飲用水處理工藝發展綜述

秦兆雨

摘 要：飲用水工藝上常用的液氯消毒以及二氧化氯消毒等方法均存在各自不同的缺陷。本文總結當前飲用水消毒技術的研究現狀，對其發展歷程做了大體的劃分從而探討了水處理技術的發展趨勢，并初步指出適合我國國情的飲用水消毒技術發展方向。

關鍵詞：氯消毒，膜濾技術，空化空蝕技術，消毒副產物

在飲用水消毒技術的發展過程中，氯氣消毒、二氧化氯消毒、膜過濾技術和空化技術等相繼產生，各種消毒工藝在發揮消毒效用的同時也面臨諸多挑戰，包括消毒副產物（DBPs）及微生物抗藥性等問題。

現行的飲用水處理技術

而縱觀近現代史上的飲用水處理技術，大體上可以劃分為三代[1[，包括：

1、第一代工藝以“生物安全”為重點，著重去除水中致病微生物。“混凝—沉淀—過濾—消毒”工藝是為第一代，其核心在于消毒劑的選用，包括氯氣、二氧化氯、氯胺等。

（1）氯氣（Cl2）消毒劑。Cl2消毒的主要有效成分是次氯酸（HClO）。

HClO天然存在于生物中且作為電中性的小分子強氧化劑，容易穿透微生物細胞壁，具有很好的微生物殺滅作用。HClO不穩定，分解生成的新生態氧（[O]）能使細菌死亡[2]。

（2） 氯胺消毒劑。氯胺中具有消毒殺菌作用的有一氯胺（NH2C1）和二氯胺（NHC12）。NH2C1的消毒作用是通過緩慢釋放HOCl而進行的，消毒機理與氯氣相近。氯胺消毒效果比氯氣消毒要差，滅活病菌所需的氯胺濃度較高，接觸時間也更長[3]。但氯胺消毒后生成的DBPs明顯要比氯氣少[4]。

（3）二氧化氯（ClO2）消毒劑。ClO2不僅可以有效殺滅水中致病微生物，還能夠氧化有機結合鐵和錳、硫化物等。此外，ClO2能夠有效控制生物膜的生長，并殺滅附集在生物膜上的細菌[5]。

2、第二代工藝以“化學安全”為重點，著重去除水中有機物污染。第二代水處理工藝以強化物化反應為主、高級生化反應為輔，能夠實現生物有毒物的去除。

（1）強化混凝。在強化混凝中，腐殖質（NOM）中的顆粒態物質主要通過雙電層壓縮、電中和、網捕和架析作用使膠體脫穩而去除；DOC則通過水中沉降速度的不同或表面吸附非同類構造分子而獲得協同沉降機理去除。

（2）生物預處理。生物預處理技術的實質是水體天然凈化過程的人工化，不添加化學藥劑，不產生二次污染。當源水NH3-N較高、CODMn較高，采用生物預處理后整個工藝就能較好地去除二者，并使出水達標[6]。

（3）臭氧—活性炭工藝。臭氧—活性炭工藝是將臭氧氧化，活性炭吸附，生物降解及臭氧消毒合為一體的工藝，是去除水中污染物最有效的方法之一。

二、展望：第三代飲用水處理工藝

為應對水源中復雜有毒有機化合物等新型污染物的種類和含量增加等問題，以包括膜濾技術和空化技術等物理工藝為代表的新一代消毒技術發展起來。

1、以膜分離為核心的水處理技術。膜分離機理包含：膜對微生物的過濾作用；當微生物通過膜時由于靜電作用被捕獲吸附在膜上。膜濾技術的消毒作用包括：直接去除水中微生物；去除水中有機物、懸浮物和無機物等，以切斷微生物生存的載體，從而間接地起到輔助消毒的功能。

2、以水力空化反應器為核心的空化技術。水力空化技術降解機理包括水相燃燒反應和自由基反應等。大量文獻[7-9]顯示水力空化技術與其他水處理技術聯合使用的降解效果更加顯著。例如水力空化和高級芬頓法聯用處理工業廢水的實驗[10]表明TOC去除率最高達51%。

三、總結

總結主要的飲用水處理技術的發展，可以發現從最初的消毒發展到現在同時要求去除水中微量有毒有害化學污染物，公眾對于飲用水的安全健康日益關注。

結合現實，通過強化現有水處理設施的功能，降低水廠出水消毒副產物，并提高飲用水水質分析監測技術，對工藝落后的水廠進行改造將是將是升級我國水處理工藝的一條切實可行方案。

參考文獻：

[1].李圭白. 飲用水安全問題及凈水技術發展.[J].中國工程科學，2012，（7）.

[2].羅凡等，飲用水消毒技術的應用及其研究進展.[J].環境科學與技術，2010，33（12F）：394—396

[3].羅曉鴻，王占生，張錫輝.飲用水消毒劑的比較與評價[J].給水排水雜志，1994，（10）.

[4].肖錦暉，肖惠貞. 飲用水消毒劑及其副產物對人體健康的影響[J]中國消毒學雜志，2004（01）

[5].Geo， white Clifford . handbook chlorination alternative disinfeetants ， 3rd edition . New York，1998

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