平衡安全与健康：自来水消毒副产物的控制之道

消毒，作为自来水生产的“安全闸门”，能有效杀灭水中致病微生物，为饮水安全筑牢防线。但这一过程中伴随的消毒副产物生成问题，却成为保障饮水健康的潜在挑战——过量副产物可能对人体造成健康风险。如何在确保消毒效果的同时，科学控制消毒副产物生成？本文将从消毒工艺特性、控制技术路径及源头保障三个维度，解析其中的关键逻辑。

一、主流消毒工艺：效果与副产物的双重考量

不同消毒工艺的杀菌原理、适用场景存在差异，其副产物的种类与风险也各不相同。了解各工艺的特性，是精准控制副产物的基础。

1.1 氯化消毒：应用最广，副产物风险明确

以液氯、次氯酸钠为代表的氯化消毒，凭借杀菌效果稳定、成本低廉、操作简便等优势，成为全球应用最广泛的消毒技术。但其核心短板在于副产物生成——当氯与水中腐殖酸、富里酸等天然有机物反应时，会生成三卤甲烷（THMs）、卤乙酸（HAAs）等特征副产物。国际研究已证实，长期摄入过量的三卤甲烷和卤乙酸，可能增加致癌、致突变的健康风险，这也是氯化消毒工艺优化的核心靶点。

1.2 二氧化氯消毒：副产物更少，剂量控制是关键

二氧化氯作为强氧化剂，杀菌能力是氯的2-3倍，且消毒过程中与有机物反应性较低，副产物总量远少于氯化消毒。但该工艺存在特定风险点：若投加量过高或原水水质波动，可能生成亚氯酸盐和氯酸盐。其中，亚氯酸盐会干扰人体血液的输氧功能，尤其对婴幼儿影响更显著；氯酸盐则具有肾脏毒性，因此必须严格控制二氧化氯的投加剂量及反应条件。

1.3 臭氧消毒：杀菌高效，溴酸盐风险需警惕

臭氧消毒以杀菌速度快、无残留异味、能降解部分有机物等优势，在高端供水领域应用渐广。但其致命缺陷是溴酸盐的生成——当原水中含有溴离子时，臭氧会与之反应生成溴酸盐，而国际癌症研究机构已将溴酸盐列为2B类致癌物。此外，臭氧消毒缺乏持续杀菌能力，管网输送过程中需配合其他消毒方式，这也增加了工艺组合的复杂性。

二、多维度控制技术：从源头到末端的系统防控

控制消毒副产物生成并非单一环节的优化，而是涵盖预处理、消毒工艺、末端保障的系统工程。通过多技术协同，可实现“消毒效果最大化、副产物风险最小化”的平衡。

2.1 预处理强化：削减副产物“生成原料”

消毒副产物的生成依赖“消毒剂+前驱物（如有机物）”的反应，预处理阶段通过去除前驱物，可从源头降低副产物生成潜力，这是最经济高效的控制路径。

2.1.1 混凝沉淀优化：靶向去除大分子有机物

混凝沉淀是预处理的核心环节，通过选用适配的混凝剂（如聚合氯化铝、聚合硫酸铁），并优化投加量、搅拌强度、反应时间等参数，可使水中80%以上的大分子有机物（如腐殖酸）形成絮体沉淀。实践表明，当原水有机物含量超标时，通过将混凝剂投加量提升20%-30%、延长反应时间至15-20分钟，可使后续消毒副产物生成量降低30%-40%，为后续消毒工艺减压。

2.1.2 活性炭吸附：精准捕捉小分子有机物

针对混凝沉淀难以去除的小分子有机物，活性炭吸附是关键补充技术。活性炭发达的孔隙结构（比表面积可达1000-1500㎡/g）对有机物具有极强的吸附能力，尤其能去除导致副产物生成的关键前驱物。目前主流水厂多采用“石英砂过滤+活性炭吸附”的组合工艺，可使水中溶解性有机物去除率提升至60%以上，显著降低消毒副产物生成风险。

2.2 消毒工艺优化：精准调控降低反应风险

在预处理基础上，通过消毒参数精准控制及工艺组合创新，可进一步削减副产物生成。

2.2.1 消毒剂投加量动态调控

消毒剂投加量是平衡消毒效果与副产物生成的核心变量——投加不足易导致微生物超标，投加过量则会加剧副产物生成。当前先进水厂已普及“在线监测+自动投加”系统，通过实时监测原水浊度、有机物浓度（UV254指标）、微生物数量等参数，由控制系统自动计算并调整消毒剂投加量。例如，当原水有机物含量低于1mg/L时，氯投加量可控制在1-2mg/L；当含量升至3mg/L以上时，在强化预处理的同时，氯投加量仅提升至2.5-3mg/L，避免过量投加。

2.2.2 组合消毒工艺创新

单一消毒工艺难以兼顾效果与安全性，组合工艺成为行业主流选择。目前应用最成熟的是“臭氧预消毒+氯二次消毒”模式：臭氧先快速氧化分解水中部分有机物，破坏其与氯反应生成副产物的结构，同时杀灭大部分微生物；后续投加低剂量氯（仅为传统工艺的50%-60%），利用氯的持续杀菌性保障管网末端水质。该模式可使三卤甲烷生成量降低50%以上，同时解决臭氧无持续杀菌能力的缺陷。此外，“二氧化氯+紫外线”组合工艺在高溴离子原水地区应用广泛，可有效避免溴酸盐生成。

2.3 全链条保障：从水源到管网的风险防控

消毒副产物的控制需延伸至“源头-管网”全链条，通过水质保护减少前驱物引入。

2.3.1 水源地精准保护

水源地水质直接决定预处理难度与副产物生成潜力，是控制工作的“根”。通过划定一级、二级水源保护区，实施分级管控：一级保护区内严禁任何污染活动，拆除现有污染源；二级保护区内严控工业废水、生活污水排放，推广生态农业减少农药、化肥使用。例如，某流域通过退耕还林、建设生态缓冲带，使水源地水中腐殖酸含量从5mg/L降至2mg/L，消毒副产物生成量随之降低45%。

2.3.2 管网运维提质增效

管网老化、腐蚀会导致水中有机物含量升高，增加副产物二次生成风险。通过三大措施提升管网质量：一是定期开展管网检测，利用管道机器人排查腐蚀、泄漏点，对使用超30年的铸铁管、镀锌管全面更换；二是推广球墨铸铁管、PE管等耐腐蚀管材，降低管道溶出物污染；三是建立管网水质监测点，实时监测余氯、有机物含量，及时调整末端消毒策略，避免二次污染引发的副产物风险。

三、结语：系统思维守护饮水安全

自来水消毒副产物的控制，本质是“安全与健康”的平衡艺术。它既需要通过预处理强化、工艺优化等技术手段，精准削减副产物生成；更需要构建“水源保护-生产管控-管网运维”的全链条保障体系。随着水质监测技术的升级与工艺创新的推进，未来自来水消毒将实现“高效杀菌”与“低副产物风险”的深度融合，为公众提供更安全、更健康的饮用水保障。

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