孙宝雯

(山东省烟台市套子湾污水处理有限公司，山东 烟台264000)

1 引言

随着全球水资源需求量不断增加、水污染状况日益严重，再生水已成为解决水资源短缺问题的第二水源，经传统的混凝、沉淀、过滤、消毒等单元进行深度处理的过的市政污水是一种水量和水质均稳定的再生水来源。消毒作为污水处理厂深度处理的最后一步，在出水中存在的部分溶解性有机物可与消毒剂反应生成具有遗传毒性和细胞毒性的消毒副产物。市政再生水虽然主要用于城市杂用水、工业用水和农业用水，并不会直接用于人类饮用水，但再生水可通过皮肤途径和呼吸途径与人类接触，另外，再生水下渗或补充于地下水后，可经过地表径流、农业灌溉等途径间接被人体吸收[1]。因此市政再生水消毒技术以及处理过程中产生的消毒副产物造成的生态风险和健康风险已得到广泛关注。

2 市政再生水消毒技术

饮用水消毒技术的发展已有较长历时，但国内外针对污水消毒的研究起步较晚，对污水消毒风险的研究还不够系统深入。目前主要使用的消毒技术包括液氯、二氧化氯、臭氧和紫外线照射等。

液氯消毒是一种比较简便、安全而又廉价的方法，并且能够持续有效地灭活水传致病微生物，但自20世纪70年代以后，氯消毒产生的“三致”副产物引起了人们的广泛关注，单纯以氯作为消毒剂的消毒方法正逐渐退出历史舞台，开始寻求环境风险更低的替代方案。

二氧化氯具有强氧化性和强细胞壁穿透性，能够起到灭活微生物的作用，并且二氧化氯不会与污水中的有机物反应产生三卤甲烷等致癌物质。但二氧化氯具有不稳定性，必须现用现制，存在成本高、设备运行管理复杂等问题，限制其在我国市政再生水消毒中的广泛应用。

臭氧是一种强氧化剂，能氧化分解葡萄糖酶、破坏细胞器和DNA、RNA，使细菌灭活死亡。消毒效率高，不产生难处理或累积性残余物，但臭氧本身不稳定，有强烈的刺激性，并且投资大成本高，设备管理复杂。

紫外消毒是一种物理消毒方法，适当波长的紫外线能够破坏微生物细胞中的DNA或RNA分子结构，使细胞死亡，达到消毒目的。紫外消毒速度快、效率高，不影响水的理化性质，操作管理简便，易于实现自动化。但紫外消毒设备长期运行后易形成污垢膜，抑制紫外线投射，对其处理技术需要更深入的了解。近几十年来，紫外消毒比例逐年上升，将成为我国市政再生水最经济有效的消毒技术。

未来，紫外消毒与其他消毒技术的联合应用将更为重要，如活性碳吸附技术、膜分离技术以及光化学氧化技术等。需要由微生物水平向分子、基因水平发展消毒技术，生态友好型消毒技术将是最重要的发展方向之一。

3 市政再生水消毒副产物种类

目前，已有700多种消毒副产物(DBPs)被检出[2]，如三卤甲烷(THMs)、卤乙腈(HANs)、卤代酮(HKs)、卤乙酸(HAAs)、亚硝胺等。在这些消毒副产物中，THMs和HAAs是检出率最高也是研究最多的两类DBPs，其对哺乳动物细胞具有遗传毒性。THMs、HAAs和卤代酮已列入我国生活饮用水卫生标准(GB 5749－2006)；世界卫生组织规定了HANs限值；卤代硝基甲烷和HKs已被美国环保署列入优先控制DBPs。

再生水中DBPs的浓度与种类与水中溶解性有机质(包括难降解人工合成物质、天然有机物和微生物代谢产物等)的浓度和性质密切相关。微生物代谢产物中的多糖、腐殖酸、蛋白和DNA等有机物会与氯反应生成DBPs，天然有机物中的酮类、脂类和多烃类芳香结构可以与氯反应生成卤代中间产物，进而通过水解或脱羧作用生成小分子的DBPs[3]。另外，污水中的有机氮和氨浓度对再生水消毒过程中生成的DBPs的种类有很大影响，当污水处理厂硝化较差时，含氮DBPs(如N－亚硝基二甲胺)浓度大大增加[4]。

4 市政再生水消毒副产物毒性

通过对DBPs的大量研究得出，大部分DBPs可能具有生殖毒性和致癌性。THMs作为人类最早发现的DBPs种类，对其毒性研究较为充分。如果动物长期暴露于高剂量的三氯甲烷和一氯二溴甲烷中，其患肾癌和肝癌的风险増加；长期暴露在三溴甲烷和一氯二溴甲烷的动物，可能诱发大肠肿瘤，此外，一定剂量的THMs可诱导肾、肝细胞毒性，含溴的THMs对人体存在基因毒性[5]。HAAs作为水质标准控制的DBPs种类，研究表明，高剂量的二氯乙酸具有明显的神经毒性，高剂量二氯乙酸和三氯乙酸协同毒性可导致动物心脏畸形[5]。

HANs作为氯和氯胺消毒过程中浓度较高的一类DBPs，具有较强的急性遗传毒性、致突变毒性和慢性细胞毒性。HANs的细胞毒性大约是HAAS的100倍、THMs的150倍，遗传毒性约为HAAS的4倍、THMs的13倍。世界卫生组织在《饮用水水质准则第三版》中规定饮用水中二溴乙腈的限值为70μg/L、二氯乙腈的限值为20μg/L。卤代硝基甲烷作为一类新兴DBPs，虽尚未被列为饮用水安全控制指标，但已有研究表明，卤代硝基甲烷对沙口氏菌和CHO细胞均具有基因毒性，会直接引起DNA损伤[5]。

经消毒的再生水中，N－亚硝基二甲胺作为强致癌物质是检出浓度最高的一类亚硝胺，其产生的慢性毒性作用可导致肺癌、肝癌和神经系统的损伤，美国环保署认为当N－亚硝基二甲胺浓度达到0.7ng/L时就会产生致癌作用，其致癌风险远高于THMs等常规控制的DBPs，已将N－亚硝基二甲胺列为优先控制污染物。

5 结论

再生水是我国水资源综合利用的一项重要措施，其中消毒是保证再生水安全的前提条件。目前再生水消毒技术主要依照给水消毒原理，尚不能解决实际生产中遇到的所有问题，消毒效果并不理想，再生水消毒亟需建立自己的规范。氯化消毒技术虽然成本便宜、技术成熟，但氯会与污水中残留的复杂多样的溶解性有机物反应生成卤代烃等消毒副产物，具有致癌和致突变性。未来需要在深入认识再生水消毒副产物产生机理的基础上，不断改进污水处理和消毒技术，严格管控消毒副产物环境风险，推进市政再生水的可持续应用。