我國給水深度處理應(yīng)用發(fā)展的問題
摘 要：水質(zhì)預(yù)處理常用氯氧化，當(dāng)有機污染尚未得到去除時，會產(chǎn)生較多的有害消毒副產(chǎn)物。目前采用KMnO4與其復(fù)合劑（一種專門商品）的應(yīng)用逐漸展開，對氧化有機物、改善混凝取得較好效果。根據(jù)當(dāng)?shù)厮|(zhì)采用KMnO4是否會產(chǎn)生有害氧化物，是否降低Ames致突活性，報道甚少，仍需作針對性的研究、測試。
1.生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)是綱，綱舉目張
我國國家水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)還是1985年前定的，當(dāng)時就規(guī)定了35項水質(zhì)項目，迄今為止尚無新的國家標(biāo)準(zhǔn)頒布。
我國衛(wèi)生部于2001年以《生活飲用水衛(wèi)生規(guī)范》名義頒布了水質(zhì)檢驗項目，其中常規(guī)檢驗項目34項，非常規(guī)檢驗項目62項。雖然這96項水質(zhì)項目中規(guī)定了大量的有機污染物限制濃度，可以與發(fā)達(dá)國家接軌，但在“水質(zhì)監(jiān)測”中都規(guī)定“對水源水、出廠水和部分有代表性的管網(wǎng)末梢水至少每半年進(jìn)行一次常規(guī)檢驗項目的全分析。對于非常規(guī)檢驗項目，可根據(jù)當(dāng)?shù)厮|(zhì)情況和存在問題，在必要時具體確定檢驗項目和頻率”。雖然說這符合我國國情，很多檢驗項目需要高精度的儀器才能分析測定，大多數(shù)地區(qū)、城市尚不具備這些條件，但實際上放棄了非常規(guī)項目（眾多有機污染物）的檢驗。好在常規(guī)檢驗中規(guī)定了耗氧量這一有機物綜合性指標(biāo)，控制有機物的攝入總量，要比85年的目標(biāo)前進(jìn)了一大步。
我國建設(shè)部于2004年7月審查了《城市供水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》，遵循不低于衛(wèi)生部的標(biāo)準(zhǔn)并盡量與之協(xié)調(diào)的原則，該標(biāo)準(zhǔn)中對濁度“特殊情況下不超過5度”改成不超過3度，對耗氧量“特殊情況下不超過5mg/L”注明為當(dāng)原水耗氧量>6mg/L時，不超過5mg/L，這就明確規(guī)定凡水源水<6mg/L時必須達(dá)到3mg/L，較之衛(wèi)生部規(guī)范更嚴(yán)了。建設(shè)部規(guī)定常規(guī)檢驗40余項，非常規(guī)檢驗60余項。建設(shè)部的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有望今年可批準(zhǔn)。
2001年的衛(wèi)生部規(guī)范、2004年建設(shè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的頒布為我國新的生活飲用水水質(zhì)國家標(biāo)準(zhǔn)的制定奠定了基礎(chǔ)，將能有效防止我國自來水行業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行過程中的混亂現(xiàn)象。
水質(zhì)項目耗氧量是針對我國原水有機物污染較普遍、較嚴(yán)重的現(xiàn)狀進(jìn)行總量控制所必須的，因為檢測眾多的單個有機物目前尚為困難，但有機污染量微，卻對健康有著潛在的威脅，隨著時間的推移，在人體中積累到一定程度就會得病，況且人們對有機污染物的危害還有漫長的認(rèn)識過程，今后有機污染物的水質(zhì)項目還會增多、變嚴(yán)，因此少攝入總比多攝入好。傳統(tǒng)地表水處理工藝對有機污染去除有限，為了保證飲用水CODMn<3mg/L的要求必將采用深度處理。
原建設(shè)部作為達(dá)標(biāo)的水質(zhì)項目只有4項：濁度、余氯、細(xì)菌總數(shù)與總大腸桿菌，而回避了用戶最敏感也最有爭議的嗅味、色與最擔(dān)心的耗氧量。這次城鎮(zhèn)供水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定作為達(dá)標(biāo)的水質(zhì)項目10項，將色、嗅味、耗氧量等都列入，這就更完善、更全面衡量飲用水水質(zhì)是否達(dá)到要求，對各供水單位提出更嚴(yán)格要求，也更好體現(xiàn)了“以人為本”的原則。
有了水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)作為依據(jù)，要全面達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，給水工作者就應(yīng)針對水源水質(zhì)情況采取切實措施滿足常規(guī)各水質(zhì)項目，然后逐步檢測非常規(guī)項目中各項有機污染物，因此勢必在凈化過程中采用國際先進(jìn)工藝與技術(shù)，改善輸水與配水管網(wǎng)，將合格飲用水送給用戶，這將有效地推動給水事業(yè)進(jìn)步，繼而推動水源保護(hù)與江、河、湖、庫水質(zhì)的提高。
2.水質(zhì)預(yù)處理
2.1 化學(xué)氧化
水質(zhì)預(yù)處理常用氯氧化，當(dāng)有機污染尚未得到去除時，會產(chǎn)生較多的有害消毒副產(chǎn)物。目前采用KMnO4與其復(fù)合劑（一種專門商品）的應(yīng)用逐漸展開，對氧化有機物、改善混凝取得較好效果。根據(jù)當(dāng)?shù)厮|(zhì)采用KMnO4是否會產(chǎn)生有害氧化物，是否降低Ames致突活性，報道甚少，仍需作針對性的研究、測試。
臭氧預(yù)氧化可以提高有機物的可生物降解性，又可除嗅、脫色，去除鐵、錳，但往往結(jié)合后續(xù)深度處理臭氧－活性炭時才采用。
2.2 投加吸附劑粉末碳
一般只有在消除沖擊性污染時采用，因投加量需10～20mg/L，耗費較高（約需0.05元/m3左右）。
2.3 調(diào)節(jié)pH
由于投加酸與堿，運行成本增加，又在原水中增加無機離子，在我國很少采用。
2.4 投加絮凝劑
投加絮凝劑量不多（小于1mg/L）往往能獲得好的效果，但我國仍習(xí)慣于只加一種混凝劑。
2.5 生物預(yù)處理
對水中氨氮的去除生物降解最有效，同時可去除一些有機物、鐵、錳，現(xiàn)在上海與浙江嘉興地區(qū)已有應(yīng)用。
2.5.1 生物接觸氧化
一般情況下NH4+-N可去除80％左右，CODMn去除不穩(wěn)定，溶解性CODMn約可去除5－10％。較多的采用彈性材料，利用混凝土骨架綁扎，價格便宜被粵港公司400萬m3/d工程中使用，上海與嘉興桐鄉(xiāng)也有采用。彈性填料運行中主要問題是填料上積的泥不能自動脫落，填料上的生物膜不易更新。
流化填料是塑料片組成的球，比重控制在0.96-0.98在水中懸浮滾動，采用多孔管曝氣使球上下翻動處于流化狀態(tài)，球上的膜不會積累，易更新，脫落的膜隨水流帶出。嘉興地區(qū)、海寧、桐鄉(xiāng)已采用，已獲初步成效，尚有待長時間運行的總結(jié)。該填料只需填充池容積的一半，每m3填料800元。
2.5.2 生物陶粒濾池
由于顆粒填料粒徑小，比表面積大，生物膜量大，除具有生物絮凝、吸附、降解作用外，又有過濾作用，因此較其他填料去除氨氮效率較高，除生物降解有機物，還能有效去除懸浮、膠體態(tài)的有機物，由于反沖洗，濾料上生物膜易更新，CODMn去除約10～20%。
生物濾池的問題在于有水頭損失，需定期（1星期左右）反沖，消耗水。普通陶粒（粉末狀）約500元/噸，圓形顆粒約800元/噸，堆積容重約0.8。
2.5.3 卵石填料
粒徑20～40mm，層厚3.4m，中試柱直徑0.4m，濾速2.5m/h，曝氣量2.5∶1，由美國水環(huán)純水務(wù)集團與中國市政工程西北設(shè)計院浙江分院在嘉興乍浦水廠及平湖古橫橋水廠進(jìn)行試驗，可將NH4+-N從10mg/L降解到0.2mg/L，去除率98%。
該研究拓寬了思路，將污水處理技術(shù)引入給水生物預(yù)處理取得初步結(jié)果。但可能存在的問題是濾池不設(shè)反沖系統(tǒng)，卵石填料積泥后不好運行。我國曾引入前蘇聯(lián)的接觸濾池，水由底部進(jìn)入，最終因長期運行后底部積泥而未得到推廣；再有濾速僅2.5m/h，勢必池子面積龐大。
污水處理中曝氣生物濾池可以將水中NH4+－N從20～30mg/L降至<1mg/L，問題在于給水處理是否要為去除NH4+－N付那么大代價。
希望該技術(shù)能結(jié)合給水處理特點進(jìn)行長時間的試驗，從性價比來論證其應(yīng)用的可能性。
深度處理技術(shù)常用的是臭氧－生物活性炭（O3-BAC）。目前在深圳、廣州、上海都已實施，從其發(fā)展趨勢看，今后當(dāng)水源水質(zhì)超過II類時，必須采用，才能滿足水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中CODMn的要求。
3.深度處理
3.1 臭氧氧化與臭氧發(fā)生器
臭氧是強氧化劑，可以除嗅、脫色、去除有機物與增加有機污染物的可生物降解性，在給水處理中得到廣泛應(yīng)用。可臭氧發(fā)生裝置在我國目前還正處于發(fā)展階段，臭氧發(fā)生器幾乎被美國OZONIA與德國維得克壟斷。這兩年臭氧設(shè)備與制氧裝置的制造我國企業(yè)正在努力突破，迎頭趕上，青島國林公司已生產(chǎn)出6、10甚至20kgO3/h管式（搪瓷管）臭氧發(fā)生器。青島膠州科脈公司正在生產(chǎn)2、5kgO3/h板式發(fā)生器，盡管質(zhì)量上與國際上還有差距，關(guān)鍵的是我國自制的發(fā)生器已經(jīng)突破10kgO3/h，基本上可以滿足給水事業(yè)發(fā)展的需要。從價格上占有優(yōu)勢（1kgO3/h國際上要30萬元，我國<20萬元），在售后服務(wù)方面較之國外公司更有長處，可望不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量滿足我國需求。
制氧裝置多有生產(chǎn)，原理皆同，就是設(shè)備、零部件的供應(yīng)不如國外，在必要的氣動閥、分子篩方面從國外引進(jìn)、提高質(zhì)量，就能夠適應(yīng)臭氧生產(chǎn)需要。
3.2 活性炭與生物活性炭
活性炭市場上有粉碎碳、柱狀碳、壓塊粉碎碳，價格不一，粉碎碳多在4500元～5000元/噸，柱狀碳約為5500元/噸，壓塊碳在6500元/噸左右。
粉碎碳系將煤直接粉碎、篩分、烘熔、活化。壓塊碳系將煤磨成粉（50mm），加入石油基粘結(jié)劑壓成塊，再粉碎后按需要425℃去除有機物，嚴(yán)格控制近1000℃進(jìn)行活化。壓塊碳吸附性能有很大提高，密度高，耐磨，可再生5～6次。
3.2.1 碳的選擇與O3-BAC
將壓塊碳（泰興）與柱狀碳（ZJ-15）對原水的CODMn做吸附等溫線，結(jié)果見表1。
表1 活性炭吸附等溫線試驗結(jié)果
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
注：壓塊碳試驗原水CODMn5.52mg/L；
ZJ-15碳試驗原水CODMn5.66mg/L。
吸附等溫線試驗結(jié)果分析處理后代入Freundrich公式，得：
壓塊碳：
q=14.7Ce0.82 (1)
ZJ-15碳：
q=4.0Ce0.76 (2)
式中：q – 吸附容量，mg/g；
Ce － 平衡濃度，CODMn，mg/L。
從表1與5公式（1）、（2）可見，壓塊碳具有吸附性能優(yōu)勢。
用壓塊碳進(jìn)行O3-BAC試驗，此時活性炭成為生物活性炭，進(jìn)水平均CODMn1.34mg/L，經(jīng)O3氧化為1.14mg/L,活性炭后0.51mg/L，8個月的試驗，平均去除率為62.2%，不考慮運行初期碳的吸附率高的因素，平均去除率約為55%。該試驗進(jìn)水水質(zhì)較好，臭氧投量稍高3～4mg/L，但總的吸附效果要比其他試驗點O3-BAC（用柱狀碳）長期運行平均去除率30～40%為高。
以常規(guī)處理去CODMn除35%計，加上深度處理O3-BAC（粉碎碳）對CODMn去除40%，O3-BAC（壓塊碳）去除CODMn50％，推算原水CODMn為6、7、8、9mg/L時綜合工藝出水COD值，見表2。
表2 綜合工藝出水COD值（mg/L）
|
從表2可見，采用粉碎碳時原水CODMn8mg/L時綜合工藝出水CODMn為3.12mg/L已經(jīng)超過水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)3mg/L，而采用壓塊碳當(dāng)原水CODMn為9mg/L時，綜合工藝出水CODMn2.93mg/L仍<3mg/L。
以上為推算結(jié)果，進(jìn)一步將用粉碎碳、壓塊碳、柱狀碳用同一原水進(jìn)行長期比較試驗，從宏觀指標(biāo)CODMn比較，以確定處理效果，從而解決O3-BAC工藝中應(yīng)采用價廉的粉碎碳（目前大多數(shù)自來水廠采用），還是價格較貴的壓塊碳（國外水廠采用）。同時還將進(jìn)行單個微量有機物的加標(biāo)試驗，比較不同碳的去除效果。如果壓塊碳去除CODMn 值高，去除微量有機物效果好，則從性能、價格全面比較，從而證明采用壓塊碳的可取性。
3.2.2 兩級 O3-BAC
寧波自來水公司曾進(jìn)行兩級O3-BAC工藝試驗，在進(jìn)水CODMn5.6mg/L時，一級O3-BAC（O3投量3.0mg/L）去除43％，出水CODMn為3.2mg/L，二級O3投量1.5mg/L，O3-BAC在進(jìn)水CODMn為3.2mg/L時去除率達(dá)47％，出水達(dá)到1.7mg/L。兩級O3-BAC總?cè)コ鼵ODMn70%左右，較一級 O3-BAC大有提高。以常規(guī)處理去除 CODMn35%計，兩級O3-BAC進(jìn)一步去除70％，綜合工藝總?cè)コ始s為80％，可以推算出原水CODMn可達(dá)15mg/L，出水仍然達(dá)標(biāo)。值得置疑的是第二級O3-BAC能否長期地維持有效去除率，試驗采用的碳是新碳還是老碳，試驗維持多久，如真采用兩級 O3-BAC可以取得70％左右效果，則不失為 O3-BAC的突破。
3.3 活性炭再生
活性炭吸附飽和后應(yīng)該再生處理，不應(yīng)丟棄，再生后吸附能力不但不會降低，還能稍有增加，再生時損耗（包括運輸過程損失與升溫?fù)p失）約為10%，每再生1噸約需2000元，補充新碳500元，總共2500元。
據(jù)嘉興地區(qū)統(tǒng)計，活性炭如用一年換碳每m3水需0.09元，用2年為0.06元，3年則僅需0.03元，用后再生，則運轉(zhuǎn)費還將經(jīng)濟。
當(dāng)上海、廣州、浙江、杭州、嘉興地區(qū)大規(guī)模采用O3-BAC工藝前，應(yīng)在各地區(qū)設(shè)置活性炭再生廠以便就地再生補充，為提高居民生活飲用水水質(zhì)服務(wù)。
O3-BAC工藝將廣泛得到應(yīng)用，工程投資約在250元/m3/d左右，運轉(zhuǎn)費0.2元～0.3元/m3，在當(dāng)今水位每m31元～2元之際增加0.2～0.3元應(yīng)可被接受。
3.4 膜技術(shù)的應(yīng)用
各種膜技術(shù)：微濾、超濾、納濾、反滲透在分質(zhì)給水系統(tǒng)制取純凈水與飲用凈水中都已有效地應(yīng)用。在污水回用、工業(yè)給水中也已有應(yīng)用實例，惟在市政供水中尚未見報道。廣東東莞虎門曾建成10, 000m3/d的微濾工程凈化受污染的東江水，但因去除溶解性有機物不理想并未成功。
3.4.1 微濾、超濾
當(dāng)原水水質(zhì)好，且有濁度、細(xì)菌需去除的情況，如清潔的水庫水、泉水，此時微濾、超濾都將有好的凈化效果。
在地下水中硬度、硝酸鹽超標(biāo)時，采用納濾膜能很好地去除無機鹽與有機污染。北京水源三廠正進(jìn)行著有效的試驗。天津郊區(qū)利用納濾去除地下水中的氟很有成效。
當(dāng)附近無其他水源，遠(yuǎn)距離調(diào)水成本太高，目前取水水源又遭到較為嚴(yán)重污染，即使增加 O3-BAC工藝仍不能達(dá)標(biāo)時，納濾技術(shù)的應(yīng)用將不可避免。
利用微濾、超濾直接凈化地表水，以及采用混凝－微濾、混凝－過濾－微濾（或超濾）已有試驗結(jié)果。對于微污染水源采用混凝－沉淀－投加粉末碳－微濾也都有試驗。
清華大學(xué)、上海荏原環(huán)保公司、嘉源給水排水公司聯(lián)合在嘉興南門水廠做了較長時間試驗。原想利用膜生物反應(yīng)器加入粉末碳有效地去除CODMn，但試驗結(jié)果不甚理想，膜反應(yīng)器中投加粉末碳只有吸附效果，未能起到生物碳的作用，不如先進(jìn)入顆粒活性炭濾池然后再進(jìn)入微濾。這樣，膜生物反應(yīng)器并不適宜于處理微污染原水。
3.4.2 納濾
納濾技術(shù)在濾池后一般可去除CODMn60～70％，再加上前處理去除35％，總?cè)コ士蛇_(dá)75～80％，較之常規(guī)處理加O3－BAC總?cè)コ鼵ODMn55～65％為高。因此在O3－BAC工藝中仍達(dá)不到要求時，高效去除CODMn的技術(shù)當(dāng)屬納濾。當(dāng)無機離子不高，主要去除有機物時可選與之相適應(yīng)的納濾膜。
納濾膜我國尚不能生產(chǎn)，國際上膜價格已逐漸下降。目前納濾裝置（與反滲透相當(dāng)）的投資約為600元/m3/d，超濾膜我國可生產(chǎn)且質(zhì)量不差，超濾裝置投資約為300元/m3/d，國外超濾裝置也需600元/m3/d。
納濾技術(shù)每m3水的運行費用需視原水水質(zhì)、膜清洗的耗藥費、水費、升壓0.8-1.0MPa所需電費以及占重要比重的膜價格與使用壽命而定。一般正常情況下納濾膜可使用2～3年，超濾膜約為3～5年。
3.5 關(guān)于凈化工藝中氨氮的去除
在具有預(yù)處理、常規(guī)處理、深度處理（O3-BAC）綜合工藝中，水中NH4+-N有可能在以下環(huán)節(jié)去除：
。1）在預(yù)加氯過程中氯與氨的化合或在生物預(yù)處理中得到去除；
。2）在混凝沉淀過程中去除以懸浮顆粒、膠體態(tài)存在的有機氮與氨氮；
（3）在濾池濾層中長有生物膜的砂粒層的生物降解作用；
（4）經(jīng)O3氧化得到充氧的水再流過生物碳層被生物降解；
。5）最后加氯消毒時部分氨被化合。
原水中氨氮經(jīng)過以上多級屏障得到去除，其中伴隨著NO2--N被生物氧化成NO3--N的作用。因此不用過分強調(diào)生物預(yù)處理的氨氮去除率，而采用諸如降低濾速、增加接觸時間、增加氣水比等耗費過大的代價來換取高氨氮去除率。只需充分發(fā)揮每一技術(shù)環(huán)節(jié)的生物作用（例如斜板上的生物膜等）就能較好地、全面地去除。
生物預(yù)處理可以有效降低氨氮（70%～90%）與去除部分CODMn（視不同填料約為5%～20%），能產(chǎn)生生物絮凝而減少混凝劑（約1/3）。但由于停留時間1～1.5h，構(gòu)筑物體積大、占地面積大，需投入適當(dāng)資金（100～120元/m3/d）。因此生物預(yù)處理適用于在只有常規(guī)處理工藝、原水氨氮較高、CODMn較高，當(dāng)采用生物預(yù)處理后整個工藝就能較好去除氨氮與CODMn，使出水達(dá)標(biāo)的情況。
當(dāng)有深度處理O3-BAC時，如氨氮并不很高（如小于3mg/L），可以不設(shè)生物預(yù)處理，采用預(yù)O3氧化（如上海周家渡水廠），使后續(xù)混凝沉淀過程、過濾濾料層與BAC發(fā)揮生物降解作用，有效去除氨氮。
消毒是給水處理工藝的的重要組成部分。氯消毒是國內(nèi)外最主要的消毒技術(shù)，美國自來水廠中約有94.5%采用氯消毒，中國據(jù)估計99.5%以上自來水廠采用氯消毒。但氯消毒近二十年受到很大挑戰(zhàn)，主要由于下面三個方面的原因：1）消毒副產(chǎn)物問題。越來越多的消毒副產(chǎn)物如三鹵甲烷、鹵乙酸、鹵代腈、鹵代醛等在飲用水中被發(fā)現(xiàn)。三鹵甲烷和鹵乙酸由于其強致癌性已成為控制的主要目標(biāo)，而且也分別代表了揮發(fā)性和非揮發(fā)性的兩類消毒副產(chǎn)物。美國專門有消毒劑和消毒副產(chǎn)物法（D/DBPs RULE）對氯消毒劑和消毒副產(chǎn)物進(jìn)行了規(guī)定，中國衛(wèi)生部《生活飲用水衛(wèi)生規(guī)范》和建設(shè)部新的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《城市供水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》也都準(zhǔn)備將消毒副產(chǎn)物增加到水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中。因此氯消毒副產(chǎn)物的控制十分關(guān)鍵。2）賈第蟲和隱孢子蟲的問題。由于兩蟲有抗氯性，特別是隱孢子蟲，氯消毒幾乎不起作用，因此采用新的有效的消毒方式以保證飲用水安全性十分必要。3）飲用水生物穩(wěn)定性問題。由于飲用水中生物可同化有機碳的存在，細(xì)菌能在管網(wǎng)中生長并形成生物膜，即使管網(wǎng)中余氯量很高也很難完全控制細(xì)菌的再生長，并對水質(zhì)和輸水管造成不利影響。
為了保證飲用水的安全性，包括微生物指標(biāo)和消毒副產(chǎn)物指標(biāo)將越來越嚴(yán)格，因此有必要對消毒技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)。目前可行的方法有：
4.消毒
4.1 優(yōu)化氯消毒
因為氯消毒是現(xiàn)階段的主體消毒技術(shù)，而且可以預(yù)計在短期內(nèi)不會有根本變化，因此對氯消毒進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化十分必要。手段包括：1）對清水池設(shè)計進(jìn)行改進(jìn)，以Ct10為設(shè)計和運行依據(jù)；2）以氯和氯胺消毒有機組合的方式；3）多點加氯；4）采用統(tǒng)合式IDDF模型作為氯消毒設(shè)計框架（Integrated Disinfection Design Frameworks）。
4.2 采用紫外線消毒
紫外線是指電磁波波長處于200 ～ 380 nm的光波，一般分為三個區(qū)，即UVA（315 ～ 380 nm）、UVB(315 ～ 280 nm)、UVC（200 ～ 280）。低于200 nm的遠(yuǎn)紫外線區(qū)域稱為真空紫外線，極易被水吸收，因此不能用于消毒。用于消毒的紫外線是UVC區(qū)，即波長為200～280nm的區(qū)域，特別是254nm附近。紫外線消毒機理與前面的氧化劑不同，是利用波長254nm及其附近波長區(qū)域?qū)ξ⑸顳NA 的破壞，阻止蛋白質(zhì)合成而使細(xì)菌不能繁殖。由于紫外線對隱孢子蟲的高效殺滅作用和不產(chǎn)生副產(chǎn)物，紫外線消毒在給水處理中顯示了很好的市場潛力。
紫外線的滅菌作用最早在20世紀(jì)初由英國學(xué)者貝納德和莫加報道，真正開始應(yīng)用為二十世紀(jì)六十年代。早期主要是低壓汞燈（LP），九十年代中壓汞燈（MP）和脈沖汞燈（P-UV）得到研究、應(yīng)用。
紫外線消毒技術(shù)在飲用水處理中的應(yīng)用自1993在美國Milwaukee市爆發(fā)隱孢子蟲病后倍受青睞年，因為氯消毒不能有效殺滅隱孢子蟲卵囊，而研究發(fā)現(xiàn)紫外線對隱孢子蟲卵囊有很好殺滅效果。而且在常規(guī)消毒劑量范圍內(nèi)（40 mJ/cm2）紫外線消毒不產(chǎn)生有害副產(chǎn)物，因此在西方發(fā)達(dá)國家應(yīng)用實例在近幾年增加十分迅速，特別是在小型水廠。為此國際紫外線協(xié)會（IUVA）在1999年成立。
美國對新技術(shù)在飲用水處理中的應(yīng)用歷來比較遲緩、保守，但對紫外技術(shù)的應(yīng)用則采取了出乎以外的快速行動。美國環(huán)保局在實驗室證實紫外消毒對隱孢子蟲的滅活有效后僅僅5年就批準(zhǔn)了紫外線消毒在飲用水中的應(yīng)用。大型水廠如西雅圖水廠今年將建成紫外消毒系統(tǒng)，紐約自來水廠計劃2006年建成紫外線消毒系統(tǒng)（見Water 21, 2004年第8期19－20頁）。
紫外線消毒的優(yōu)點有：1）對致病微生物有廣譜消毒效果、消毒效率高；2）對隱孢子蟲卵囊有特效消毒作用；3）不產(chǎn)生有毒、有害副產(chǎn)物；4）不增加AOC、BDOC等損害管網(wǎng)水質(zhì)生物穩(wěn)定性的副產(chǎn)物；5）能降低嗅、味和降解微量有機污染物；6）占地面積小、消毒效果受水溫、pH影響小。
紫外線消毒的缺點主要有：1）沒有持續(xù)消毒效果、需與氯配合使用；2）石英管壁易結(jié)垢，降低消毒效果；3）消毒效果受水中SS和濁度影響較大；4）被殺滅的細(xì)菌有可能復(fù)活；5）國內(nèi)使用經(jīng)驗較少。
4.3 采用二氧化氯和臭氧消毒
為了滅活兩蟲、減少氯代消毒副產(chǎn)物，采用二氧化氯和臭氧消毒成為新的選擇之一。二氧化氯有以下幾點優(yōu)點：1）殺菌效果好、用量少，作用快，消毒作用持續(xù)時間長，可以保持剩余消毒劑量；2）氧化性強，能分解細(xì)胞結(jié)構(gòu)，并能殺死孢子；3）能同時控制水中鐵、錳、色、味、嗅；4）受溫度和pH影響；5）不產(chǎn)生三鹵甲烷和鹵乙酸等副產(chǎn)物。臭氧消毒有以下優(yōu)點：1）殺菌效果好、用量少，作用快，2）能同時控制水中鐵、錳、色、味、嗅，3）不產(chǎn)生鹵代消毒副產(chǎn)物。因此二氧化氯消毒在我國某些水廠已經(jīng)開始得到應(yīng)用；臭氧消毒也在中水回用中有應(yīng)用。
但二氧化氯和臭氧消毒都有各自的缺點。二氧化氯消毒的缺點是：1）二氧化氯消毒產(chǎn)生無機消毒副產(chǎn)物亞氯酸根離子（ClO2-）和氯酸根離子（ClO3-），二氧化氯本身也有害，特別是在高濃度時，因此美國EPA消毒劑和消毒副產(chǎn)物法和我國建設(shè)部的《城市供水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（報批稿）對此都有規(guī)定。2）另外二氧化氯的制備、使用也還存在一些技術(shù)問題，二氧化氯發(fā)生過程操作復(fù)雜，試劑價格高或純度底，二氧化氯的運輸、儲藏的安全性較差，因此國內(nèi)盡管目前二氧化氯在小規(guī)模的給水廠有應(yīng)用，但大型水廠還未見使用的報道。
臭氧消毒的缺點是：臭氧分子不穩(wěn)定，易自行分解，在水中保留時間很短，小于30分鐘，因此不能維持管網(wǎng)持續(xù)的消毒效率，而且臭氧消毒產(chǎn)生溴酸鹽、醛、酮和羧酸類副產(chǎn)物，其中溴酸鹽在水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中有規(guī)定，醛、酮和羧酸類副產(chǎn)物部分是有害健康的化合物，部分使管網(wǎng)水生物穩(wěn)定性下降，因此臭氧消毒在使用中受到一定的限制。對于大、中型管網(wǎng)系統(tǒng)，采用臭氧消毒時必須依靠氯來維持管網(wǎng)中持續(xù)的消毒效果。
因此從發(fā)展的角度看，在氯、紫外線、二氧化氯和臭氧等主流消毒技術(shù)中，紫外線極其組合消毒技術(shù)由于其消毒效率高，不產(chǎn)生消毒副產(chǎn)物或產(chǎn)生的消毒副產(chǎn)物少在給水處理中將有很好的前途。
綜觀近年來在水源水質(zhì)日益惡化、水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)從嚴(yán)制定的情況下，給水深度處理工藝已初露萌芽，隨著試驗研究的進(jìn)展，對已有工程的認(rèn)真總結(jié)，加上國外技術(shù)的引進(jìn)，相信今后5年將得到蓬勃發(fā)展。給水工作者將能在廣闊的田野上辛勤勞動，努力工作，預(yù)望收獲豐收的果實，為人們喝上一口好水作出自己的貢獻(xiàn)。
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”
