東部深層海水創新研發中心

國內 淺談飲用水之消毒技術

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。