膜技術在飲用水消毒中的應用

李陽陽 高 劍

(鄭州大學 水利與環境學院，河南 鄭州 450001)

1 引言

在給水處理中，經過混凝、沉淀和過濾的操作，降低了水的濁度的同時，也除去了大量的病原微生物，但作為居民飲用水的供應，必須保證安全，因此必須進行消毒的操作。消毒是將水中的病原微生物滅活，使之達到可接受的程度。

2 常規消毒

通常采用的消毒方法有氯消毒、二氧化氯消毒、氯胺和臭氧消毒等。

氯消毒的費用低，操作簡單，是目前國內使用最多的消毒方法，然而氯消毒也存在著安全隱患。氯消毒后的水中存在含氯消毒劑副產物，如三鹵甲烷(THMs)、強致突變物MX。林輝等的研究表明，含氯消毒劑是使飲水致突變性增強的重要因素，氯消毒后的水中存在大量消毒副產物;在實驗中，不同的氯消毒劑副產物有不同的毒性、致突變性、致癌性。

二氧化氯消毒劑不會與水中的有機物生產三鹵甲烷，消毒能力強，因而在水處理中得到越來越多的關注。王永儀等的研究表明，二氧化氯消毒的殺菌效果好，在高pH值和含氨水中，殺菌效果不受影響。然而二氧化氯消毒的費用較高，對人體健康有影響。很多實驗表明，ClO2及其副產物對人體的紅細胞有損害作用。

氯胺消毒效果較弱，通常作為輔助消毒劑。當水中存在有機物和酚時，氯胺消毒不會產生氯臭和氯酚臭，三鹵甲烷的產生量也大量減少。高乃云等的研究表明，使用氯胺消毒可以有效地較少消毒副產物的生成，如 THMs和鹵乙酸(HAAs)。

臭氧消毒不產生三鹵甲烷等副產物，消毒效果好。任漢文等的研究表明，傳統的消毒方法對水中致病菌的滅活效果較差，而臭氧的滅活效果較好。然而臭氧消毒費用很高，沒有剩余消毒能力，需要配合其他消毒劑一起使用。而且，臭氧消毒會產生溴酸鹽、甲醛等消毒副產物，溴酸鹽和甲醛具有很強的致癌性，對飲用水產生嚴重影響。

3 膜消毒

多數常規消毒方法在飲用水消毒的過程中都產生對人體健康有害的消毒副產物，隨著人們對飲用水水質要求的不斷提高，這些消毒方法將不能夠滿足人們的要求。膜消毒作為一種新興的消毒方法，因其不產生消毒副產物，正逐漸得到廣泛的認可。

膜技術去除水中雜質的主要原理是機械篩分，因而出水水質與膜的孔徑有關。按膜的孔徑分類，可分為微濾膜(MF)、超濾膜(UF)、納濾膜(NF)和反滲透膜(RO)。MF的孔徑在0.05-5μm，UF在5-100nm，NF在幾個納米左右，反滲透在0.1nm以下。

在國內，尹華升等采用微絮凝-UF工藝對低濁水庫水進行處理，其處理效果優于常規處理工藝，對濁度、病原微生物、CODMn、TOC等具有很好的去除效果。許經綸的研究表明MF和UF處理工藝的出水水質可靠，水質符合歐盟飲用水標準。

在國外，膜技術用于飲用水消毒的研究較多，膜消毒對致病菌、病毒以及兩蟲(賈第蟲和隱孢子蟲)有一定得去除效果。

Jacangelo等對采用UF去除水中包括細菌在內的顆粒物進行研究。進水每毫升的菌落形成單位是4000-4500，而出水每毫升的菌落形成單位少于5;出水中沒有出現大腸桿菌。Cabassud等使用空心纖維材料的UF進行了小試來凈化水，進水中含有大腸桿菌、糞大腸桿菌和梭狀芽孢桿菌，而在出水中沒有發現細菌。

Madsen等人采用UF對進出水中的病毒數進行了研究，UF對病毒的去除率比傳統的水處理方法更高，能使出水中的病毒數量達到安全值。Sorber研究了不對稱的醋酸纖維素濾膜對脊髓灰質炎病毒和T2大腸桿菌噬菌體的去除能力。在某些情況下，透過濾膜的病毒是由于濾膜的缺陷造成的。

賈第蟲和隱孢子蟲是致病性很強的微生物，因而飲用水中的兩蟲問題對飲用水安全構成了嚴重威脅。這些原生動物的胞囊在3-14μm，，可以被濾膜濾除。藍氏賈第鞭毛蟲的胞囊可以抵抗氯消毒，而濾膜可以在水處理中去除其胞囊。

4 結語

多數常規消毒方法會產生消毒副產物，而膜消毒不會產生消毒副產物，且消毒效果好，去細菌、病毒和兩蟲有較好的去除能力。在未來，膜消毒會得到更加廣泛的應用。

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