。但是相关研究显示，如果水体中藻类含量较高，则采用该种方式会导致藻类被破坏，蕴藏其内部的有机物质可被释放出来，致使水中有机物含量升高[10]。臭氧方式也可对水体进行消毒预处理，虽然其在降低方面价值突出，但是会导致三卤甲烷含量升高。现阶段，高锰酸钾预氧化方式在处理水中含有较多藻类时，效果较为理想，不仅能够对消毒副产物生成起到抑制作用，还能过促使水质提高。

2.3 磁化法

磁化法具有处理量大、节约能源、停留时间短的优点，能够作为饮用水杀菌的全新模式。该种方式方式根据磁产生的电流，借助于其所能够达到的阈值，破坏水体中细菌的细胞，同时还能转变离子通过细胞膜的渠道，进而改变蛋白质性质，抑制核酸活性[11]。

综上所述，物理消毒技术、化学消毒技术等在饮用水消毒中均存在一定的优点与缺点，为提升水质消毒效果，可联合多种消毒技术，进而减少水体中有害物质，确保居民饮用水安全。