膜技術(shù)在飲用水消毒中的應(yīng)用

李陽(yáng)陽(yáng) 高 劍

(鄭州大學(xué) 水利與環(huán)境學(xué)院，河南 鄭州 450001)

1 引言

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

2 常規(guī)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(fèi)用低，操作簡(jiǎn)單，是目前國(guó)內(nèi)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(chǎn)物，如三鹵甲烷(THMs)、強(qiáng)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(qiáng)的重要因素，氯消毒后的水中存在大量消毒副產(chǎn)物;在實(shí)驗(yàn)中，不同的氯消毒劑副產(chǎn)物有不同的毒性、致突變性、致癌性。

二氧化氯消毒劑不會(huì)與水中的有機(jī)物生產(chǎn)三鹵甲烷，消毒能力強(qiáng)，因而在水處理中得到越來(lái)越多的關(guān)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(fèi)用較高，對(duì)人體健康有影響。很多實(shí)驗(yàn)表明，ClO2及其副產(chǎn)物對(duì)人體的紅細(xì)胞有損害作用。

氯胺消毒效果較弱，通常作為輔助消毒劑。當(dāng)水中存在有機(jī)物和酚時(shí)，氯胺消毒不會(huì)產(chǎn)生氯臭和氯酚臭，三鹵甲烷的產(chǎn)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(chǎn)物的生成，如 THMs和鹵乙酸(HAAs)。

臭氧消毒不產(chǎn)生三鹵甲烷等副產(chǎn)物，消毒效果好。任漢文等的研究表明，傳統(tǒng)的消毒方法對(duì)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(fèi)用很高，沒(méi)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(huì)產(chǎn)生溴酸鹽、甲醛等消毒副產(chǎn)物，溴酸鹽和甲醛具有很強(qiáng)的致癌性，對(duì)飲用水產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

3 膜消毒

多數(shù)常規(guī)消毒方法在飲用水消毒的過(guò)程中都產(chǎn)生對(duì)人體健康有害的消毒副產(chǎn)物，隨著人們對(duì)飲用水水質(zhì)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(chǎn)生消毒副產(chǎn)物，正逐漸得到廣泛的認(rèn)可。

膜技術(shù)去除水中雜質(zhì)的主要原理是機(jī)械篩分，因而出水水質(zhì)與膜的孔徑有關(guān)。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(gè)納米左右，反滲透在0.1nm以下。

在國(guó)內(nèi)，尹華升等采用微絮凝-UF工藝對(duì)低濁水庫(kù)水進(jìn)行處理，其處理效果優(yōu)于常規(guī)處理工藝，對(duì)濁度、病原微生物、CODMn、TOC等具有很好的去除效果。許經(jīng)綸的研究表明MF和UF處理工藝的出水水質(zhì)可靠，水質(zhì)符合歐盟飲用水標(biāo)準(zhǔn)。

在國(guó)外，膜技術(shù)用于飲用水消毒的研究較多，膜消毒對(duì)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(duì)采用UF去除水中包括細(xì)菌在內(nèi)的顆粒物進(jìn)行研究。進(jìn)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(méi)有出現(xiàn)大腸桿菌。Cabassud等使用空心纖維材料的UF進(jìn)行了小試來(lái)凈化水，進(jìn)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(méi)有發(fā)現(xiàn)細(xì)菌。

Madsen等人采用UF對(duì)進(jìn)出水中的病毒數(shù)進(jìn)行了研究，UF對(duì)病毒的去除率比傳統(tǒng)的水處理方法更高，能使出水中的病毒數(shù)量達(dá)到安全值。Sorber研究了不對(duì)稱的醋酸纖維素濾膜對(duì)脊髓灰質(zhì)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(guò)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(qiáng)的微生物，因而飲用水中的兩蟲問(wèn)題對(duì)飲用水安全構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。這些原生動(dòng)物的胞囊在3-14μm，，可以被濾膜濾除。藍(lán)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(jié)語(yǔ)

多數(shù)常規(guī)消毒方法會(huì)產(chǎn)生消毒副產(chǎn)物，而膜消毒不會(huì)產(chǎn)生消毒副產(chǎn)物，且消毒效果好，去細(xì)菌、病毒和兩蟲有較好的去除能力。在未來(lái)，膜消毒會(huì)得到更加廣泛的應(yīng)用。

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