發布日期：2022-04-17 點擊率：37
飲用水安全是國家公共衛生安全體系的重要組成部分，與人民身體健康和社會穩定氣息相關。2006年我國頒布了生活飲用水衛生標準（GB5749-2006），與1985年的舊標準相比，水質指標由35項增加至106項，特別是微生物指標由2項增至6項（總大腸菌群、耐熱大腸菌群、大腸埃希菌、菌落總數、賈第鞭毛蟲和隱孢子蟲等微生物）。
目前常用的消毒方法包括：氯氣、二氧化氯、臭氧、超聲波等，但均存在或多或少的弊端；因此，如何滿足新的生活飲用水標準、優化供水工藝、加快技術革新也是眾多供水企業所面臨的現實問題。
1、常規消毒工藝及不足
目前常用的消毒方法包括：氯氣、二氧化氯、臭氧、紫外線（Ultraviolet，UV）和光催化劑等。
1.1 氯消毒
氯氣（Cl2）消毒是一種歷史悠久的消毒技術，雖然近年來涌現了多種新興技術，但加氯消毒仍然在水廠廣泛使用，且Cl2滅活致病性原生動物的探究也報道較早。
雖然Cl2對水中細菌、病毒等微生物有較好的殺滅作用，但對水中隱孢子蟲和賈第蟲的消毒效果不佳（CT值必須高達7200mg·min/L以上，才能獲得較好的滅活效果，但同時又會產生消毒副產物濃度高的弊端）。另外，Cl2在飲用水消毒過程中存在著諸多安全隱患和健康風險，比如Cl2極易和水中的微量有機物反應，產生三氯甲烷、鹵乙酸、四氯化碳等致癌物質。因此，Cl2滅活水中隱孢子蟲和賈第蟲等致病性寄生蟲的研究逐漸淡出人們的視野。
1.2 二氧化氯消毒
二氧化氯（ClO2）具有：水中難分解、在較寬的pH值范圍消毒效果穩定，且消毒效果遠優于加氯消毒等優勢；因此，近年來越來越多的國家和地區逐漸認識、接受并實際使用ClO2消毒技術。Ruffell等人利用動物感染和試管脫囊技術評價了ClO2對隱孢子蟲卵囊的Iowa變種的滅活效果，結果顯示，在pH值為8.0，要達到99%的滅活率。
1.3 臭氧消毒
臭氧作為一種新型消毒劑，已經在水處理領域中開始被廣泛使用。高級氧化過程能夠產生大量的高活性羥基自由基，能夠將有機物氧化或碳化為水、二氧化碳和無機酸；除此之外，臭氧對水中的微生物（細菌、病毒和原生動物等）也有極好的消毒效果。
冉治霖等利用熒光活體染色法研究了臭氧滅活水中隱孢子蟲和賈第蟲的滅活效能，并對機理進行了探討，pH值為中性條件，投加初始濃度為3.0mg/L的臭氧，反應時間7min，滅活率可達到99.9%；究其原因可能是高級氧化產生的羥基自由基可破壞的細胞結構、引起細胞膜通透性畸變、裂解，致使細胞器外泄，引起細胞凋亡。
Facile報道了pH值6-8 范圍內、CT值為11.8-12.4（mg·min）/L之間，水中致病性寄生蟲的滅活率可達到99%。雖然臭氧技術對去除水中難降解有機物和致病性微生物非常有效，但運行成本昂貴，且其本身特有的高自降解性，也決定了其無法成為水廠消毒的主流工藝。
1.4 超聲消毒
李紹峰等在（頻率19.8kHz，超聲功率151W，溫度為20℃）范圍內，對水中隱孢子蟲的滅活效果和機理進行了研究，發現濁度的影響較大，1.13NTU時滅活率可達94.7%；而空化作用產生的機械剪切力可破壞細胞膜，引起細胞質外流，達到滅活效果。
冉治霖等探討了有機物、無機離子濃度等因素對超聲滅活賈第蟲的影響，也證實了濁度為影響超聲滅活效果的主要因素。雖然超聲消毒具有其高效、無消毒副產物二次污染等優勢，但同樣高耗能、成本高，無法大規模使用。
1.5 紫外消毒
紫外線（UV）對于水中病原微生物（比如：隱孢子蟲和賈第蟲）的消毒十分有效，UV在水中的消毒方式有：水中浸沒式和平行懸浮式。波長、功率、懸浮距離、照射時間等是影響消毒效果的主要因素。作用機理主要是核酸（DNA）的最大吸收波長（254nm），DNA能夠吸收高能量紫外輻射，引起相鄰的堿基錯位，形成嘧啶二聚體（pyrimidine dimer），抑制或阻礙核酸復制和蛋白表達，導致細胞凋亡。
Bukhari等人探討了中壓汞燈對水中隱孢子蟲的滅活效果進行了研究，結果顯示紫外光的劑量為19mJ/cm2時，隱孢子蟲的滅活率可達到99.99%；但由于顆粒的庇護作用，“兩蟲”的滅活效率會受到影響，石英套管的結垢問題，光復活現象一定程度上限制了UV消毒的使用范圍。
可看出紫外消毒具有：消毒速度快、效率高，不影響水的物理性質和化學成分、不增加水的臭和味，操作簡單、便于管理、易于實現自動化等優勢；但常規汞燈紫外消毒電耗較大，壽命短，浸水式構造復雜，汞二次污染等不足，迫切需要一種新型的替代技術。
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