浅析生活饮用水的消毒方式

浅析生活饮用水的消毒方式

【摘要】本文对生活饮用水中常用的几种消毒方法进行了介绍，讨论了液氯、二氧化氯及氯胺消毒工艺的原理、优点、缺点及影响因素。同时提出了安全消毒的概念，指出紫外线+氯组合消毒工艺是保障消毒安全的重要技术选择。

【关键词】饮用水；消毒方式

一、常规饮用水消毒方式及影响因素

水厂传统的饮用水常规消毒方式主要有液氯消毒和二氧化氯消毒，近几年又开始采用氯胺消毒的方式进行消毒。这些消毒方式各有利弊，分析如下：

1.液氯消毒

（1）原理。液氯消毒是将液氯气化后变成气相氯气，通过加氯机投入水中。HCIO和CIO-都具有氧化能力，但HCIO是中性分子，可以靠近附着在带负电荷细菌的表面，并渗入到细菌体内，对细菌进行氧化，进而造成细菌死亡；而CIO-带负电，难于扩散到带负电荷的细菌附近，所以CIO-虽有氧化能力但对水却难起消毒作用。在我国用液氯作消毒剂对自来水消毒十分普遍。

（2）优点。一是杀菌效率高。氯气是一种强氧化剂和广谱杀菌剂，能有效杀死水中的细菌和病毒。二是持续性好。氯气具有持续消毒能力是因为水体经氯消毒后能长时间地保持一定数量的余氯，能达到良好的消毒效果。

（3）缺点。一是存在二次污染。氯与污水中某些有机物反应，生成一系列含氯化合物，大部分对人体健康有害。二是安全性较差。液氯有毒，有泄露的风险，存在安全隐患。三是形成氯胺，降低消毒能力。氯与氨反应生成氯胺，会影响消毒效果。

（4）影响因素。一是接触时间。氯加入水中后，保证与水有一定的接触时间，是充分发挥消毒作用的有效条件。二是pH。水的pH越低，所含HCIO越多，当pH9时，CIO-接近100%。三是温度。温度越高，氯对微生物的杀灭效果越好，水温每升高lO℃，病菌杀灭率提高2倍～3倍。

2.二氧化氯消毒

（1）原理。二氧化氯可有效氧化细胞内含疏基的酶；对细胞壁有较好的吸附性和渗透能力，可与半胱氨酸、色氨酸和游离脂肪酸反应，快速控制生物蛋白质的合成，并能改变病毒衣壳蛋白，导致病毒灭活。二氧化氯原子为正4价，还原成氯化物时可得到5个电子，是国际上公认的含氯消毒剂中唯一的高效消毒剂，它可以杀灭包括细菌繁殖体，细菌芽孢，真菌，分枝杆菌和病毒等微生物。

（2）优点。一是高效。在常用消毒剂中，相同时间内达到同样的杀菌效果所需的CIO2 浓度是最低的。二是快速、持久。CIO2溶于水后，基本不与水发生化学反应，扩散速度与渗透能力都比氯快。三是广谱、灭菌。CIO2对一般细菌有很强的杀死作用，且在使用过程中不易产生抗药性。四是安全。CIO2因为不会与水体中的有机物反应生成三卤甲烷等致癌物质，所以对高等动物细胞、精子及染色体无致癌、致畸、致突变作用。

（3）缺点。一是现场制备。由于CIO2性能不稳定且在一定条件下具有爆炸性，因而要求必须在现场制备，并且立即使用。二是成本高。制备含氯低的二氧化氯的过程比较复杂，且原料价格较高，因此成本偏高。三是高浓度的CIO2产生氯酸盐和亚氯酸盐等消毒副产物。

（4）影响因素。一是水温：与液氯消毒相似，温度越高，二氧化氯的杀菌效力越大。二是pH值：当pH值>9时，二氧化氯发生岐化反应，降低消毒效果。三是悬浮物：悬浮物能阻碍二氧化氯直接与细菌等微生物的接触，从而不利于二氧化氯对微生物的灭活。

3.氯胺消毒

（1）原理。氯气加到水中，经过反应，生成次氯酸，次氯酸再与氨气作用生成氯胺。氯胺的消毒过程为：其释放的HCIO速度比较缓慢，当HCIO因消耗而减少时，氯胺缓慢生成的HCIO可以持续补充，从而实现消毒目的。

（2）优点。一是安全。由于氯胺可以避免或减缓水中一些有机污染物发生氯化反应，因此氯胺消毒一般很少产生三卤甲烷和卤乙酸，使用很安全。二是持续。氯胺的稳定性好，在管网中的持续时间长，对管网中的有害微生物的繁殖和生物膜的形成可以进行有效控制，保证管网余氯量的要求。三是无臭，保护管网。氯胺是由缓慢释放出的HCIO发生作用，进而对水进行消毒，所以其氧化能力相对比较弱，可以大大减缓液氯消毒遗留下的臭味，而且对供水管网的腐蚀性也比较小。

（3）缺点。一是消毒能力弱。氯胺消毒是通过缓慢释放的HCIO来达到杀菌目的，所以消毒能力比较弱。二是安全隐患。如果出水中亚硝酸盐和氨氨超标会对人体有危害，这是因为水中的氨氧化会生成亚硝酸盐和氨氮，因此必须控制好投加量，另外，氨气有泄露的风险，也存在安全隐患。

（4）影响因素。一是水质：浊度和溴离子不利于一氯胺的形成，应尽量控制在比较小的范围。二是反应时间：氯胺需长时间与水接触才能获得与氯消毒相同的效果。

二、饮用水安全消毒的实现

常规化学消毒技术在降低饮用水微生物风险的同时，由于消毒副产物的形成却增加了饮用水的化学物风险，而消毒剂本身对饮用水安全性也有一定影响。安

全消毒就是要保证饮用水的微生物安全性和化学物安全性的统一与和谐。

1.组合消毒工艺是实现安全消毒的最优方式

由于每种消毒方式都有一定的局限性，于是人们提出了组合消毒工艺的消毒方式，在国外文献中也称之为多级屏障消毒策略，即根据原水水质、出水水质要求、消毒剂来源、消毒副产物形成的可能、净水处理工艺等，采用两种以上的消毒手段组合使用，并通过技术经济比较确定其组合方式。

目前研究较多的是将臭氧或紫外线作为第一步的消毒工艺，有效地杀灭水中的各种病原微生物，其中利用紫外线消毒可以有效地灭活水中的贾第鞭毛虫和隐孢子虫等原生动物，然后再投加二氧化氯、液氯或氯胺等不易分解的消毒剂来维持持续的消毒效果，通过不同阶段各种消毒剂的相互协同作用，取长补短，扩大微生物控制的覆盖面，以取得较好的消毒效果；同时可以大大减少消毒副产物形成，达到安全消毒的效果。需要特别提出的是新的水质标准对两虫指标有明确的限值，而目前的消毒工艺中，能有效地灭活两虫的方法主要是紫外线照射和超滤等膜过滤工艺。比较紫外线和超滤，后者的初期投资一般为前者的10～20倍，因此采用紫外线来灭活两虫较为经济有效。

2.紫外线+氯联合消毒工艺是安全的消毒方式

紫外线消毒的主要机理是由于细菌等微生物的脱氧核糖核酸与核蛋白等组分在254～257 nm范围内有吸收，细菌吸收紫外线能量发生光化学反应引起DNA 链断裂，从而导致细菌灭活。与其他消毒工艺不同，紫外线主要通过物理过程进行消毒而不依赖化学药剂的投加，因此基本没有消毒副产物生成。

紫外线消毒的优点在于：紫外线消毒本身几乎不产生DBPs，不产生引起感官不快的臭、味等物质；紫外线消毒能减少后续氯、氯胺、臭氧等消毒剂量，从而降低副产物生成量；紫外线能催化臭氧、过氧化氢等消毒剂产生羟基自由基，并通过协同作用显著提高消毒效果，这对灭活控制抗氯性较强的微生物具有重要意义。紫外线消毒存在的缺点：不能保证消毒剂余量，从而不具有持续消毒效果。值得指出的是目前已知的对氯有抗药性的微生物病原体都可以被紫外线有效地控制，而对紫外线最具抵抗力的微生物病原体恰好可以被氯有效地控制。所以紫外线与氯组合使用可以全面覆盖去除微生物病原体。

三、结语

新的《生活饮用水卫生标准》对微生物、饮用水消毒剂、毒理等指标提出了更高、更严格的要求。在实际的给水消毒处理中，可通过水处理规模、深度及经济条件、水质等方面了解各种消毒方式的特点，灵活选择合适的消毒方式，以确保处理后的水质符合国家的生活饮用水质量标准。

参考文献：