[科普中国]-饮用水消毒技术

概述

饮用水消毒(Disinfection for drinking water)的目的是杀灭水中对人体健康有害的绝大部分病原微生物，其中包括细菌、病毒、原生动物等，以防止通过饮用水传染疾病。由于消毒处理并不能完全杀灭水中所有微生物，所以消毒处理是在达到饮用水水质微生物学标准的条件下，将饮用水导致的水介传染病的风险降到最低，达到完全可以接受的水平。

所谓灭菌(Sterilization)是指杀灭水中所有微生物的处理过程，而消毒是指杀灭水中对人体健康有害的绝大部分病原微生物、防止水介传染病、实现饮用水水质微生物学有关指标的处理过程。灭菌和消毒这两者的区别在于前者是杀灭水中所有微生物，后者是杀灭水中绝大部分微生物，可见两者区别主要是程度上不同。当然，消毒处理最好能达到完全灭菌，但实际上却不能实现完全灭菌，这受多种因素影响。尽管如此，消毒处理必须将饮用水导致的水介传染病的风险降至极低，其判明准则是消毒处理能达到饮用水水质微生物学有关标准。1

发展历史历史研究表明埃及人首先采用明矾去除水中的悬浮物。估计在文明开始时，人们就推荐将水煮沸后饮用。一份4000年前的古印度文件给出了最早的饮用水标准，指示在饮用不干净的水之前应将其煮沸，在日光下曝晒，将一块灼热的铜在水中浸泡数次，并采用土制容器过滤和冷却。据历史记载，波斯的法规规定饮用水必须储存在铜器或银器之内。希腊医师Hippocrates指出了水对健康的重要性，但他更着重于选择较佳的水源而不是对水的处理。公元8世纪，阿拉伯化学家Geber采用蒸馏法来净化水。公元11世纪，波斯医师Avicenna推荐旅行者要饮用布过滤后的水或开水。1627年，英国科学家F．Bacon发表了许多净化水的方法，包括渗滤、煮沸、蒸馏和混凝。

在18世纪80年代中期细菌致病理论建立之前，人们认为臭味是疾病传播的媒介，并据此假设发展水和污水消毒的实践。

19世纪下半叶英美出现了许多报道和专利，多涉及用电压、磁场、电流、氯、高锰酸钾和次氯酸处理水。人类主动地利用化学药剂杀菌消毒是从19世纪初开始的。一开始主要是氯系化合物的使用。如1820年漂白粉被发明后，人们将其用到饮用水消毒和感染创伤治疗上，效果良好。这是化学杀菌消毒法的第一个里程碑。此后人们在饮用水消毒剂方面又开发了第二代消毒剂二氯异氰脲酸和第三代消毒剂三氯异氰脲酸，它们目前仅用于小规模的消毒。二氧化氯被称做第四代杀菌消毒剂。

消毒技术生活饮用水的污染一般来自致病微生物及有害化学物质，生活饮用水消毒也只是消除致病微生物的污染。生活饮用水的消毒方法有以下几种：

(1)物理消毒

水的物理消毒可用加热、过滤、紫外线、辐射消毒等方法。煮沸最常用，简便易行，效果可靠，适于少量水处理。过滤的方法简单有效，但只是除菌而不是杀菌，常用的有砂滤、石棉滤板、纤维酯滤膜等。紫外线240～280纳米波段杀菌力最强，适于小量水处理。常用直流式与套管式紫外线消毒器。

(2)化学消毒

指用化学消毒剂进行水的消毒。国内、外常用的饮用水消毒剂仍以卤素为主，尤其是氯消毒剂。

①含氯制剂：含氯饮水消毒剂种类较多，如漂白粉、次氯酸钙、氯胺、二氯异氰尿酸钠等。由于水源水质不同，加氯量应根据需氯量试验来确定，经过混凝、沉淀、过滤的水或清洁的地下水，加氯量0．5～1．5毫克/升。水质较差则加1．0～2．5毫克/升(或1～4毫克/升)。加氯量是否适当，可请求当地疾病预防控制中心予以帮助。

②二氧化氯：二氧化氯被称为第四代消毒剂，是WHO推荐的处理饮用水最安全的化学药剂，是消毒剂的更新换代产品。在消毒、去味、除铁等许多方面都比氯效果好，而且不产生三氯甲烷类致癌物质。它消毒水时，受水温的影响很小，对劣质水的杀菌效果比氯更好。

③臭氧消毒：臭氧是一种强氧化剂，具有广谱高效杀菌作用。其杀菌速度比氯快600~3000倍。目前主要用于对饮水的消毒、空气消毒和食品的保鲜等。臭氧消毒方法，通常多以干燥空气或氧气通过臭氧发生器中的高压电场制备臭氧。消毒时，将溶有臭氧的吸收液与水充分混合即可。一般加臭氧量0．5～1．5毫克/升作用5分钟，水中保持剩余臭氧浓度应在0．1~0．5毫克/升，对于污染严重的水，加臭氧量应在3～6毫克/升。近年来有人研制了电解水的臭氧发生器，结构简单，体积小且重量轻，无噪声，产物中无有害的氯化物，可直接用于饮用水消毒。3