张岚团队：饮用水中病毒的健康危害及控制

时间：2020-02-19 14:05

来源：净水技术

作者：高圣华，张晓，张岚

表6 脊髓灰质炎病毒和轮状病毒2 lg灭活所对应的CT值（5 ℃，pH值为 6~7）

除温度之外，pH也是消毒效果的重要影响因素。White提供了游离氯制剂在不同温度和pH条件下对柯萨奇病毒A2型灭活的CT值，如表7所示。由表7可知，在pH值为7.0~9.0时，pH值越低，CT值越小。表7的数据同样表明，水温是消毒的有利因素，水温越高，所需的CT值越小。

表7 不同水温和pH条件下柯萨奇病毒A2型2 lg灭活所对应的CT值

冠状病毒属于有包膜的亲脂类病毒，按照目前人类认知的微生物对消毒处理的抗力大小，有包膜的病毒相对容易被消毒剂杀灭。目前，未见针对新型冠状病毒（SARS-CoV-2）的消毒剂抵抗力研究。王新为等采用病毒加标的方法开展了污水中SARS冠状病毒的灭活试验。结果显示，SARS冠状病毒在污水中对消毒剂的抵抗力比大肠杆菌8099和大肠杆菌f2噬菌体都低，污水中游离氯余量在0.4 mg/L以上（水温为20 ℃，消毒时间为30 min）时，SARS冠状病毒可被完全灭活。

3.2

物理消毒对病毒的杀灭效果

将水煮沸和紫外线照射是常见的物理消毒方式。WHO资料表明，将水煮沸对病毒可以达到6 lg以上的杀灭效果；USEPA给出的紫外线对腺病毒的杀灭数据表明，水厂、二次供水设施和净水器常用的的剂量（40 mJ/cm2）对腺病毒仅能达到0.5 lg的灭活效果，如表8所示。

表8 紫外线照射对腺病毒的对数灭活率与照射剂量的关系

3.3

膜过滤技术对病毒的去除效果

近年来，特别是《生活饮用水卫生标准》（GB 5749—2006）颁布实施以来，我国规模化水厂的水处理工艺得到普遍提升，臭氧活性炭等深度处理工艺逐渐增多，膜处理工艺也开始得到应用。膜处理技术是以压力为推动力的一种膜分离技术，通过不同孔径尺寸的膜，将水中微生物、颗粒物甚至是溶解盐从水中分离出去，基本不需要使用化学药剂，产水水质相对稳定，受进水波动影响较小。膜过滤技术去除微生物的机理主要有两种：（1）机械筛分，通过膜截留比自身孔径大或与其孔径相当的微生物颗粒；（2）吸附截留，当微生物穿过膜表面进入膜内部时，由于膜自身物理化学性质和静电引力的影响使它们沉积在膜孔侧壁或膜内部基质上。被截留的微生物的尺寸原则上应大于膜孔径。根据孔径的不同，膜可细分为反渗透（RO）膜、纳滤（NF）膜、超滤（UF）膜和微滤（MF）膜等，其中，微滤膜孔径最大，反渗透膜孔径最小，4种膜与相应可截留物质的关系如图1所示。

图1 不同膜过滤技术可截留的物质

病毒颗粒直径很小，大多介于0.02~0.30 μm。从孔径上看，微滤膜不足以去除病毒，但实际上微滤膜对病毒有一定的去除作用，这通常认为是由于膜表面形成的滤饼层的作用，但滤饼层是不稳定的，并容易通过反冲洗过程去掉，因此，实际上微滤并不适用于饮用水中病毒的去除。对于超滤技术目前仍存在争议，美国的29个州中只有6个州认可超滤对病毒的对数去除率可以达到1 lg及以上，更多的州更倾向于采用混凝、沉淀、过滤、消毒等组合工艺对病毒进行控制；也有观点认为，超滤膜对病毒的截留远高于基于筛分原理的理论截留率，膜对病毒的分离过程不是简单的筛分过程，膜对病毒的吸附在膜的截留中具有重要地位，因此，超滤膜也有被应用于病毒的去除或纯化。纳滤技术和反渗透技术能够有效去除病毒，但因运行成本较高等原因，目前在水厂应用有限。需要注意的是，膜过滤过程对病毒没有持续控制能力，为确保饮用水输配过程安全有效，水处理过程需要配合消毒工艺的使用。另外，膜污染问题也需要注意。

4 小结

（1）病原微生物污染饮用水可导致介水传染病的发生，粪便污染是饮用水微生物污染的主要途径。

（2）传统的混凝、沉淀、过滤等水净化过程对病毒有一定的去除效果，可通过控制浑浊度来评估水处理的效果，当滤后水的浑浊度低于0.3 NTU时，病毒的对数去除率可达到2 lg。

（3）化学消毒是杀灭微生物的重要措施，可通过控制CT值来实现对微生物的有效灭活。水温、pH、消毒剂类型、病毒种类等是影响消毒效果的重要因素。

（4）物理消毒方法中，煮沸对病毒有很好的杀灭效果；紫外线剂量为40 mJ/cm2时，对腺病毒仅能达到0.5 lg的灭活。

（5）微滤不适用于饮用水中病毒的去除，超滤对病毒的去除效果仍有争议。膜处理过程需要配合消毒工艺以确保饮用水输配过程的安全。

（6）美国、加拿大等少数国家的饮用水水质标准中规定了病毒的控制要求。我国饮用水卫生标准中虽然没有病毒指标，但提出了生活饮用水应经消毒处理及对消毒的具体控制要求，同时规定了浑浊度的限值。水厂应首先做好水源防护，并根据水源污染特征、环境条件及水处理工艺等情况，强化对浑浊度的控制，确保消毒措施有效运行，加强消毒剂余量和微生物指标监测以及安全巡查，确保饮用水生物安全。

（7）水厂应加强卫生管理和传染病防控，供、管水人员应身体健康，禁止患有碍饮用水卫生疾病的人员和病原携带者直接从事供、管水工作，必要时供、管水人员也应做好自身的健康防护。

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编辑：徐冰冰