饮用水处理工艺发展综述

秦兆雨

摘 要：饮用水工艺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。本文总结当前饮用水消毒技术的研究现状，对其发展历程做了大体的划分从而探讨了水处理技术的发展趋势，并初步指出适合我国国情的饮用水消毒技术发展方向。

关键词：氯消毒，膜滤技术，空化空蚀技术，消毒副产物

在饮用水消毒技术的发展过程中，氯气消毒、二氧化氯消毒、膜过滤技术和空化技术等相继产生，各种消毒工艺在发挥消毒效用的同时也面临诸多挑战，包括消毒副产物（DBPs）及微生物抗药性等问题。

现行的饮用水处理技术

而纵观近现代史上的饮用水处理技术，大体上可以划分为三代[1[，包括：

1、第一代工艺以“生物安全”为重点，着重去除水中致病微生物。“混凝—沉淀—过滤—消毒”工艺是为第一代，其核心在于消毒剂的选用，包括氯气、二氧化氯、氯胺等。

（1）氯气（Cl2）消毒剂。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为电中性的小分子强氧化剂，容易穿透微生物细胞壁，具有很好的微生物杀灭作用。HClO不稳定，分解生成的新生态氧（[O]）能使细菌死亡[2]。

（2） 氯胺消毒剂。氯胺中具有消毒杀菌作用的有一氯胺（NH2C1）和二氯胺（NHC12）。NH2C1的消毒作用是通过缓慢释放HOCl而进行的，消毒机理与氯气相近。氯胺消毒效果比氯气消毒要差，灭活病菌所需的氯胺浓度较高，接触时间也更长[3]。但氯胺消毒后生成的DBPs明显要比氯气少[4]。

（3）二氧化氯（ClO2）消毒剂。ClO2不仅可以有效杀灭水中致病微生物，还能够氧化有机结合铁和锰、硫化物等。此外，ClO2能够有效控制生物膜的生长，并杀灭附集在生物膜上的细菌[5]。

2、第二代工艺以“化学安全”为重点，着重去除水中有机物污染。第二代水处理工艺以强化物化反应为主、高级生化反应为辅，能够实现生物有毒物的去除。

（1）强化混凝。在强化混凝中，腐殖质（NOM）中的颗粒态物质主要通过双电层压缩、电中和、网捕和架析作用使胶体脱稳而去除；DOC则通过水中沉降速度的不同或表面吸附非同类构造分子而获得协同沉降机理去除。

（2）生物预处理。生物预处理技术的实质是水体天然净化过程的人工化，不添加化学药剂，不产生二次污染。当源水NH3-N较高、CODMn较高，采用生物预处理后整个工艺就能较好地去除二者，并使出水達标[6]。

（3）臭氧—活性炭工艺。臭氧—活性炭工艺是将臭氧氧化，活性炭吸附，生物降解及臭氧消毒合为一体的工艺，是去除水中污染物最有效的方法之一。

二、展望：第三代饮用水处理工艺

为应对水源中复杂有毒有机化合物等新型污染物的种类和含量增加等问题，以包括膜滤技术和空化技术等物理工艺为代表的新一代消毒技术发展起来。

1、以膜分离为核心的水处理技术。膜分离机理包含：膜对微生物的过滤作用；当微生物通过膜时由于静电作用被捕获吸附在膜上。膜滤技术的消毒作用包括：直接去除水中微生物；去除水中有机物、悬浮物和无机物等，以切断微生物生存的载体，从而间接地起到辅助消毒的功能。

2、以水力空化反应器为核心的空化技术。水力空化技术降解机理包括水相燃烧反应和自由基反应等。大量文献[7-9]显示水力空化技术与其他水处理技术联合使用的降解效果更加显著。例如水力空化和高级芬顿法联用处理工业废水的实验[10]表明TOC去除率最高达51%。

三、总结

总结主要的饮用水处理技术的发展，可以发现从最初的消毒发展到现在同时要求去除水中微量有毒有害化学污染物，公众对于饮用水的安全健康日益关注。

结合现实，通过强化现有水处理设施的功能，降低水厂出水消毒副产物，并提高饮用水水质分析监测技术，对工艺落后的水厂进行改造将是将是升级我国水处理工艺的一条切实可行方案。

参考文献：

[1].李圭白. 饮用水安全问题及净水技术发展.[J].中国工程科学，2012，（7）.

[2].罗凡等，饮用水消毒技术的应用及其研究进展.[J].环境科学与技术，2010，33（12F）：394—396

[3].罗晓鸿，王占生，张锡辉.饮用水消毒剂的比较与评价[J].给水排水杂志，1994，（10）.

[4].肖锦晖，肖惠贞. 饮用水消毒剂及其副产物对人体健康的影响[J]中国消毒学杂志，2004（01）

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

[6].王占生，刘文君. 我国给水深度处理应用状况与发展趋势.[J].中国给水排水，2005，21（9）：29-36

[7]. Jyoti KK.Pandit AB.Efect of cavitation Oil chemical disinfection eficiency. [J].Water Research，2004，38（9）：2249—2258

[8]. Arrojo S，Benito Y.A parametrical study of disinfection with hydrodynamic vitation.Ultrasonic Sonochemistry，2008，（15）：903-908

[9]. Mezule L，Tsyfansky S.A simple technique for water dis—infection with hydrodynamic cavitation：Efect on survival of escherichia coli.Desalination，2009，248（1—3）：152—15

[10]. Chakinala AG， Gogate PR. Treatment of industrial wastewater effluents using hydrodynam ic cavitation and the advanced fenton process. Ultrasonics Sonochemistry，2008，15（1）：49？54