淺談生活飲用水消毒技術(shù)的應(yīng)用

孟 輝，李冰暉

（甘肅省慶陽市疾控中心，甘肅慶陽 745000）

清潔的水資源是人們生存的重要保障，在工業(yè)化進(jìn)程飛速發(fā)展的今天，生活飲用水也受到了一定程度的污染，尤其我國(guó)諸多地區(qū)已出現(xiàn)水資源短缺情況，因此必須全面加強(qiáng)生活飲用水的保護(hù)和消毒工作。目前生活飲用水消毒主要包括有害微生物去除以及水源預(yù)處理，在此過程中如果消毒處理不當(dāng)依然會(huì)危害人們的身體健康，所以需要相關(guān)部門切實(shí)做好水資源管理工作，以下對(duì)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行分析。

1 飲用水安全現(xiàn)狀

不論是農(nóng)業(yè)發(fā)展還是工業(yè)發(fā)展都需要大量用水，而城市化進(jìn)程飛速發(fā)展的今天，水資源越發(fā)緊缺，加之一些未經(jīng)處理的污染水源排放到自然水體中，導(dǎo)致了地下水污染。如果飲用未經(jīng)處理的污水，人們的健康將受到嚴(yán)重危害。整體看來，當(dāng)前我國(guó)自然水資源受到了不同程度的污染，其中華北、東北等地區(qū)水資源存在氟含量較高的問題，而新疆、內(nèi)蒙等地區(qū)存在砷污染。究其原因，是農(nóng)業(yè)和工業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展導(dǎo)致了水體中有害物質(zhì)以及致病微生物超標(biāo)。此外，在生活飲用水消毒處理期間，一些有害物質(zhì)也會(huì)和消毒劑發(fā)生物理或者化學(xué)反應(yīng)，生成有害副產(chǎn)物。一些地區(qū)的公共供水廠由于建設(shè)時(shí)間較長(zhǎng)，所采取的處理工藝較為落后，也會(huì)埋下諸多安全隱患[1]。

2 生活飲用水處理中主要消毒技術(shù)

目前，生活飲用水主要的消毒技術(shù)包括化學(xué)處理法和物理處理法。其中物理處理技術(shù)的原理是破壞生活飲用水中細(xì)菌菌體蛋白，進(jìn)而達(dá)到消毒目的。而化學(xué)處理技術(shù)主要是將氣態(tài)或者液態(tài)的化學(xué)藥劑融入水體當(dāng)中，通過氧化反應(yīng)破壞菌體。

2.1 化學(xué)處理技術(shù)

2.1.1 氯化消毒技術(shù)

從當(dāng)前我國(guó)生活飲用水消毒處理情況來看，氯化消毒技術(shù)的應(yīng)用較為普遍，在消毒期間主要使用氯化鈣、液氯等氯化藥劑，通過加入一定量的氯化消毒劑可以與水體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并形成次氯酸，這一過程中微生物細(xì)胞會(huì)受到次氯酸根離子以及氫離子的破壞，以此消除水體中的有害微生物。消毒期間易出現(xiàn)以四氯乙烯為主的消毒副產(chǎn)物，這些物質(zhì)也會(huì)對(duì)人體造成不同程度危害，比如腹瀉、菌痢和腸胃炎，因此需要加強(qiáng)對(duì)氯化消毒技術(shù)的研究與創(chuàng)新[2]。

2.1.2 二氧化氯消毒技術(shù)

二氧化氯消毒技術(shù)可以消除水體中的致病微生物，同時(shí)可以氧化水體有機(jī)物，避免藥劑和有機(jī)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，有效降低水體中的生化需氧量。二氧化氯消毒處理優(yōu)勢(shì)在于不會(huì)產(chǎn)生有機(jī)副產(chǎn)物，不過隨著二氧化氯消毒技術(shù)研究的深入，發(fā)現(xiàn)進(jìn)行飲用水消毒處理期間產(chǎn)生了非有機(jī)副產(chǎn)物，同樣會(huì)影響人體健康。具體說來，在生活飲用水處理期間，二氧化氯出現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)的過程中大多數(shù)會(huì)殘留在水體，以2 價(jià)氯酸形式體現(xiàn)。此外，消毒副產(chǎn)物亞氯酸鹽能使紅細(xì)胞氧化變性成為無色的正鐵血紅蛋白,引起溶血性貧血,人們長(zhǎng)期飲用二氧化氯消毒技術(shù)處理后的水源，患溶血性貧血概率會(huì)增大。

2.1.3 臭氧消毒技術(shù)

在生活飲用水消毒處理技術(shù)利用過程中，臭氧消毒同樣可以達(dá)到良好的消毒效果，這是由于臭氧可以破壞水體中的微生物結(jié)構(gòu)，由此產(chǎn)生氧化分解現(xiàn)象，可以高效滅殺芽孢。需要說明的是，由于臭氧結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，易和水體中的新生態(tài)氧以及自由基的生成與釋放發(fā)生反應(yīng)，其中自由基以及新生態(tài)氧能夠穿透細(xì)胞壁，同時(shí)分解細(xì)胞壁葡萄糖氧化酶。整體來講，臭氧消毒技術(shù)具有安全和消毒效果良好的特點(diǎn)，不過在實(shí)際利用中對(duì)生產(chǎn)設(shè)備要求高，并且成本投入較大，因此該技術(shù)普及存在一定難度。此外，在具體利用期間消毒效果無法長(zhǎng)久保持，還存在著臭氧生產(chǎn)效率較低的問題[3]。

2.2 物理消毒技術(shù)

2.2.1 紫外線消毒技術(shù)

紫外線消毒技術(shù)主要原理在于受紫外線照射影響使飲用水中的微生物細(xì)胞受到破壞，由此影響微生物核酸功能，起到抑制飲用水微生物繁殖的效果，最終實(shí)現(xiàn)消毒目標(biāo)。紫外線消毒技術(shù)具體表現(xiàn)如下：①使用的紫外線消毒技術(shù)不同產(chǎn)生消毒效果也存在差異，比如低壓紫外線的消毒效果不及脈沖紫外線；②利用紫外線照射消毒期間，飲用水當(dāng)中的有機(jī)物和無機(jī)物會(huì)對(duì)照射效果產(chǎn)生直接影響，即飲用水水體渾濁度較高，使得紫外線消毒效果持續(xù)下降；③在紫外線照射期間，水中的鐵離子會(huì)對(duì)紫外線實(shí)際消毒效果產(chǎn)生直接影響，銀離子也能夠發(fā)揮自身協(xié)同作用，提升消毒效果。目前，我國(guó)生活飲用水處理期間紫外線消毒技術(shù)無需添加化學(xué)藥劑，因此在整個(gè)消毒期間不會(huì)產(chǎn)生消毒副產(chǎn)物，該技術(shù)的環(huán)保性能得到充分體現(xiàn)，但是該技術(shù)利用過程中持續(xù)消毒效果較差。

2.2.2 超聲波消毒技術(shù)

在物理消毒技術(shù)利用中，超聲波技術(shù)也是常用方式之一。超聲波消毒技術(shù)借助空化效應(yīng)，使得水體中氣泡溫度和壓力瞬間變化，并且超聲波發(fā)出的聲波可導(dǎo)致水體氣泡爆裂，憑借噴射能力穿刺生物細(xì)胞膜，抑制微生物，其中影響滅菌的參數(shù)包括溫度、時(shí)間與超聲波[4]。

3 全新的消毒技術(shù)應(yīng)用方式

目前生活飲用水消毒處理主要利用臭氧、液氧、二氧化氯以及紫外線等消毒技術(shù)。隨著近年來我國(guó)生物技術(shù)的不斷進(jìn)步，全新的消毒技術(shù)得到了利用。

3.1 順次消毒技術(shù)

順次消毒技術(shù)可有效彌補(bǔ)臭氧消毒技術(shù)以及紫外線消毒技術(shù)的不足，通過二次投放消毒劑持續(xù)處理管網(wǎng)中的有害物質(zhì)。一般情況下，消毒劑以臭氧和紫外線作為首選，在二次消毒期間主要投放氯或者氯胺。在利用順次消毒技術(shù)的過程中，不同消毒劑配合使用可以起到更好的消毒效果，主要是由于不同消毒劑對(duì)微生物的影響存在差異，根據(jù)不同原理滅活微生物，能夠發(fā)揮協(xié)同作用。比如首次消毒期間，臭氧可以破壞微生物細(xì)胞壁，進(jìn)而為二次消毒劑滲透破損細(xì)胞壁打下基礎(chǔ)。在使用單一消毒劑的過程中，對(duì)微生物細(xì)胞壁的破壞更小，多種消毒劑配合使用效果更好。

3.2 機(jī)械混合消毒劑消毒技術(shù)

機(jī)械混合消毒劑消毒技術(shù)是將兩種消毒劑通過一定比例進(jìn)行配制，進(jìn)而消滅水體中致病微生物的方法，兩種消毒劑在使用過程中可以發(fā)揮協(xié)同作用，不僅可以起到順次消毒的效果，兩種消毒劑發(fā)生反應(yīng)還可以產(chǎn)生額外的消毒效果。在生活飲用水消毒過程中，順次消毒技術(shù)以及機(jī)械混和消毒劑消毒技術(shù)都可以發(fā)揮協(xié)同作用，盡管協(xié)同原理存在一定差異，不過都為水的消毒提供了有效選擇。相較于傳統(tǒng)的消毒方法，以上兩種措施優(yōu)勢(shì)明顯，可以減少消毒劑的使用，并且能夠控制水中微生物與消毒劑的接觸時(shí)間，由此節(jié)約了水體消毒費(fèi)用。此外，近年來以上兩種技術(shù)的安全性和工作效率大大提升，能對(duì)多種類型微生物進(jìn)行滅活[5]。

4 飲用水消毒技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

在今后的消毒技術(shù)利用過程中，重點(diǎn)關(guān)注對(duì)副產(chǎn)物前體物的清除，要求切實(shí)做好預(yù)處理工作，明確消毒劑和水體中物質(zhì)的反應(yīng)機(jī)理，完善評(píng)價(jià)體系，并且要加強(qiáng)環(huán)保型消毒劑的開發(fā)，具體如下。

4.1 消除副產(chǎn)物前體物

氯化消毒副產(chǎn)物就是氯消毒期間和水體中腐殖酸藻類微生物代謝物等天然有機(jī)物生成的有害物質(zhì)，其中主要有害物質(zhì)為三鹵甲烷以及鹵乙酸，這些物質(zhì)會(huì)誘發(fā)腎癌、肝癌、大腸腫瘤疾病，還會(huì)增加女性生殖死胎概率。有研究發(fā)現(xiàn)，生成的鹵代副產(chǎn)物和水中游離子氯含量存在密切關(guān)系，在生活飲用水消毒期間加入活性炭吸附、膜過濾系統(tǒng)可在一定程度上減少鹵代副產(chǎn)物的含量。與此同時(shí)，可以借助吸附工藝或者消毒前預(yù)處理等方式消除副產(chǎn)物體前物。

4.2 消毒預(yù)處理

在消毒前期，通過預(yù)處理可以減少微生物以及毒副產(chǎn)物的含量。藻類密度小，主要在水中懸浮，借助混凝工藝難以去除，因此需要加入氧化劑，改變?cè)孱惐砻娴碾娦?，提升凝聚效果。有研究發(fā)現(xiàn)，將液氧作為預(yù)氧化劑對(duì)藻類含量較高的水體處理時(shí)會(huì)破壞藻類結(jié)構(gòu)，使得水體中的有機(jī)物含量增加。而將高錳酸鉀作為預(yù)氧化劑可以減少消毒副產(chǎn)物，以此提升水質(zhì)。

5 結(jié)語

綜上所述，飲用水安全關(guān)系著人們健康和社會(huì)發(fā)展，由于我國(guó)諸多地區(qū)生活飲用水受到不同程度污染，所以新時(shí)期需要切實(shí)加強(qiáng)消毒技術(shù)的利用?？紤]到我國(guó)不同地區(qū)的水質(zhì)條件存在差異，需要根據(jù)實(shí)際情況選擇消毒工藝。目前我國(guó)氯消毒技術(shù)十分成熟，可以對(duì)多數(shù)細(xì)菌滅活，今后還需要加強(qiáng)消毒技術(shù)的深入研究，重點(diǎn)放在消除氯消毒副產(chǎn)物前體物方面，加強(qiáng)聯(lián)合消毒技術(shù)的利用，通過分析不同消毒手段的反應(yīng)機(jī)理，完善消毒評(píng)價(jià)體系，以此開發(fā)出更加節(jié)能環(huán)保的消毒劑，進(jìn)而促進(jìn)社會(huì)的健康發(fā)展。