“希望這篇文章能推動(dòng)消毒副產(chǎn)物、生物穩(wěn)定性研究在中國(guó)的開(kāi)展，同時(shí)引起人們對(duì)其它美國(guó)給水研究新動(dòng)態(tài)(臭氧氧化、高級(jí)氧化、膜技術(shù)、嗅味控制)的重視。”
--解躍峰1995年于清華大學(xué)
解躍峰老師回憶道：
在整理辦公室時(shí)，我偶然間翻到了這篇塵封二十九載的文章。那時(shí)的我，尚是一名年輕的博士后，剛剛被聘任為助理教授，還未曾在賓夕法尼亞州立大學(xué)留下講課的足跡，學(xué)術(shù)生涯正蓄勢(shì)待發(fā)。在我的導(dǎo)師王占生教授的引薦下，我在給水深度處理研究會(huì)的年會(huì)上，針對(duì)美國(guó)給水處理的最新進(jìn)展以及中國(guó)水處理領(lǐng)域未來(lái)趨勢(shì)進(jìn)行了展望與分享。而這篇承載著那段寶貴記憶的文章，也被收錄進(jìn)了《全國(guó)給水深度處理研究會(huì)1995年年會(huì)論文集》之中。
90年代以來(lái)，隨著飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高和水源水質(zhì)的相對(duì)惡化，美國(guó)環(huán)保局和美國(guó)給水水廠協(xié)會(huì)資助了大量有關(guān)新的水處理工藝和技術(shù)的研究項(xiàng)目。本文扼要地綜述90年代以來(lái)美國(guó)給水研究的新動(dòng)態(tài)。
1 消毒副產(chǎn)物的控制
氯消毒作為一種穩(wěn)定、有效、經(jīng)濟(jì)的消毒工藝，是給水處理中最主要的消毒工藝。但是，自70年代以來(lái)，人們?cè)诼认舅需b定出大量的消毒副產(chǎn)物——鹵代化合物。這些消毒副產(chǎn)物包括眾所周知的三鹵甲烷和近年來(lái)新鑒定出來(lái)的鹵代乙酸、鹵代乙腈、鹵代丙酮及鹵代乙醛。毒理學(xué)試驗(yàn)表明，許多消毒副產(chǎn)物對(duì)人具有致癌作用。因此，美國(guó)環(huán)保局去年頒布了“消毒劑與消毒副產(chǎn)物”法規(guī)與“信息收集法”初稿。其中消毒劑與消毒副產(chǎn)物法規(guī)將影響供水25人以上的所有水廠。
三鹵甲烷和鹵乙酸產(chǎn)生來(lái)源于氯和水中腐植質(zhì)的反應(yīng)。它們的控制手段有：
①前體的去除；
②不同消毒劑的應(yīng)用；
③消毒副產(chǎn)物的去除。
前體的去除是消毒副產(chǎn)物的主要控制手段。前體去除的主要工藝有混凝、活性碳吸附、生物處理與膜分離技術(shù)。消毒工藝的更新包括氯氨消毒、臭氧消毒和二氧化氯消毒等。消毒副產(chǎn)物的去除工藝主要有活性炭吸附。其中，最為有效的手段是前體的去除。美國(guó)環(huán)保局建議的最佳工藝包括強(qiáng)化混凝、活性炭吸附及膜分離。替代消毒劑的應(yīng)用具有一定的局限性，即消毒性能的降低和新的消毒副產(chǎn)物的生成。
亞氯酸鹽主要來(lái)源于二氧化氯消毒，應(yīng)用臭氧處理含溴離子的原水將產(chǎn)生溴酸鹽。亞氯酸鹽和溴酸鹽這兩項(xiàng)指標(biāo)是美國(guó)環(huán)保局對(duì)給水工業(yè)中盲目選用二氧化氯及臭氧消毒來(lái)避免三鹵甲烷及鹵乙酸的一種對(duì)策。
2 水的生物穩(wěn)定性
盡管水中消毒副產(chǎn)物控制是給水界的一個(gè)主要問(wèn)題，水中致病菌的控制仍然是消毒副產(chǎn)物控制的前題。近年來(lái)有研究表明高劑量的投氯已不再是管網(wǎng)致病菌的最有效和最實(shí)用的技術(shù)。水中營(yíng)養(yǎng)物是致病菌繁殖的基本條件。控制營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)對(duì)于控制致病菌在管網(wǎng)的繁殖、氯的投加及消毒副產(chǎn)物具有主要意義。
近年來(lái)BDOC（生物可降解的溶解有機(jī)碳）和AOC（生物可同化有機(jī)炭）是水中營(yíng)養(yǎng)物控制的兩個(gè)常用指標(biāo)。盡管BDOC和AOC具有一定的相關(guān)性，但它們具有不同的物理意義和應(yīng)用范圍。BDOC測(cè)定水中生物可降解溶解有機(jī)碳，一般用來(lái)評(píng)價(jià)水的可生物處理性。AOC測(cè)定水中細(xì)菌繁殖勢(shì)，用來(lái)評(píng)價(jià)管網(wǎng)中水的生物穩(wěn)定性。一般來(lái)講，AOC<50μg/1時(shí)，可認(rèn)為該水生物穩(wěn)定，少量加氯就可控制細(xì)菌在管網(wǎng)中大量繁殖；AOC>50μg/1時(shí)，可認(rèn)為該水生物不穩(wěn)定，即使大量投氯，細(xì)菌也可能在管網(wǎng)中大量繁殖。研究表明，管網(wǎng)中大腸桿菌數(shù)目和AOC濃度相關(guān)。
通常情況下，臭氧氧化增加水中AOC濃度，從而導(dǎo)致生物不穩(wěn)定的出水。生物處理是控制出水AOC濃度的主要手段，生物活性炭及生物填料常常用來(lái)處理臭氧氧化后生物不穩(wěn)定水。即使是普通的快濾池，人們也可以在填料表面發(fā)現(xiàn)或多或少的生物膜。取消預(yù)加氯，適當(dāng)減少反沖洗次數(shù)或用不加氯水反沖洗是助成普通快濾池填料（砂子、無(wú)煙煤）表面生物膜形成的有利條件。而對(duì)于人們普遍擔(dān)心的過(guò)濾中生物穿透問(wèn)題，適當(dāng)?shù)姆礇_洗就可以解決。
總之，控制得當(dāng)?shù)纳锾幚砉に嚳梢杂行Ы档退袪I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，提高水的生物穩(wěn)定性，從而控制管網(wǎng)中細(xì)菌的后繁殖問(wèn)題。降低水中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，使投氯量相對(duì)減少，從而降低水中消毒副產(chǎn)物的生成而不影響水的微生物指標(biāo)。
3 臭氧化的應(yīng)用
近年來(lái)臭氧化在美國(guó)給水工業(yè)中的應(yīng)用迅猛增加。臭氧不僅是一種強(qiáng)有效的消毒劑，同時(shí)是一種強(qiáng)有效的氧化劑。臭氧消毒對(duì)于水中病毒、賈第蟲(chóng)和隱孢子蟲(chóng)的滅活十分有效。同時(shí)，臭氧氧化對(duì)于去除和控制水中消毒副產(chǎn)物、嗅味、色度、鐵錳、合成有機(jī)物十分有效，同時(shí)臭氧氧化也可以提高混凝效果，與生物處理結(jié)合時(shí)可以去除水中總有機(jī)碳及其它難生物降解物質(zhì)。由于臭氧價(jià)格昂費(fèi)，臭氧化一般用來(lái)解決多種水質(zhì)問(wèn)題，而不用來(lái)解決單一的水質(zhì)問(wèn)題。
與氯一樣，臭氧氧化也會(huì)產(chǎn)生多種臭氯副產(chǎn)物。在含溴離子水中，臭氧氧化會(huì)產(chǎn)生溴代三鹵甲烷、溴代鹵乙酸及溴酸。由于溴酸的強(qiáng)致癌性，美國(guó)環(huán)保局“消毒劑與消毒副產(chǎn)物”法規(guī)規(guī)定其最大污染濃度為10ug/1，這一指標(biāo)使臭氧化在含溴離子水中的應(yīng)用受到致命打擊，原因是一般的水處理工藝對(duì)溴離子及溴酸處理沒(méi)有明顯效果。同時(shí)臭氧會(huì)與水中腐殖質(zhì)反應(yīng)，生成醛類、酮酸及有機(jī)酸。其中一些副產(chǎn)物具有一定的致癌與致突性。這些副產(chǎn)物和其它未被鑒定臭氧副產(chǎn)物也是臭氧化水后生物不穩(wěn)定性的主要因素。所以，目前認(rèn)為臭氧氧化不宜用于溴離子濃度高的原水中，同時(shí)臭氧氧化后應(yīng)緊跟生物處理以及在進(jìn)入管網(wǎng)之前，添加氯或氯胺消毒劑。
4 其它
高級(jí)氧化：
高級(jí)氧化（advanced oxidation）作為一種強(qiáng)有效的氧化工藝在給水工業(yè)中普遍引起重視。氫氧自由基（·OH）的產(chǎn)生是高級(jí)氧化的基本條件。給水處理中一般產(chǎn)生自由基的方式有臭氧/過(guò)氧化氫、臭氧/紫外線、過(guò)氧化氫/紫外線、臭氧/二氧化鈦。研究表明，高級(jí)氧化可以有效控制水中嗅味、色度、難降解物質(zhì)及消毒副產(chǎn)物前體。
膜分離：
近年來(lái)膜技術(shù)在美國(guó)給水界發(fā)展迅速。膜技術(shù)可以用來(lái)有效的去除水中消毒副產(chǎn)物前體及其它有機(jī)物和微生物。在去年公布的“消毒劑及消毒副產(chǎn)物”法規(guī)（初稿）中，對(duì)于消毒副產(chǎn)物控制，膜技術(shù)是其中三種最佳現(xiàn)有工藝之一。隨著膜技術(shù)的發(fā)展和普遍使用，膜的價(jià)格已大幅度降低，在某些情況下膜分離的價(jià)格低于活性炭吸附。膜分離作為一種水中有機(jī)物及微生物去除的新工藝，將對(duì)給水處理產(chǎn)生重要影響。
嗅味去除：
近年來(lái)美國(guó)給水界對(duì)水中嗅味物質(zhì)的鑒定、控制和去除進(jìn)行了大量研究。通過(guò)色/質(zhì)聯(lián)機(jī)分離，地表水中引起魚(yú)腥味、土腥味兩種物質(zhì)被鑒定為土臭素和2-甲基異莰醇。通過(guò)色譜分析，人們可以對(duì)嗅味物質(zhì)準(zhǔn)確定量，從而能有效地尋找新的處理工藝。研究表明，臭氧氧化及活性炭吸附是去除這兩種嗅味物質(zhì)的有效手段。水中藻類的繁殖和死亡是這兩種嗅味物質(zhì)的主要來(lái)源。對(duì)于其它嗅味物質(zhì)的控制和去除，美國(guó)給水界也做了大量研究。
5 結(jié)論
消毒副產(chǎn)物和水的生物穩(wěn)定性是美國(guó)給水界近年來(lái)重要的研究方面。現(xiàn)行消毒副產(chǎn)物法規(guī)的頒布，將對(duì)世界衛(wèi)生組織飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)及世界各發(fā)達(dá)國(guó)家的飲水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生重要的影響。除清華大學(xué)在鹵乙酸及生物穩(wěn)定性方面做了不少開(kāi)創(chuàng)性工作外，消毒副產(chǎn)物和生物穩(wěn)定性的研究工作在中國(guó)很少報(bào)導(dǎo)。希望這篇文章能推動(dòng)消毒副產(chǎn)物、生物穩(wěn)定性研究在中國(guó)的開(kāi)展，同時(shí)引起人們對(duì)其它美國(guó)給水研究新動(dòng)態(tài)（臭氧氧化、高級(jí)氧化、膜技術(shù)、嗅味控制）的重視。
