90年代以來，隨著飲用水水質標準的不斷提高和水源水質的相對惡化，美國環保局和美國給水水廠協會資助了大量有關新的水處理工藝和技術的研究項目。本文扼要地綜述90年代以來美國給水研究的新動態。

氯消毒作為一種穩定、有效、經濟的消毒工藝，是給水處理中最主要的消毒工藝。但是，自70年代以來，人們在氯消毒水中鑒定出大量的消毒副產物——鹵代化合物。這些消毒副產物包括眾所周知的三鹵甲烷和近年來新鑒定出來的鹵代乙酸、鹵代乙腈、鹵代丙酮及鹵代乙醛。毒理學試驗表明，許多消毒副產物對人具有致癌作用。因此，美國環保局去年頒布了“消毒劑與消毒副產物”法規與“信息收集法”初稿。其中消毒劑與消毒副產物法規將影響供水25人以上的所有水廠。

三鹵甲烷和鹵乙酸產生來源于氯和水中腐植質的反應。它們的控制手段有：

①前體的去除；

②不同消毒劑的應用；

③消毒副產物的去除。

前體的去除是消毒副產物的主要控制手段。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。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。美國環保局建議的最佳工藝包括強化混凝、活性炭吸附及膜分離。替代消毒劑的應用具有一定的局限性，即消毒性能的降低和新的消毒副產物的生成。

亞氯酸鹽主要來源于二氧化氯消毒，應用臭氧處理含溴離子的原水將產生溴酸鹽。亞氯酸鹽和溴酸鹽這兩項指標是美國環保局對給水工業中盲目選用二氧化氯及臭氧消毒來避免三鹵甲烷及鹵乙酸的一種對策。

盡管水中消毒副產物控制是給水界的一個主要問題，水中致病菌的控制仍然是消毒副產物控制的前題。近年來有研究表明高劑量的投氯已不再是管網致病菌的最有效和最實用的技術。水中營養物是致病菌繁殖的基本條件。控制營養物質對于控制致病菌在管網的繁殖、氯的投加及消毒副產物具有主要意義。

近年來BDOC（生物可降解的溶解有機碳）和AOC（生物可同化有機炭）是水中營養物控制的兩個常用指標。盡管BDOC和AOC具有一定的相關性，但它們具有不同的物理意義和應用范圍。BDOC測定水中生物可降解溶解有機碳，一般用來評價水的可生物處理性。AOC測定水中細菌繁殖勢，用來評價管網中水的生物穩定性。一般來講，AOC<50μg/1時，可認為該水生物穩定，少量加氯就可控制細菌在管網中大量繁殖；AOC>50μg/1時，可認為該水生物不穩定，即使大量投氯，細菌也可能在管網中大量繁殖。研究表明，管網中大腸桿菌數目和AOC濃度相關。

通常情況下，臭氧氧化增加水中AOC濃度，從而導致生物不穩定的出水。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處理臭氧氧化后生物不穩定水。即使是普通的快濾池，人們也可以在填料表面發現或多或少的生物膜。取消預加氯，適當減少反沖洗次數或用不加氯水反沖洗是助成普通快濾池填料（砂子、無煙煤）表面生物膜形成的有利條件。而對于人們普遍擔心的過濾中生物穿透問題，適當的反沖洗就可以解決。

總之，控制得當的生物處理工藝可以有效降低水中營養物質，提高水的生物穩定性，從而控制管網中細菌的后繁殖問題。降低水中營養物質，使投氯量相對減少，從而降低水中消毒副產物的生成而不影響水的微生物指標。

近年來臭氧化在美國給水工業中的應用迅猛增加。臭氧不僅是一種強有效的消毒劑，同時是一種強有效的氧化劑。臭氧消毒對于水中病毒、賈第蟲和隱孢子蟲的滅活十分有效。同時，臭氧氧化對于去除和控制水中消毒副產物、嗅味、色度、鐵錳、合成有機物十分有效，同時臭氧氧化也可以提高混凝效果，與生物處理結合時可以去除水中總有機碳及其它難生物降解物質。由于臭氧價格昂費，臭氧化一般用來解決多種水質問題，而不用來解決單一的水質問題。

與氯一樣，臭氧氧化也會產生多種臭氯副產物。在含溴離子水中，臭氧氧化會產生溴代三鹵甲烷、溴代鹵乙酸及溴酸。由于溴酸的強致癌性，美國環保局“消毒劑與消毒副產物”法規規定其最大污染濃度為10ug/1，這一指標使臭氧化在含溴離子水中的應用受到致命打擊，原因是一般的水處理工藝對溴離子及溴酸處理沒有明顯效果。同時臭氧會與水中腐殖質反應，生成醛類、酮酸及有機酸。其中一些副產物具有一定的致癌與致突性。這些副產物和其它未被鑒定臭氧副產物也是臭氧化水后生物不穩定性的主要因素。所以，目前認為臭氧氧化不宜用于溴離子濃度高的原水中，同時臭氧氧化后應緊跟生物處理以及在進入管網之前，添加氯或氯胺消毒劑。

高級氧化：

高級氧化（advanced oxidation）作為一種強有效的氧化工藝在給水工業中普遍引起重視。氫氧自由基（·OH）的產生是高級氧化的基本條件。給水處理中一般產生自由基的方式有臭氧/過氧化氫、臭氧/紫外線、過氧化氫/紫外線、臭氧/二氧化鈦。研究表明，高級氧化可以有效控制水中嗅味、色度、難降解物質及消毒副產物前體。

膜分離：

近年來膜技術在美國給水界發展迅速。膜技術可以用來有效的去除水中消毒副產物前體及其它有機物和微生物。在去年公布的“消毒劑及消毒副產物”法規（初稿）中，對于消毒副產物控制，膜技術是其中三種最佳現有工藝之一。隨著膜技術的發展和普遍使用，膜的價格已大幅度降低，在某些情況下膜分離的價格低于活性炭吸附。膜分離作為一種水中有機物及微生物去除的新工藝，將對給水處理產生重要影響。

嗅味去除：

近年來美國給水界對水中嗅味物質的鑒定、控制和去除進行了大量研究。通過色/質聯機分離，地表水中引起魚腥味、土腥味兩種物質被鑒定為土臭素和2-甲基異莰醇。通過色譜分析，人們可以對嗅味物質準確定量，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的有效手段。水中藻類的繁殖和死亡是這兩種嗅味物質的主要來源。對于其它嗅味物質的控制和去除，美國給水界也做了大量研究。

消毒副產物和水的生物穩定性是美國給水界近年來重要的研究方面。現行消毒副產物法規的頒布，將對世界衛生組織飲用水水質標準及世界各發達國家的飲水水質標準產生重要的影響。除清華大學在鹵乙酸及生物穩定性方面做了不少開創性工作外，消毒副產物和生物穩定性的研究工作在中國很少報導。希望這篇文章能推動消毒副產物、生物穩定性研究在中國的開展，同時引起人們對其它美國給水研究新動態（臭氧氧化、高級氧化、膜技術、嗅味控制）的重視。