農(nóng)村地區(qū)飲用水消毒技術(shù)研究

摘要：水資源作為人類生存和發(fā)展的重要資源，具有不可忽視性。伴隨時(shí)代的進(jìn)步，人們思想得到解放，特別是農(nóng)村地區(qū)，越來越多的人開始研究飲用水消毒技術(shù)的使用，該項(xiàng)工作順利實(shí)施，不僅可以確保農(nóng)村用水的安全性，還能為水資源管理提供重要保障。為保障西南石漠化地區(qū)農(nóng)村飲用水安全，助力精準(zhǔn)扶貧，實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村振興。本文以廣西壯族自治區(qū)河池市東蘭縣三弄瑤族鄉(xiāng)農(nóng)村飲用水為研究對(duì)象，說明農(nóng)村地區(qū)飲用水消毒的必要性，進(jìn)一步介紹農(nóng)村地區(qū)飲用水消毒技術(shù)，從而提升農(nóng)村地區(qū)飲用水消毒技術(shù)水平。

關(guān)鍵詞：農(nóng)村；飲用水；消毒；技術(shù)

基金項(xiàng)目：2020年度廣西高校中青年教師科研基礎(chǔ)能力提升項(xiàng)目《助力精準(zhǔn)扶貧—石漠化地區(qū)集雨飲用水水質(zhì)凈化技術(shù)研究》

項(xiàng)目編號(hào)：2020KY34023

在農(nóng)村地區(qū)，飲用水的安全，直接影響人們的身體健康。我國(guó)作為農(nóng)業(yè)大國(guó)，必須確保農(nóng)村地區(qū)飲用水質(zhì)量。這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，離不開水處理技術(shù)。在處理過程中，最常見且關(guān)鍵的就是水消毒技術(shù)。消毒技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用，在一定程度上可以保障水質(zhì)的安全性。但是，農(nóng)村地區(qū)飲用水消毒技術(shù)，在推廣和使用過程中，仍舊面臨著一些挑戰(zhàn)。研究農(nóng)村地區(qū)飲用水消毒技術(shù)，將其作為當(dāng)前的重點(diǎn)工作。

一、農(nóng)村地區(qū)飲用水概述

農(nóng)村地區(qū)飲用水主要是指供農(nóng)村人口日常生活使用的水，包括餐飲、飼養(yǎng)牲畜以及洗漱等各個(gè)方面。2021年，我國(guó)水利相關(guān)部門負(fù)責(zé)人指出，結(jié)合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)貧困地區(qū)人口的飲水安全問題，已經(jīng)得到妥善解決，而農(nóng)村地區(qū)面臨的苦咸水及飲水型氟超標(biāo)也實(shí)現(xiàn)了科學(xué)解決。在農(nóng)村地區(qū)，在通常情況下，飲用水來自湖泊、河流、水庫(kù)、水井等，在石漠化資源性缺水地區(qū)，雨水成為最重要的水源，為了確保飲用水安全，就要做好凈化處理。

農(nóng)村地區(qū)飲用水具有一定的特殊性。這種特殊性主要表現(xiàn)在水源地方面。地下水和地表水，是農(nóng)民用水和取水的重要途徑，關(guān)于農(nóng)村飲用水水源地，其特殊性表現(xiàn)在以下三個(gè)方面。

供水方式。結(jié)合供水方式，農(nóng)村飲用水水源地供水主要有兩種：一種是集中式供水；另一種是分散式供水。常見的是分散式供水，特別是山較多的地區(qū)，由于農(nóng)民居住較為分散，都是需要尋找合適的水源當(dāng)作水源地，此種供水具有分散性、規(guī)模小以及數(shù)量多等特點(diǎn)。而集中式供水是農(nóng)村集體開發(fā)的水源地，常見的是水井。

水源地類型。從水源地類型來講，集中式供水往往是通過自建水井抽取淺層地下水。而分散式供水，往往是將坑塘和山泉等水源，當(dāng)作取水地。

水源地選址。大部分選址都是農(nóng)民自發(fā)組織，沒有經(jīng)過專業(yè)規(guī)劃，存在一定的隨意性，這就使得其缺少監(jiān)管。缺乏水源地水質(zhì)水量監(jiān)測(cè)，農(nóng)村供水相對(duì)比較分散，并且供水量有時(shí)候會(huì)受季節(jié)或氣候影響，存在不穩(wěn)定性。大多數(shù)都是通過山泉直接進(jìn)行取水，以鋪設(shè)暗管形式，當(dāng)作飲用水直接進(jìn)行飲用，中間并沒有檢測(cè)水質(zhì)，或者使用一些過濾裝置，長(zhǎng)此以往，會(huì)影響身體健康。盡管我國(guó)推行自來水進(jìn)農(nóng)村，但是，并沒有全面普及。所以，對(duì)于農(nóng)村地區(qū)的飲用水，還存在很多問題，需要重點(diǎn)關(guān)注。

二、農(nóng)村地區(qū)飲用水消毒的必要性

農(nóng)村地區(qū)飲用水包括分散供水和集中供水兩種形式。為了確保飲用水安全，就要重視飲用水消毒工作。農(nóng)村地區(qū)飲用水消毒必要性主要體現(xiàn)在三個(gè)方面。

第一，分散式供水?；旧蠈儆谒汛嫠?，存留時(shí)間過長(zhǎng)，水溫低于地表溫度，并且窖內(nèi)水溫變化往往在4℃上下，這種穩(wěn)定的水溫可以為水質(zhì)的穩(wěn)定提供重要保障。然而，在過濾和水源收集過程中，會(huì)存在很多微生物，水中總大腸菌群及菌落總數(shù)往往超標(biāo)，這時(shí)就要對(duì)水窖中的水進(jìn)行消毒。

第二，采用集中供水的方式，經(jīng)常會(huì)受季節(jié)影響。一般來說，水量分成豐水期和枯水期。在水源處，枯水期水質(zhì)較清澈，指標(biāo)處于合格狀態(tài)下。而在豐水期，水中經(jīng)常會(huì)含有泥沙，使得水體較為渾濁，水中微生物指標(biāo)如總大腸菌群、菌落總數(shù)存在超標(biāo)現(xiàn)象。這就要通過消毒和過濾，這樣才能確保飲用水滿足衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。

第三，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，一些新產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生。比較嚴(yán)重的就是農(nóng)藥，農(nóng)民在除草或者除害蟲過程中，一些化學(xué)元素會(huì)逐漸滲透至飲用水中，若是不消毒，就會(huì)對(duì)人們的生命安全產(chǎn)生威脅。同時(shí)，農(nóng)村森林亂砍亂伐逐漸嚴(yán)重的情況下，山體滑坡嚴(yán)重，若是沒有對(duì)水源地進(jìn)行科學(xué)保護(hù)，一些山泉水就會(huì)出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象，導(dǎo)致細(xì)菌增多，此時(shí)就要采取消毒或者過濾的方式，確保水質(zhì)安全。由此可見，農(nóng)村地區(qū)飲用水消毒非常有必要。

三、農(nóng)村地區(qū)飲用水消毒技術(shù)

針對(duì)我國(guó)農(nóng)村，自來水廠主要水來源于地表水，基本上都受到工業(yè)廢水與生活污水的污染，自來水廠利用過濾或者沉降措施，往往不能完全將有害微生物以及病菌處理干凈，若是直接飲用這類水，很可能會(huì)傳播各類疾病，不利于人體健康。我國(guó)農(nóng)村生活污水以及礦區(qū)廢水等，都會(huì)對(duì)農(nóng)村水質(zhì)安全產(chǎn)生影響，為了進(jìn)一步確保農(nóng)村飲用水的可靠性及安全性，讓人們喝上安全的自來水，就要采用消毒技術(shù)，將農(nóng)村地區(qū)飲用水中的微生物或者病菌加以處理。

（一）物理消毒技術(shù)

在農(nóng)村地區(qū)飲用水消毒中，采用物理消毒技術(shù)，可以將水中致病菌的滅火生物蛋白質(zhì)以及遺傳物質(zhì)加以改變，最終達(dá)到良好的消毒效果。

1.二氧化鈦光催化消毒法

它主要是利用二氧化鈦光催化反應(yīng)，形成較強(qiáng)的氧化性羥基自由基，從而將水中大分子有機(jī)物進(jìn)行氧化分解。從本質(zhì)上來說，二氧化鈦屬于一種光催化劑，沒有任何毒害，也不會(huì)對(duì)水體造成污染。除此之外，它還是不溶于水的一種固體物質(zhì)，不管是在運(yùn)輸還是存儲(chǔ)方面，都非常方便。采用二氧化鈦光催化技術(shù)，對(duì)農(nóng)村飲用水進(jìn)行處理，已經(jīng)成為研究的重點(diǎn)。

2.紫外線消毒法

在農(nóng)村飲用水消毒中，利用紫外線消毒技術(shù)，具有消毒徹底、運(yùn)作簡(jiǎn)單和維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。它主要是使用波長(zhǎng)為200～275納米范圍內(nèi)的紫外光照射微生物。在紫外光中，存在一定的光子能量，可以讓生物蛋白質(zhì)變性失活，對(duì)生物核酸快速破壞，進(jìn)而阻礙微生物的繁殖以及發(fā)育，將水中致病菌加以消滅。采用紫外線消毒法，既不會(huì)出現(xiàn)無(wú)機(jī)副產(chǎn)物，又不會(huì)產(chǎn)生有機(jī)副產(chǎn)物，可以安全快速地將微生物消除。然而，在利用紫外線消毒過程中，消毒效果在不同程度上會(huì)受一些因素的影響，包括水中離子強(qiáng)度、紫外光照強(qiáng)度以及水的濁度。所以，在開展消毒作業(yè)時(shí)，對(duì)水澄清度有著一定要求。針對(duì)這一問題，可以利用水預(yù)處理來解決。同時(shí)，針對(duì)管網(wǎng)中水的二次污染，紫外線消毒并無(wú)法將這一問題解決，它在農(nóng)村飲用水消毒方面得到廣泛的應(yīng)用。

（二）化學(xué)消毒技術(shù)

在農(nóng)村飲用水中投加化學(xué)藥劑，可以生成強(qiáng)氧化還原等物質(zhì)，將水體中微生物細(xì)胞酶等遺傳物質(zhì)破壞，達(dá)到最終的消毒效果。電化學(xué)消毒原理如圖1所示。

1.電化學(xué)消毒

電化學(xué)消毒技術(shù)，被廣泛應(yīng)用在降解環(huán)境有機(jī)污染物中。伴隨科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，各種新型材料應(yīng)運(yùn)而生，為農(nóng)村地區(qū)飲用水消毒奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。這種消毒技術(shù)，之所以具備良好的滅菌能力，主要依賴于電極表面產(chǎn)生的間接或者直接氧化反應(yīng)的協(xié)同效應(yīng)。關(guān)于電化學(xué)消毒，基本原理如圖2所示，主要是在電解期間，會(huì)形成強(qiáng)殺菌活性氧，包括H2O2，也會(huì)出現(xiàn)活性氯，包括ClO3等活性化學(xué)物質(zhì)，這些物質(zhì)在電場(chǎng)的誘導(dǎo)下，會(huì)從孔隙自由進(jìn)入至微生物內(nèi)部，造成細(xì)胞損傷，從而達(dá)到滅菌的最終目的。

2.氯化消毒

在農(nóng)村地區(qū)飲用水消毒中，當(dāng)前使用最廣泛的就是含氯制劑。它是一種價(jià)格低廉且有效的飲用水消毒劑。一般情況下，水源中的水，在經(jīng)過氯化消毒之后，可以將病菌去除，但是，也會(huì)出現(xiàn)一些消毒副產(chǎn)物，最常見的就是“鹵乙酸”“鹵代醛”以及“三鹵甲烷”，關(guān)鍵是不能揮發(fā)的“鹵乙酸”和可以揮發(fā)的“三鹵甲烷”，它們都是致死、致殘以及致癌類物質(zhì)，對(duì)人的身體健康會(huì)造成嚴(yán)重威脅，想要確保管網(wǎng)應(yīng)有的消毒能力，對(duì)管網(wǎng)末梢就有一定要求，就是存在相應(yīng)的余氯量。但是，若是余氯量太多，則會(huì)使得飲用水存在很大氣味，降低感官指標(biāo)。在實(shí)踐中，盡管氯化消毒存在上述不良問題，但是，尤其成本低和消毒效果好，至今還被應(yīng)用在飲用水消毒中。

農(nóng)村地區(qū)，常見的含氯消毒劑主要有三種：一是漂白粉。使用漂白粉消毒過程中有一定的要求，就是被消毒的水中不應(yīng)存在容易形成惡臭的化學(xué)污染物，加之亞氯酸鈉在一定程度上可以保障水中的鈣離子等產(chǎn)生沉淀，最終使管線或者投藥設(shè)備出現(xiàn)結(jié)塊現(xiàn)象。此類消毒方式會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生的余氯消失較快，若是有效時(shí)間維持補(bǔ)償，就不適合應(yīng)用在管道輸送飲用水中，作為消毒劑使用。二是漂白水。它的主要成分是次氯酸鈉，不僅成本較低，而且有著良好的殺菌效果，將其使用在飲用水消毒中，可以控制水中的鐵離子。在現(xiàn)實(shí)生活中，往往會(huì)采用次氯酸鈉發(fā)生器，操作起來比較簡(jiǎn)單，且費(fèi)用不高，在農(nóng)村地區(qū)飲用水消毒中，扮演著重要角色。三是漂粉精。它的主要成分為次氯酸鈣，由于價(jià)格比較低廉，一直被廣泛使用。但是，也存在一定缺陷，就是溶解相對(duì)困難，在完成消毒工作后，經(jīng)常會(huì)留一層白色沉淀物。

（三）聯(lián)合消毒技術(shù)

無(wú)論是哪種消毒技術(shù)，在不同程度上使用中會(huì)存在缺陷。要將單一消毒技術(shù)的最大價(jià)值發(fā)揮出來，在實(shí)際應(yīng)用中，可以將兩種或者兩種以上的消毒技術(shù)聯(lián)合使用，從而彌補(bǔ)單一技術(shù)存在的不足?，F(xiàn)階段，不管是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，很多飲用水處理廠已經(jīng)開始應(yīng)用聯(lián)合消毒供給，消毒農(nóng)村地區(qū)的飲用水。其中，主要有以下兩種方法。

1.氯和臭氧聯(lián)合消毒法

采用臭氧消毒技術(shù)，一般情況下，不會(huì)出現(xiàn)有機(jī)副產(chǎn)物，不但消毒速度快，而且能夠有效滅活“兩蟲”。然而，需要格外注意，對(duì)臭氧濃度以及接觸時(shí)間加以合理控制。這樣在某種條件下規(guī)避出現(xiàn)的溴酸鹽化合物，達(dá)到良好的消毒效果。結(jié)合實(shí)踐來看，若是有效氯含量一樣，與單一消毒技術(shù)相比，采用聯(lián)合消毒技術(shù)，可以進(jìn)一步增強(qiáng)大腸桿菌的去除率，還能有效降低“三氯甲烷”生成量。

在出水微生物指標(biāo)相同的情況下，組合消毒工藝在微生物去除方面，效果會(huì)更好，并且生成的消毒副產(chǎn)物也會(huì)減少。

2.氯和氯胺聯(lián)合消毒法

農(nóng)村地區(qū)飲用水在消毒過程中，通過采用游離態(tài)氯能夠在較短時(shí)間內(nèi)，達(dá)到消毒效果。氯消毒作用在確定時(shí)，最大程度地將水中天然有機(jī)物以及單質(zhì)氯反應(yīng)生成的消毒副產(chǎn)物數(shù)量加以降低?？梢猿浞掷寐劝废镜奶攸c(diǎn)，將其持續(xù)性發(fā)揮到最大化，對(duì)管網(wǎng)中的水質(zhì)穩(wěn)定性加以有效維持。除此之外，不管是氯胺消毒，還是對(duì)氯的單獨(dú)使用，都要特別關(guān)注，把握好消毒劑的實(shí)際作用時(shí)間。有關(guān)學(xué)者在研究水中微生物穩(wěn)定性過程中，指出消毒劑濃度越高，其穩(wěn)定性就會(huì)越差，進(jìn)而將微生物再次生長(zhǎng)的潛能激發(fā)出來。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，為了提高農(nóng)村地區(qū)飲用水安全性，將消毒技術(shù)的最大價(jià)值發(fā)揮出來，要樹立可持續(xù)發(fā)展理念，明確農(nóng)村應(yīng)用飲用水的基本內(nèi)涵，掌握農(nóng)村地區(qū)飲用水消毒的重要性，結(jié)合當(dāng)前我國(guó)農(nóng)村地區(qū)飲用水特點(diǎn)以及實(shí)際情況，采用科學(xué)有效的消毒術(shù)，確保農(nóng)村飲用水更加安全可靠，滿足農(nóng)村地區(qū)生產(chǎn)和生活的現(xiàn)實(shí)需求，以此提升人們的用水安全。

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作者簡(jiǎn)介：陸夏銘（1979），女，廣西壯族自治區(qū)百色市人，碩士，副教授、工程師，研究方向?yàn)榄h(huán)境影響評(píng)價(jià)及污水處理技術(shù)。