飲用水消毒是飲用水淨化過程中的最後一個環節，也是和人體健康最直接相關的技術單元。19shijichusuizheyinyongshuikaishijinxingxiaoduchuli
，renmenyouxiaoshamieleyinyongshuizhongdedachangganjunheshifangyouhaiwuzhidexijun
，congerbaozhengleyinyongshuideweishengwuanquanxing
，dadajiangdilerenmenganranshanghan、霍亂等水傳播疾病的概率。以美國為例，飲用水消毒後使得霍亂、傷寒和阿米巴痢疾的發病率分別下降了 90%
、80%和50%。但是, 從1974年 Rook 和 Bellar等研究發現使用氯氣作為消毒劑時，不僅會對水的嗅覺、味覺造成影響，還可產生一類化合物——三鹵甲烷(THMs)。至此

，人們便開始了對飲用水中消毒副產物的研究，在隨後的應用中，越來越多對人體健康具有潛在風險的消毒副產物被發現。

飲用水消毒副產物(disinfection by-products, DBPs)是使用消毒劑對飲用水消毒時, 水中含有天然有機物與消毒劑發生反應後生成的化合物。最初 DBPs 主要是指用氯進行消毒所產生的化合物

，但隨著消毒方法的不斷進步
，消毒劑的種類也在不斷增加，DBPs 涵蓋的範圍也大大增加。本文結合相關參考文獻，對現階段常見的氯化消毒、二氧化氯消毒的消毒副產物產生原因及其控製措施進行分析探討。

1 氯化消毒

氯化消毒是應用時間最久且範圍最廣泛的消毒方式。常用的化學藥劑有液氯、次氯酸鈉
、漂白粉和漂粉精 (次氯酸鈣) 等(deng)。它(ta)們(men)的(de)消(xiao)毒(du)殺(sha)菌(jun)機(ji)製(zhi)基(ji)本(ben)相(xiang)同(tong)

，主(zhu)要(yao)靠(kao)水(shui)解(jie)產(chan)物(wu)次(ci)氯(lv)酸(suan)，次(ci)氯(lv)酸(suan)的(de)強(qiang)氧(yang)化(hua)性(xing)會(hui)導(dao)致(zhi)微(wei)生(sheng)物(wu)細(xi)胞(bao)中(zhong)的(de)酶(mei)被(bei)氧(yang)化(hua)且(qie)阻(zu)止(zhi)微(wei)生(sheng)物(wu)細(xi)胞(bao)的(de)蛋(dan)白(bai)質(zhi)被(bei)合(he)成(cheng)而(er)導(dao)致(zhi)微(wei)生(sheng)物(wu)死(si)亡(wang)，從(cong)而(er)實(shi)現(xian)了(le)消(xiao)毒(du)。但(dan)與(yu)此(ci)同(tong)時(shi)
，強(qiang)氧(yang)化(hua)型(xing)也(ye)導(dao)致(zhi)次(ci)氯(lv)酸(suan)與(yu)原(yuan)水(shui)中(zhong)有(you)機(ji)物(wu)發(fa)生(sheng)加(jia)成(cheng)、取代和氧化等反應，生成大量消毒副產物。

隨著水汙染的日益加劇，水源水中的有機汙染物，特別是天然有機物(NOM)不僅是造成色度
、異臭味
、配水管腐蝕和沉澱物的原因物質，也是目前常規氯化消毒副產物的前體物。DBPs產生的內因是水中存在前提物(前提物指水中能生成消毒副產物的有機物)
，外因是氯化消毒
，其產生量與加氯量及接觸時間成正比。當氯加入原水中時，與水中的NOM反應生成氯仿，一

、二及三氯代乙酸以及其它的氮化消毒副產物(若水中含一定量的溴化物，氯會將溴化物氧化成氫溴酸，再與NOM 反應生成對應的溴化消毒副產物)。NOM在氯化消毒過程中與氯作用，不但增加氯耗，影響消毒效果，而且生成多種對人體有害的氯化消毒副產物。 有機物與氯作用的一般反應式為：氯+ (Br或I⁻) +前提物(NOM)=鹵仿+其它鹵化物。

在隨後的40nianzhong，shubaizhongduirentijiankangjuyouqianzaifengxiandelvhuaxiaodufuchanwubeiyanjiuzhefaxian。daomuqianweizhi
，weileyouxiaodekongzhizhexieyoudufuchanwudechansheng
，zhuyaodetujingyou：使用氯消毒過程中產生各種 DBPs，為了有效的控製這些有毒副產物的產生，一般采用 3 種方法：去除消毒副產物的前驅物
； 去除消毒過程中已經產生的消毒副產物
； 采用替代消毒劑和新的消毒方式。

1.1去除消毒副產物的前驅物

jiangdiyuanshuizhongyoujiqiantiwudehanliangshijianshaoyinyongshuixiaodufuchanwudejichu。genjujiansuowenxianjieguobiaoming，jianshaoxiaodufuchanwuqiantiwuzhidewenxianjiaoduo。muqianquchuxiaodufuchanwudeqiantiwudefangfazhuyaoyouqianghuahunningjishu
、臭氧-活性炭技術
、膜技術等。

①強化混凝技術是現有工藝上的改造和強化、改善絮凝條件
，提高常規混凝工藝有機物的去除率。有研究學者在對高藻原水預臭氧強化混凝除藻特性研究中發現
，強化混凝(Enhan - ced Coagulation) 可提高對於有機物的去除效率, 而增進混凝來去除消毒副產品前體物，且預臭氧強化混凝對消毒副產物控製效果明顯優於常規混凝。

②臭氧—活huo性xing炭tan聯lian用yong技ji術shu采cai取qu先xian臭chou氧yang氧yang化hua後hou活huo性xing炭tan吸xi附fu的de處chu理li工gong藝yi。在zai活huo性xing炭tan吸xi附fu中zhong又you繼ji續xu氧yang化hua，增zeng強qiang活huo性xing炭tan的de吸xi附fu作zuo用yong。水shui處chu理li使shi用yong活huo性xing炭tan能neng有you效xiao地di去qu除chu小xiao分fen子zi有you機ji物wu，但dan去qu除chu大da分fen子zi有you機ji物wu很hen難nan，而er水shui中zhong有you機ji物wu大da分fen子zi物wu質zhi較jiao多duo，所suo以yi活huo性xing炭tan孔kong的de表biao麵mian麵mian積ji將jiang得de不bu到dao充chong分fen利li用yong，致zhi使shi產chan水shui周zhou期qi縮suo短duan。若ruo在zai炭tan前qian或huo炭tan層ceng中zhong投tou加jia臭chou氧yang，一yi方fang麵mian會hui使shi水shui中zhong大da分fen子zi有you機ji物wu轉zhuan化hua為wei小xiao分fen子zi有you機ji物wu，改gai變bian其qi分fen子zi結jie構gou形xing態tai，使shi活huo性xing炭tan較jiao小xiao孔kong隙xi得de到dao充chong分fen利li用yong的de可ke能neng性xing大da大da提ti高gao； 另ling一yi方fang麵mian可ke使shi大da孔kong內nei與yu炭tan表biao麵mian的de有you機ji物wu得de到dao氧yang化hua分fen解jie

，減jian輕qing活huo性xing炭tan的de負fu擔dan，使shi活huo性xing炭tan能neng充chong分fen吸xi附fu未wei被bei氧yang化hua的de有you機ji物wu，從cong而er達da到dao水shui質zhi深shen度du淨jing化hua的de目mu的de。

③膜過濾技術是一種高效分離
、濃縮
、提純
、淨jing化hua技ji術shu，其qi原yuan理li是shi使shi水shui通tong過guo膜mo介jie質zhi很hen小xiao的de孔kong徑jing，使shi水shui中zhong有you機ji物wu分fen子zi截jie留liu到dao膜mo的de一yi側ce

，從cong而er達da到dao將jiang其qi從cong水shui相xiang中zhong去qu除chu的de目mu的de。膜mo過guo濾lv技ji術shu采cai用yong高gao分fen子zi膜mo作zuo介jie質zhi，以yi附fu加jia能neng量liang作zuo推tui動dong力li
，對dui雙shuang組zu分fen或huo多duo組zu分fen溶rong液ye進jin行xing表biao麵mian過guo濾lv分fen離li的de物wu理li處chu理li方fang法fa，是shi深shen度du處chu理li的de一yi種zhong高gao效xiao手shou段duan。膜mo技ji術shu通tong常chang可ke分fen為wei微wei濾lv、超濾
、納濾和反滲透等。Siddiqui 等的研究表明，納濾膜對三鹵甲烷前體物和鹵乙酸前體物有較高去除率, 分別到了 97%和94%。

1.2去除消毒過程中已經產生的消毒副產物

該方法是去除消毒副產物最直接的方法
，主要有活性炭吸附、吹脫法、膜法
、光催化和高級氧化技術等。研究表明
，在常規水處理工藝流程中投加粉狀活性炭

，能吸附去除水各種有機汙染物(副產物前驅物和副產物本身)
，使其致突變活性成陰性。鹵代有機物華消毒副產物的絕對主體，而在現有分析技術所能定量的鹵代有機物中三鹵甲烷和鹵代乙(占氯化消毒副產物的80%。兩者均具有揮發性
，因此可采用吹脫法或曝氣法。Xu等[12]究表明，紫外線也可以短時間內有效的降解氯化消毒副產物，N-亞硝基吡咯烷和N-亞磺在呱啶在5m in內降解率達到99%。零價鐵/TiO₂
，對三氯甲烷也有較高的去除率，當鐵屑與TiO₂, 質量之比為97:3、pH為6.0時, 水中三氯甲烷的去除率可以達到85%以上。

3采用替代消毒劑和新的消毒方式

根據2019nianzhongguochengzhenshuiwuxingyefazhanbaogaotiaozhaxianshi，muqiandabufenshuichangxiaoduyiranzaicaiyonglvxiaodujijinxingxiaodu
，danshilvhuaxiaoduhuishengchengyouhaixiaodufuchanwu，suoyi


，weimanzuduiyinyongshuianquanxingdeyaoqiu，renmenyijingkaishixunzhaonengqudailvxiaodujidefangfa。beichengzhiwei“第四代”廣譜殺菌消毒劑的二氧化氯作為新型飲用水殺菌劑脫穎而出。二氧化氯的氧化性極強， 是氯氣的 2.7倍。其菌作用是通過在水中分解出的氯氣穿透細胞壁，使蛋白質變性而實現的。使用二氧化氯飲用水的殺菌劑，每升水中隻需加含 3%的二氧化氯的水溶液 0.4毫克就可使殺菌率達3%以上。同時二氧化氯對水中的汙染物
，如氰化物、硫化物、酚類、胺類等有分解作月
，可以除去有機胺類、有機硫化物所引起的水質異味。

二氧化氯消毒

近年來
，ClO₂ 作為高效消毒劑和氧化劑已在飲用水處理中獲得了廣泛應用。自2006被寫入新的《生活飲用水衛生標準》之後
，ClO₂在水消毒中的應用便蓬勃興起，國家無鹽信息中心預測，中國將是全球範圍內最大的 ClO₂ 潛在消費市場。與氯化消毒相比，10₂消毒產生的有機消毒副產物較少，且ClO₂的消毒副產物主要是無機消毒副產物：ClO₂⁻ClO₃⁻。國內外學者對ClO₂⁻及ClO₃⁻的de毒du性xing問wen題ti進jin行xing了le大da量liang研yan究jiu。研yan究jiu表biao明ming，亞ya氯lv酸suan鹽yan和he酸suan鹽yan均jun能neng夠gou氧yang化hua動dong物wu和he人ren類lei的de血xue色se素su
，導dao致zhi貧pin血xue的de發fa生sheng，對dui動dong物wu以yi及ji人ren類lei的de血xue液ye循xun環huan係xi
、生殖係統產生生物學負麵效應。

亞氯酸鹽的形成途徑主要有三種：第一種是原料轉化不完全或非定量投加，特別是亞酸鹽法製備二氧化氯時； 第二種是二氧化氯在水中發生氧化反應生成亞氯酸鹽，這是亞酸鹽最主要的形成途徑； 最後一種是二氧化氯自身發生歧化反應和光催化分解反應時形。亞氯酸鹽的形成量和二氧化氯的消耗量是成正相關規律的。

氯酸鹽在二氧化氯處理飲用水過程中不能通過發生氧化反應生成，它的產生主要來源二氧化氯生產過程中的原料汙染(原料中存在少量的液氯會產生氯酸鹽)[19]。因此
，反應添加量的有效監測和生產技術的改善能夠有效提高二氧化氯的產量和減少氯酸鹽的形20.另外二氧化氯自身在水解、光解等衰變反應中分解生成        造成( 超標的險。同時以二氧化氯消毒副產物的產生原因可得知，其控製策略主要從兩方麵入手：源控製和產物去除。

2.1 源頭控製

源頭控製主要包含水源水水質控製和二氧化氯發生技術控製。其中保護水資源、提高飲用水水源水質首當其衝。去除水中消毒副產物的前體物以減少消毒劑的使用。消毒劑的使用量與飲用水中所含有的天然有機物(消毒副產物的前體物) 的(de)量(liang)成(cheng)正(zheng)比(bi)。飲(yin)用(yong)水(shui)中(zhong)亞(ya)氯(lv)酸(suan)鹽(yan)和(he)氯(lv)酸(suan)鹽(yan)的(de)含(han)量(liang)則(ze)在(zai)一(yi)定(ding)程(cheng)度(du)上(shang)取(qu)決(jue)於(yu)消(xiao)毒(du)劑(ji)二(er)氧(yang)化(hua)氯(lv)的(de)使(shi)用(yong)量(liang)
，因(yin)此(ci)減(jian)少(shao)水(shui)中(zhong)天(tian)然(ran)有(you)機(ji)物(wu)的(de)含(han)量(liang)能(neng)夠(gou)降(jiang)低(di)二(er)氧(yang)化(hua)氯(lv)消(xiao)毒(du)劑(ji)的(de)使(shi)用(yong)量(liang)
，進(jin)而(er)降(jiang)低(di)飲(yin)用(yong)水(shui)中(zhong)亞(ya)氯(lv)酸(suan)鹽(yan)和(he)氯(lv)酸(suan)鹽(yan)的(de)含(han)量(liang)。另(ling)外(wai)通(tong)過(guo)改(gai)進(jin)二(er)氧(yang)化(hua)氯(lv)發(fa)生(sheng)器(qi)的(de)生(sheng)產(chan)工(gong)藝(yi)和(he)生(sheng)產(chan)設(she)備(bei)，改(gai)善(shan)生(sheng)產(chan)條(tiao)件(jian)
，提(ti)高(gao)二(er)氧(yang)化(hua)氯(lv)發(fa)生(sheng)純(chun)度(du)和(he)原(yuan)料(liao)的(de)轉(zhuan)化(hua)率(lv)
，也(ye)可(ke)減(jian)少(shao) ClO₂⁻和ClO₃⁻的產生。

2.2 產物去除

飲(yin)用(yong)水(shui)中(zhong)氯(lv)酸(suan)鹽(yan)的(de)去(qu)除(chu)技(ji)術(shu)迄(qi)今(jin)為(wei)止(zhi)罕(han)有(you)報(bao)道(dao)，因(yin)此(ci)降(jiang)低(di)氯(lv)酸(suan)鹽(yan)在(zai)飲(yin)用(yong)水(shui)中(zhong)存(cun)在(zai)濃(nong)度(du)的(de)最(zui)好(hao)方(fang)法(fa)就(jiu)是(shi)控(kong)製(zhi)二(er)氧(yang)化(hua)氯(lv)的(de)生(sheng)產(chan)技(ji)術(shu)，使(shi)其(qi)汙(wu)染(ran)程(cheng)度(du)降(jiang)到(dao)最(zui)低(di)。

亞氯酸鹽是主要的消毒副產物
，目前已知的研究方向有通過投加合適的還原劑把它還原成Cl⁻
，從而消除它的毒性。常用的還原方法有：①硫代硫酸鈉法：利用亞硫酸根離子還原去除亞氯酸根離子。其反應式為：

去除亞氯酸根的效率取決於硫代硫酸鈉的濃度、水體的pH和接觸時間
，在pH=5.0~6.5的條件下亞硫酸根的去除效率較高。其優點在於不會有ClO₃⁻的生成。②二價鐵鹽法

，用二價可溶性鐵鹽作還原劑去除ClO₂⁻； 國內外學者對二價鐵鹽去除亞氯酸根都有深入研究。亞鐵(Fe²⁺)與亞氯酸根的化學計量關係式如下：

gaifangfazaijianxingtiaojianxia，zishenbeiyanghuachengsanjiatiechendian，tongshijiangyalvsuanyanhaiyuanweilvlizidefangshi，keyizaihouxugongyibeichuqu。gaifaxunsu，shijiaoweilixiangdequchufangshi。

3 結論及展望

就目前自來水廠消毒工藝來看
，氯化消毒仍在消毒市場中占據很大的份額，但是其副產物的“三致”作用越來越受到重視，隨著原水水質下降及健康意識的提高，傳統氯化消毒的消毒效力有限、消毒副產物安全性、運輸安全性等問題日漸凸顯。且目前各種研究DBPs 控製工藝因技術、成(cheng)本(ben)等(deng)方(fang)麵(mian)的(de)限(xian)製(zhi)

，往(wang)往(wang)效(xiao)果(guo)也(ye)不(bu)顯(xian)著(zhu)。尤(you)其(qi)是(shi)在(zai)水(shui)源(yuan)水(shui)汙(wu)染(ran)問(wen)題(ti)越(yue)來(lai)越(yue)嚴(yan)重(zhong)，水(shui)中(zhong)有(you)機(ji)物(wu)質(zhi)逐(zhu)漸(jian)增(zeng)多(duo)的(de)今(jin)天(tian)，氯(lv)化(hua)消(xiao)毒(du)給(gei)飲(yin)用(yong)水(shui)安(an)全(quan)帶(dai)來(lai)重(zhong)大(da)隱(yin)患(huan)。氯(lv)化(hua)消(xiao)毒(du)的(de)替(ti)代(dai)消(xiao)毒(du)劑(ji)已(yi)成(cheng)為(wei)近(jin)年(nian)來(lai)飲(yin)用(yong)水(shui)安(an)全(quan)領(ling)域(yu)的(de)熱(re)點(dian)。

二氧化氯(ClO₂) 作為一種具有高效廣譜的殺菌效果
、作用持久
、在水中的擴散速度塊與滲透能力強的強氧化劑消毒劑
，它與有機汙染物發生的主要是氧化反應而不是取代反，所以在淨水過程中幾乎不產生 THMs 等有機鹵化物，同時還能夠有效去除水中的鐵
、後、臭味和色度、藻類

、酚類及硫化物等。與氯相比

，二氧化氯消毒產生有機消毒副產物分，其主要副產物為無機消毒副產物：ClO₂⁻和 ClO₃⁻。其通常是原料流失及原水水質造我的，因此提高氯酸鈉的原料轉化率，注意二氧化氯的投加量應適量

，可有效降低 ClO₂⁻ClO₃⁻的(de)量(liang)。隻(zhi)要(yao)采(cai)用(yong)適(shi)當(dang)的(de)控(kong)製(zhi)措(cuo)施(shi)，一(yi)般(ban)不(bu)會(hui)出(chu)現(xian)超(chao)標(biao)現(xian)象(xiang)。同(tong)時(shi)，要(yao)想(xiang)徹(che)底(di)解(jie)決(jue)飲(yin)雨(yu)水(shui)中(zhong)消(xiao)毒(du)副(fu)產(chan)物(wu)的(de)問(wen)題(ti)，除(chu)了(le)更(geng)換(huan)新(xin)型(xing)消(xiao)毒(du)劑(ji)之(zhi)外(wai)，更(geng)重(zhong)要(yao)的(de)是(shi)要(yao)從(cong)水(shui)源(yuan)保(bao)護(hu)入(ru)手(shou)，從(cong)原(yuan)頭(tou)上(shang)控(kong)製(zhi)汙(wu)染(ran)物(wu)的(de)排(pai)放(fang)，這(zhe)才(cai)是(shi)控(kong)製(zhi)消(xiao)毒(du)副(fu)產(chan)物(wu)的(de)最(zui)根(gen)本(ben)途(tu)徑(jing)。