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生活饮用水消毒

摘要: 生活饮用水消毒是预防肠道传染病的重要措施之一。公元前二千年埃及壁画即有关于水处理图案。公元前240年左右，我国《吕氏春秋·本味篇》记载：饮水须“九沸九度”。

生活饮用水消毒是预防肠道传染病的重要措施之一。公元前二千年埃及壁画即有关于水处理图案。公元前240年左右，我国《吕氏春秋·本味篇》记载：饮水须“九沸九度”。公元98年，罗马Frontinus发表关于水的供应和处理工程资料。1578年，李时珍著《本草纲目》中载有 “雨后水浑，须擂桃杏仁澄之”的净水方法。1627年，英国人发表用过滤、蒸馏、凝聚和沉淀等措施净化水的报告。到1910年前后，各国才开始用含氯消毒剂和臭氧消毒生活饮用水。

饮用水微生物学卫生标准，各国皆有规定。我国《生活饮用水卫生标准》中规定“细菌总数： 1ml水中不超过100个;大肠菌群数： 1L水中不超过3个(见“消毒效果生物鉴定法”条)。水中细菌总数愈多，愈有利于病原菌存活，受污染可能性亦愈大; 大肠杆菌的出现，则标志水源最近受粪便污染。一般水源多易遭受污染，故需经消毒后才可达到上述《标准》要求。

饮用水消毒有物理法和化学法两类。物理消毒常用者为煮沸消毒法; 化学消毒常用者为氯化消毒法。

煮沸煮沸为最古老而效果可靠的饮用水消毒法。水加热至100℃，即可将其中肠道致病菌全部杀灭; 破坏肉毒杆菌毒素需煮沸4～20min; 杀灭炭疽杆菌芽胞，则需煮沸15 min以上。

过滤水的过滤除菌常用有砂滤装置和陶质滤器。砂滤装置系于滤器中自下而上铺以细砂、粗砂、石砾、小卵石等滤料制成。一般，成熟期砂滤装置的除浊率可达99%; 除菌率在95～98%。陶质滤器系以硅藻土或未上釉陶瓷制成的空心滤器，其状似烛(见“过滤除菌”条)。此类滤器选用型号适宜可将水中细菌全部去除。石棉板滤器与纤维酯薄膜滤器虽亦可滤除水中细菌，但过滤时需加压，装置较复杂，多于特殊条件下使用。饮用水过滤装置易堵塞，需定期清洗以保持通过的水量。

紫外线照射 紫外线照射清水，剂量为16，000μW·s/cm²时，可杀灭大肠杆菌或伤寒杆菌99.99%以上。因水中杂质、溶解的盐类与有机物均可显著降低其穿透力，故消毒前应洁治处理(见“紫外线消毒”条)。常用紫外线水消毒器有直流式与套管式两类。直流式紫外线水消毒器(见图1)用30W灯管一支，每小时可处理约2000L水，微生物杀灭率为99.99%; 套管式紫外线水消毒器(见图2)使水沿外管壁形成薄层以受更充分照射，用30W灯管一支，每小时约获得150L无菌水。

图1 直流式紫外线水消毒器

1.水流入口 2.分流板 3.紫外线灯 4.反光罩 5.出口

图2 套管式紫外线水消毒器

1.水流入口 2.出口

氯化消毒 用氯或含氯消毒剂处理称氯化消毒，为目前集体供水中最普遍的消毒方法。最早所用消毒剂为漂白粉。目前用于饮用水消毒的含氯消毒剂较多，除氯本身外，常用的无机化合物有漂白粉、次氯酸钙、次氯酸钠等; 有机化合物有氯胺T、氯胺B、氯胺C、清水龙、氯溴三聚异氰酸、二氯异氰尿酸钠等。无机化合物作用较快，但不稳定; 有机化合物性质稳定，但作用较慢。

含氯消毒剂的使用量，按有效氯计算。加氯量 (有效氯)愈多，接触时间愈长，消毒效果愈好。加氯量多少可根据浓时积，即余氯浓度(mg/L)和消毒接触时间(min)的乘积调整。余氯系指经氯化消毒作用一定时间后水中剩余的氯，分为游离性余氯(HOCl，OCl-)和结合性余氯(NH2Cl，NHCl2，NCl3)。两者之和称总余氯。结合性余氯较游离性余氯杀菌作用弱，故所需浓时积高。消毒时，游离性余氯不低于0.3mg/L，接触时间不少于5min。生活用水消毒，若水源无严重污染，夏秋季可采用浓时积6～12(按游离性余氯计算，下同);冬春季可提高至12～18。

氯化消毒时，水的理化条件可影响效果。氯溶于水中可形成次氯酸或次氯酸根。次氯酸的杀菌效果较次氯酸根强数10倍。当水的pH为7.0时，未解离的次氯酸可占73%左右，pH愈高，次氯酸解离为次氯酸根愈多，杀菌作用亦愈弱。反之，水的pH愈低，杀菌作用愈好。消毒时水温升高，氯的杀菌作用也随之增加。一般0～5℃时杀灭一定量大肠杆菌所需时间较20～25℃时长3倍。有机杂质既消耗有效氯，又可包藏细菌，故混浊的水应先经沉淀和过滤，再行氯化消毒。

目前国内各城市自来水厂多以液氯消毒，均用单位时间内定量投加法。我国卫生部于1976年颁发的《生活饮用水卫生标准》中规定“游离性余氯：在接触30min后应不低于0.3mg/L。集中式给水，除出厂水应符合上述要求外，管网末稍水不低于0.05mg/L”。由于水源水质多不相同，加氯量应根据试验结果确定。一般经混凝、沉淀和过滤的水，或清洁的地下水，加氯量介于0.5～1.5mg/L。如水质较差，加氯量应增至1.0～2.5mg/L。对严重污染的水，可采取折点加氯消毒法，即根据其折点计算加氯量。折点系指在氯化消毒中，水内还原物质与氯胺等刚好全部氧化，游离性余氯开始随继续加入的氯量呈正比上升时余氯曲线上所呈现的转折点(见图3)。不同质量的水有不同的折点。加氯量超过其折点，杀菌作用可大为加强，但须用二氧化硫或活性炭脱氯后再饮用。若使管网末稍水保持足够余氯量，可用结合性余氯消毒法。此法所需余氯(结合性)含量，应为一般消毒法所需余氯(游离性)的2倍以上，接触时间不少于2h。消毒时，先在水中加氨，充分混合后再加氯。氯与氨一般按2∶1至5∶1的量加入。也可先行氯化消毒，待水出厂时再加氨。

农村或小城镇分散供水时，井水可直接于井内消毒，泉、河、湖、塘中的水则须将水置于缸或池中进行消毒。一般加氯量要求能在作用30min后游离性余氯不低于0.3～0.5mg/L。目前使用最普遍药物为漂白粉。消毒时，按测定的需氯量加入漂白粉澄清液，经一定接触时间后，用联邻甲苯胺法或碘量法测定余氯量，以确定是否达到要求。消毒次数应根据水源水质、用水量和余氯量变化适当安排。一般夏秋季每日2～3次，冬春季1次。为减少每日消毒的繁琐手续，可采用持续加氯消毒法，即于井或水缸内放置含有漂白粉容器。容器可因地制宜选用钻有小孔的塑料袋、竹筒或陶瓷罐。取水时水被振荡，氯液不断由小孔溢出，使水中经常保持一定余氯。容器中药量可为每次消毒需氯量的20～30倍。一次放入可持续消毒10～20d。肠道传染病流行季节处理被污染井水，也可用超氯量消毒法。超氯量消毒的加氯量比常氯量消毒大5～10倍。投入消毒剂后，待10～12h再用水，此时余氯大部消失。若需紧急用水，可于作用15～60min后，按每毫克余氯加3.5mg硫代硫酸钠，进行脱氯处理。

图3 加氯消毒折点曲线

臭氧消毒 此法的研究始于1892年，1906年法国尼斯建成第一个城市自来水臭氧消毒装置，目前不少国家对此法的研究给予一定重视。消毒时，微生物与水中有机物和无机还原性物质均可消耗臭氧，因此臭氧需要量仅可通过实测求得。剩余臭氧量的测定，可于投加臭氧后5～10min进行。一般臭氧的投加量应以使剩余臭氧能达0.1～0.5mg/L为准。对较清洁的水，臭氧投加量为0.5～1.0mg/L作用5～10min;严重污染的水，投加量可增至3～6mg/L。

臭氧多以干燥空气或氧气通过臭氧发生器中高压电场制备，此类无声放电制备法仅可使1～5%的氧分子变为臭氧，此种含部分臭氧的气体称臭氧化气。臭氧化气无法贮存运送，只可于现场边制备边使用。为提高臭氧化气利用率，应有使其与水充分混和的投配装置。常用有：①微孔扩散器(见图4)，臭氧化气经微孔扩散板分散成小气泡与水充分混合; ②涡轮喷射器(见图5)，消毒时叶轮旋转，形成局部负压，吸入臭氧化气和水，使充分混合; ③乳化搅拌器(见图6)，水与臭氧化气通入接触柱下部，被电动搅拌器快速旋转形成的负压吸入搅拌器内，乳化混合;④水射器(见图7)，由水的射流作用产生负压，吸入臭氧化气，与水乳化混和。

近年为改进臭氧消毒的应用，曾有报告以全卤化烃(八个以上碳链)作为吸收液制备臭氧，并将产生的臭氧随吸收液加压贮存于钢瓶中。消毒时，将溶有臭氧的吸收液与水混合即可。吸收液易与水分离，可回收再次使用。

臭氧消毒作用较氯快，效果受pH、温度和有机物影响小，且可去除色、臭、味及部分有害物质，增加溶解氧，改善水质。但臭氧于水中可迅速分解，无剩余消毒作用，不能防止配水系统再污染。因消毒时需有复杂设备，费用较高，故使用受到一定限制。

其他高铁酸盐消毒饮用水无不良臭味。适应pH范围较广，并可去除硫臭，但杀菌作用不如含氯消毒剂，且易潮解失效。其他如有机碘、含溴化合物与电解银等饮水消毒剂，虽有报告，但因各有弱点，尚未大规模推广使用。