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淺談飲用水生物穩(wěn)定性和凈水工藝對有機(jī)物去除
[摘要]飲用水中的有機(jī)物容易引起水質(zhì)污染，是危害人體健康的重要因素。飲用水生物穩(wěn)定性是關(guān)系到有機(jī)物滋生的內(nèi)在因素，凈水工藝是通過水廠處理的外在途徑達(dá)到消除有機(jī)物的目的，兩者構(gòu)成去除有機(jī)物的兩個(gè)重要方面。[關(guān)鍵詞]有機(jī)物 水質(zhì)污染 生物穩(wěn)定性 凈水工藝
隨著社會的高速與城市化進(jìn)程的加速，水資源危機(jī)已經(jīng)成為繼石油危機(jī)之后人類所面臨的第二大危機(jī)。目前在我國，隨著，特別是有機(jī)化工、石油化工、醫(yī)藥、農(nóng)藥、殺蟲劑及除草劑等生產(chǎn)工業(yè)的迅速發(fā)展，有機(jī)化合物的產(chǎn)量和種類不斷增加，各種生產(chǎn)廢水和生活污水未達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)就直接進(jìn)入水體，水源水質(zhì)污染問題日趨嚴(yán)重。然而，現(xiàn)有條件下的水廠廣泛使用的傳統(tǒng)制水工藝已很難達(dá)到日益提高的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求，飲用水的安全性因而引起人們的普遍關(guān)注。
〉有直接的威脅；（2）部分有機(jī)物為消毒副產(chǎn)物的前體物質(zhì)，在加氯消毒過程中可形成具有毒性的鹵代有機(jī)化合物，進(jìn)而危害人體健康；（3）飲用水中的可生物降解有機(jī)物將對給水管網(wǎng)和管網(wǎng)水質(zhì)產(chǎn)生危害。這其中的第三類危害已成為近年來的關(guān)注熱點(diǎn)。
世界衛(wèi)生組織在1996年對歐洲的277起水生疾病的調(diào)查表明，由于管網(wǎng)系統(tǒng)微生物再生長而導(dǎo)致的水生疾病占43％，我國對供水量占全國42.44％的36個(gè)城市調(diào)查結(jié)果表明：出廠水中細(xì)菌總數(shù)僅為6.6個(gè)/L，而在管網(wǎng)水中已上升到29.2個(gè)/L。
常規(guī)凈水工藝中，一般采用加氯消毒并保持管網(wǎng)內(nèi)一定的余氛含量來控制細(xì)菌生長，但現(xiàn)有研究表明部分細(xì)菌或大腸桿菌在經(jīng)過氯消毒過程后，能在管網(wǎng)中修復(fù)、重新生長；并且當(dāng)出廠水中營養(yǎng)物質(zhì)濃度足夠高時(shí)，即使加大投氯量，也很難抑制細(xì)菌的生長。大量針對給水管網(wǎng)內(nèi)生物膜的生長、管網(wǎng)水細(xì)菌再生長和大腸桿菌爆發(fā)的研究表明：出廠水中存在可生物降解有機(jī)物（BOM）是管網(wǎng)中異養(yǎng)細(xì)菌重新生長的主要原因，并為此提出了飲用水生物穩(wěn)定性的概念。
二、生物穩(wěn)定性的概念、指標(biāo)與給水管網(wǎng)中的細(xì)菌生長機(jī)制
�。ㄒ唬└拍钆c指標(biāo)
飲用水生物穩(wěn)定性是指飲用水中可生物降解有機(jī)物支持異養(yǎng)細(xì)菌生長的潛力，即當(dāng)有機(jī)物成為異養(yǎng)細(xì)菌生長的限制因素時(shí)，水中有機(jī)營養(yǎng)基質(zhì)支持細(xì)菌生長的最大可能性。當(dāng)前，一般采用可同化有機(jī)碳（AOC）和生物可降解溶解性有機(jī)碳（BDOC）作為飲用水生物穩(wěn)定性的主要評價(jià)指標(biāo)。越來越多的研究與試驗(yàn)證明，AOC和BDOC作為衡量飲用水中可生物降解有機(jī)物含量的指標(biāo)與飲用水管網(wǎng)中細(xì)菌生長有著密切的關(guān)系。只有控制出廠水中的AOC與BDOC的含量達(dá)到一定的限值，才能有效的防止管網(wǎng)中細(xì)菌的再生長。
�。ǘ┥锓�(wěn)定性與給水管網(wǎng)中的細(xì)菌生長機(jī)制
研究表明，飲用水生物穩(wěn)定性高，則表明水中細(xì)菌生長所需的有機(jī)營養(yǎng)物含量低，細(xì)菌不易在其中生長；反之，飲用水生物穩(wěn)定性低，則表明水中細(xì)菌生長所需的有機(jī)營養(yǎng)物含量高，細(xì)菌容易在其中生長。自來水及其管網(wǎng)中細(xì)菌的生長（再生長）按其來源看，可分為三類：其一，出廠水中含有較多的細(xì)菌進(jìn)入管網(wǎng)而引起自來水中細(xì)菌的增加；其二， 管網(wǎng)中細(xì)菌的生長繁殖引起的自來水中細(xì)菌的增加；最后，管網(wǎng)中外源細(xì)菌的進(jìn)入。而在出廠水正常消毒與管網(wǎng)狀況良好的情況下，第2點(diǎn)是引起自來水及其管網(wǎng)中細(xì)菌生長的主要途徑。
一般認(rèn)為有機(jī)基質(zhì)的含量是影響其生長的主要因素，因此減少水中可生物降解有機(jī)物的含量將對控制異養(yǎng)細(xì)菌的生長起到?jīng)Q定性的作用。
三、現(xiàn)有的凈水工藝中的有機(jī)物去除機(jī)制
如前面所述，由于飲用水中的有機(jī)物在管網(wǎng)破壞、水質(zhì)污染以及最終的人體健康上存在著眾多的危害，為了減少飲用水中有機(jī)物的含量，減小其危害性，人們必須在如何控制和去除上狠下工夫。其中，凈水工藝便是實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的控制和去除的重要環(huán)節(jié)。在此，列舉目前應(yīng)用較為廣泛的一些凈水工藝，簡單探討一下其相應(yīng)的去除機(jī)制。
�。ㄒ唬┏Ｒ�(guī)及其強(qiáng)化工藝
現(xiàn)有水廠常規(guī)凈水工藝一般由混凝、沉淀（澄清）、過濾和加氯消毒四部分組成，形成于上世紀(jì)初，已有百年，目前仍被廣泛采用。然而，常規(guī)工藝處理出水在水質(zhì)生物穩(wěn)定性方面難以確保，因此有機(jī)物去除效果較差。
（二）生物（預(yù)）處理
飲用水生物處理是指借助于微生物群體的新陳代謝活動，對水中的有機(jī)污染物以及氨氮、硝酸鹽、亞硝酸鹽的有效去除。生物氧化對有機(jī)物的去除機(jī)理包括：（l）微生物對小分子有機(jī)物的直接降解；（2）微生物胞外酶對大分子有機(jī)物的分解作用；（3）生物吸附絮凝作用。目前，采用生物氧化（預(yù)）處理技術(shù)可有效地去除溶解性有機(jī)物，提高出廠水的生物穩(wěn)定性，并可減少后續(xù)消毒劑的用量，因而已成為給水處理中備受關(guān)注的工藝方法。
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活性炭屬于一種多孔疏水性吸附劑，其具有發(fā)達(dá)的細(xì)孔結(jié)構(gòu)和巨大的比表面積，有機(jī)物的極性與分子大小是活性炭對有機(jī)物去除的主要影響因素；溶解度小、親水性差、極性弱、分子不大的有機(jī)物較易被活性炭吸附�；钚蕴课街饕糜陲嬘盟纳疃忍幚恚芯堪l(fā)現(xiàn)活性炭對中小分子量有機(jī)物具有了強(qiáng)吸附能力，因而對AOC和BDOC有著良好去除作用。
綜合以上所言，生物穩(wěn)定性和凈水工藝是關(guān)系到飲用水安全性的兩個(gè)重要方面。為了適應(yīng)更快以及城市化進(jìn)程加快的趨勢，眼下應(yīng)在技術(shù)研究上狠下工夫，通過先進(jìn)凈水工藝的研究應(yīng)用，提高飲用水的生物穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)開發(fā)處理出有機(jī)營養(yǎng)基質(zhì)含量低、在給水管網(wǎng)中不會引起異養(yǎng)菌再生長的生物穩(wěn)定性飲用水。
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