東部深層海水創新研發中心

淺談飲用水之消毒技術

發佈日期:2015-11-19

飲用水的消毒技術,如採用加氯,氯胺,臭氧,紫外線,和二氧化氯…等,已行之多年,來確保飲用水的安全,然而,近年來此些消毒技術的安全及應用性開始受到質疑。雖然這些技術對微生物通常是有效的,但它們的使用可能產生對人體有害的消毒副產物(Disinfection By-Products, DBPs),此外,一些病原體,如隱孢子蟲、賈第蟲和病毒,對常規的化學消毒劑產生抗性,需要極高的消毒劑劑量,而導致DBPs加劇形成,運行成本提高。因此,提供安全、適當的、有效的、符合成本的飲用水消毒的替代技術仍在持續開發中。

 一般而言,採用紫外線殺菌消毒、膜過濾、高溫殺菌…等物理消毒方法,無需加入任何化學物質即可有效殺菌,可以避免DBPs的產生,以下簡單介紹此些物理方法:

    根據飲用水水質WHO最新指南(WHO 2011),在適當的光照、氧合、暴露時間、溫度、濁度、水體大小的條件下,利用紫外線進行消毒可降低3個對數值的病原菌、2個對數值的病毒和2個對數值的原生動物。紫外線消毒的優點在於可消除味道和氣味的問題,並可完全破壞微生物。然而,此方法的應用需有足夠的空間可用性來設置設備,以及均勻的輻射量,且此法殺菌過程最適合應用於低濁度的水體,而這種方法的另一個限制是無法提供任何殘留的效果,因此,必須建置一具有廣泛分配系統網絡或可長時間儲存的系統。

膜處理技術已經發展了大約25年。利用膜處理,可以澄清水質、去除病原菌,並除去消毒副產物或其它無機物和合成有機化學物。而能夠去除微生物的膜包括微過濾(MF),超過濾(UF)和逆滲透(RO)。MF膜具有最大的孔隙,範圍為0.1至10毫米,具有高通透性,可在低壓下具高水通量,因此,MF可有效率去除顆粒,避免進一步的水處理產生問題。相反的,UF膜具有較小孔徑(0.002-0.1毫米),通透性低,因此需要更高的壓力來進行水過濾。MF和UF已被用來替代常規方法以從水中除去原生動物包囊,只要相關的系統組件是完整且正確運行。研究指出,MF和UF膜可以去除4~6個對數值的大腸菌群及賈第蟲屬和隱孢子蟲屬的包囊,此外,因UF可以去除病毒,可做為消毒之步驟。而RO通常用於海水淡化,但也可應用於消毒製程,研究指出透過RO,大腸桿菌群可從大約每毫升含11000 CFU,降低至最終每100毫升小於3 CFU。一般而言,膜技術可做為一種替代傳統法的消毒方式,因為此製程無需添加化學試劑,可避免有害消毒副產物的形成,然而,其缺點是操作成本高、結垢可能性以及在某些進水條件下會失去效力。此外,單一膜的使用將不能保證水的安全性。

 高溫殺菌法為達到殺菌效果,需要維持在121℃至少長達15分鐘或是134℃長達3分鐘。如果液體或器械被外包裝包裹則需要延長殺菌時間(亦須避免消毒過久造成被消毒物的磨損)。此法常應用於包裝飲用水的殺菌製程,其優點是可以有效殺滅病原菌且不會產生消毒副產物,可確保包裝飲用水之安全性。

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