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。19世shi紀ji初chu隨sui著zhe飲yin用yong水shui開kai始shi進jin行xing消xiao毒du處chu理li，人ren們men有you效xiao殺sha滅mie了le飲yin用yong水shui中zhong的de大da腸chang杆gan菌jun和he釋shi放fang有you害hai物wu質zhi的de細xi菌jun，從cong而er保bao證zheng了le飲yin用yong水shui的de微wei生sheng物wu安an全quan性xing，大da大da降jiang低di了le人ren們men感gan染ran傷shang寒han
、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40年nian中zhong，數shu百bai種zhong對dui人ren體ti健jian康kang具ju有you潛qian在zai風feng險xian的de氯lv化hua消xiao毒du副fu產chan物wu被bei研yan究jiu者zhe發fa現xian。到dao目mu前qian為wei止zhi，為wei了le有you效xiao的de控kong製zhi這zhe些xie有you毒du副fu產chan物wu的de產chan生sheng，主zhu要yao的de途tu徑jing有you：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

降(jiang)低(di)源(yuan)水(shui)中(zhong)有(you)機(ji)前(qian)體(ti)物(wu)的(de)含(han)量(liang)是(shi)減(jian)少(shao)飲(yin)用(yong)水(shui)消(xiao)毒(du)副(fu)產(chan)物(wu)的(de)基(ji)礎(chu)。根(gen)據(ju)檢(jian)索(suo)文(wen)獻(xian)結(jie)果(guo)表(biao)明(ming)，減(jian)少(shao)消(xiao)毒(du)副(fu)產(chan)物(wu)前(qian)體(ti)物(wu)質(zhi)的(de)文(wen)獻(xian)較(jiao)多(duo)。目(mu)前(qian)去(qu)除(chu)消(xiao)毒(du)副(fu)產(chan)物(wu)的(de)前(qian)體(ti)物(wu)的(de)方(fang)法(fa)主(zhu)要(yao)有(you)強(qiang)化(hua)混(hun)凝(ning)技(ji)術(shu)、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—huoxingtanlianyongjishucaiquxianchouyangyanghuahouhuoxingtanxifudechuligongyi。zaihuoxingtanxifuzhongyoujixuyanghua，zengqianghuoxingtandexifuzuoyong。shuichulishiyonghuoxingtannengyouxiaodiquchuxiaofenziyoujiwu，danquchudafenziyoujiwuhennan，ershuizhongyoujiwudafenziwuzhijiaoduo
，suoyihuoxingtankongdebiaomianmianjijiangdebudaochongfenliyong，zhishichanshuizhouqisuoduan。ruozaitanqianhuotancengzhongtoujiachouyang，yifangmianhuishishuizhongdafenziyoujiwuzhuanhuaweixiaofenziyoujiwu
，gaibianqifenzijiegouxingtai，shihuoxingtanjiaoxiaokongxidedaochongfenliyongdekenengxingdadatigao
； 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、jinghuajishu，qiyuanlishishishuitongguomojiezhihenxiaodekongjing，shishuizhongyoujiwufenzijieliudaomodeyice，congerdadaojiangqicongshuixiangzhongquchudemude。moguolvjishucaiyonggaofenzimozuojiezhi，yifujianengliangzuotuidongli，duishuangzufenhuoduozufenrongyejinxingbiaomianguolvfenlidewulichulifangfa
，shishenduchulideyizhonggaoxiaoshouduan。mojishutongchangkefenweiweilv
、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2019年nian中zhong國guo城cheng鎮zhen水shui務wu行xing業ye發fa展zhan報bao告gao調tiao查zha顯xian示shi
，目mu前qian大da部bu分fen水shui廠chang消xiao毒du依yi然ran在zai采cai用yong氯lv消xiao毒du劑ji進jin行xing消xiao毒du
，但dan是shi氯lv化hua消xiao毒du會hui生sheng成cheng有you害hai消xiao毒du副fu產chan物wu

，所suo以yi

，為wei滿man足zu對dui飲yin用yong水shui安an全quan性xing的de要yao求qiu，人ren們men已yi經jing開kai始shi尋xun找zhao能neng取qu代dai氯lv消xiao毒du劑ji的de方fang法fa。被bei稱cheng之zhi為wei“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⁻deduxingwentijinxingledaliangyanjiu。yanjiubiaoming，yalvsuanyanhesuanyanjunnenggouyanghuadongwuherenleidexuesesu，daozhipinxuedefasheng，duidongwuyijirenleidexueyexunhuanxi
、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

yinyongshuizhonglvsuanyandequchujishuqijinweizhihanyoubaodao
，yincijiangdilvsuanyanzaiyinyongshuizhongcunzainongdudezuihaofangfajiushikongzhieryanghualvdeshengchanjishu
，shiqiwuranchengdujiangdaozuidi。

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：

該(gai)方(fang)法(fa)在(zai)堿(jian)性(xing)條(tiao)件(jian)下(xia)
，自(zi)身(shen)被(bei)氧(yang)化(hua)成(cheng)三(san)價(jia)鐵(tie)沉(chen)澱(dian)，同(tong)時(shi)將(jiang)亞(ya)氯(lv)酸(suan)鹽(yan)還(hai)原(yuan)為(wei)氯(lv)離(li)子(zi)的(de)方(fang)式(shi)
，可(ke)以(yi)在(zai)後(hou)續(xu)工(gong)藝(yi)被(bei)除(chu)去(qu)。該(gai)法(fa)迅(xun)速(su)
，是(shi)較(jiao)為(wei)理(li)想(xiang)的(de)去(qu)除(chu)方(fang)式(shi)。

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)。