病毒是水中一类重要的病原微生物。根据世界卫生组织（WHO)《Guidelines for Drinking-Water Quality》第4版，饮用水中健康风险高的病毒包括肠道病毒、甲肝病毒、戊肝病毒、轮状病毒、诺如病毒和札幌病毒等；健康风险适中的病毒包括腺病毒和星状病毒。而关于冠状病毒等在饮用水中的特性和行为报导不多，世界卫生组织认为流感病毒和严重急性呼吸综合征相关冠状病毒（SARS-CoV）属于在“供水中的存在和行为是不太可能”的病原体，其在饮用水中的传播尚缺乏足够证据（见表1）。但最近美国和深圳第三人民医院均在新型冠状病毒（2019-nCoV）感染确诊病人的排泄物中发现冠状病毒核酸检测阳性结果，表明粪便中可能有活性病毒存在。2020年2月13日《中国疾控动态》报道，中国疾控中心研究人员在对两省新冠肺炎确诊病例便标本检测中证明粪便中确有活性病毒存在，预示着有可能存在水介传播的潜在风险。前期针对SARS-CoV研究结果表明，冠状病毒在水中经过2～3d后，仍有0.1%的存活率。我国生态环境部在2020年2月1日通过通知规范医疗污水应急处理和杀菌消毒，防止新型冠状病毒通过污水传播扩散。城镇供水系统是饮用水安全保障的屏障，应重点以预防为主，严格保护饮用水源的水质安全，避免饮用水源受到污染。在此基础上，通过供水系统的科学维护管理取得安全控制病毒风险的目的。本文通过简要综述与分析饮用水中已知病毒的去除与控制效能（基于肠道病毒和腺病毒的数据），为饮用水中病毒风险控制提供参考与借鉴。

我国《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2006）尚未对病毒的最高允许浓度进行限定。美国环保署（USEPA）饮用水水质标准（National Primary Drinking Water Regulations,NPDWR）对菌落总数、总大肠菌群（含粪大肠菌群和大肠埃希氏菌）、军团菌、病毒、隐孢子虫、贾第鞭毛虫等微生物指标进行了限定，其中军团菌、病毒、隐孢子虫和贾第鞭毛虫的最高允许浓度目标值为零。由于受检测方法和水厂水质反馈与工艺调节等因素的限制，这4类微生物的最高允许浓度是通过给供水企业设定最低削减率来实现的，其中病毒的削减率为4log（即99.99%）。

水中微生物的去除一般通过处理工艺的物理去除和后续消毒工艺的灭活来实现。USEPA评估了“混合-絮凝-沉淀-过滤”的常规处理工艺、“混合-絮凝-过滤”（直接过滤）、膜过滤等常见水处理工艺对病毒的去除情况，并发布了其认可的病毒去除率，如表2所示。处理工艺之后可能残留的病毒需通过控制后续的消毒工艺和保障足够的CT值来实现灭活。CT值为消毒剂有效浓度（即消毒剂余量）（C值，单位：mg/L）与有效接触时间（T值，单位：min）的乘积，与微生物种类、消毒剂类型和有效浓度、水温和pH等密切相关，如表3所示。针对现行的“混合-絮凝-沉淀-过滤”的常规处理工艺，当所有滤池滤后水混合后的浊度（95%保障率）低于0.3NTU时，USEPA认可的病毒去除率为2log（即99%），即常规处理工艺在去除浊度的同时可同步取得99%的病毒去除率。如果自由氯消毒的CT值为5.8mg/L·min（比如，0.5mg/L自由氯余量和11.6min的有效接触时间），病毒在消毒阶段的灭活率为2log（即99%）。在常规处理工艺去除与后续氯消毒灭活的综合作用下，病毒的总削减率为4log（即99.99%），达到USEPA去除标准。因此，如果常规处理工艺在运行过程中保证足够低的出水浊度并保障后续氯消毒效果，可取得理想的病毒风险控制效果。

虽然我国《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2006）尚未对病毒的最高允许浓度进行限定，但《标准》中对浊度和消毒的要求也间接地保证了饮用水处理工艺对病毒的总去除，即去除和灭活两者综合作用保障病毒理想的总削减率。我国《标准》要求龙头水浊度低于1NTU。为了达到此浊度标准，水厂一般要求更低的滤后水浊度。如果水厂滤后水浊度为0.3NTU以下，病毒的去除率可达到2log。我国《标准》同时要求，出厂水中游离氯余量不得小于0.3mg/L，接触时间不得小于30min，计算得到CT值为9.0mg/L·min，满足病毒灭活率3log的要求。所以病毒通过去除和灭活的总削减率为5log（即99.999%）。如果水厂滤后水浊度为0.5～1.0NTU，病毒的去除率也应大于1log（即90%）。加上对应后续消毒中的病毒灭活率3log，病毒通过去除和灭活的总削减率为1+3=4log（即99.99%），也达到USEPA病毒去除标准。对于直接过滤、反渗透和纳滤处理工艺，并在后续消毒中采用《标准》的游离氯消毒，其总病毒总削减率分别为4log(99.99%）、6log(99.9999%）和6log(99.9999%），达到USEPA病毒4log(99.99%）的总削减率标准。

我国《标准》规定臭氧消毒时臭氧余量不得小于0.3mg/L，接触时间不得小于12min。由于臭氧接触反应方式多样，同时臭氧浓度在接触池中变化较大，需根据实际设计参数与具体运行操作条件来计算其CT值。一般臭氧的病毒灭活率为2～4log。在我国使用臭氧作为主消毒剂的水厂很少，但有相当一部分水厂采用臭氧与生物活性炭联用（O₃-BAC）深度处理工艺。因此，采用臭氧消毒或O₃-BAC深度处理工艺的水厂，对病毒的去除能力较强，水厂开启并稳定投加臭氧很有利于保障病毒的灭活。加上水厂的后续自由氯消毒，可保障稳定的出水水质，取得安全可靠的病毒风险控制效果。

我国超滤工艺应用越来越广泛，可取得稳定的除浊和除藻效果。一般将膜孔径在0.05μm以下的低压力驱动膜定义为超滤膜。超滤单元对贾第虫和隐孢子虫等致病微生物有很好的去除效果，对细菌也有非常显著的去除作用。而病毒尺寸小，超滤对其去除幅度与病毒类型、超滤膜的孔径及生产厂家密切相关，且去除率随着膜工艺运行条件和破损情况而变化。USEPA没有明确定义超滤膜对病毒能取得的最低去除率，美国绝大多数州也没有完全统一的认可超滤膜过滤对病毒的去除幅度，因此要求后续消毒工艺具有4log（即99.99%）病毒灭活率。但是，美国许多州可通过示范工程对超滤膜过滤和其他技术对病毒的具体去除幅度进行评估，降低其对后续消毒工艺病毒灭活率的要求。而在常规处理工艺基础上再经过超滤工艺处理的水，浊度和多数微生物进一步降低，出水水质更为稳定。一般超滤对病毒的去除率可达1～4log，据Fiksdal等人报道，某超滤膜对于不经过混凝的水病毒去除率约1 1og，而经过混凝后再经超滤过滤病毒去除率达到2.8～6log。但为安全起见，超滤膜处理后还需进行消毒，并保障管网末梢的余氯量要求，确保4log（即99.99%）病毒灭活率。

按《标准》规定的最低消毒剂余量和接触时间，按照表3中所列的CT值数据，氯胺消毒要求的有效接触时间比较长，一般情况下可能难以达到2log(99%）的病毒灭活率。对于原水含有氨氮的水质，即使是投加氯（或次氯酸钠），当氯与氨的比值小于7.6∶1时（质量比），水中的氯实质上主要以氯胺形式起消毒作用。因此，对于含有氨氮的原水，建议在前端处理工艺中强化去除氨氮、提高投氯量达到折点后用游离氯进行消毒，之后可以用氯或氯胺保障管网中的余氯量。二氧化氯消毒在肠道病毒的灭活能力上不如臭氧和自由性氯，但与氯相比其消毒效果受氨氮影响小，可根据表3数据核算CT值，适当增加二氧化氯投量，保障消毒剂余量和足够的接触时间，可以保障病毒的灭活。尽管紫外线消毒对贾第虫和隐孢子虫的灭活效果很好，但USEPA给定的病毒灭活所需的CT值是基于相对耐紫外的腺病毒测试取得的。紫外线照射强度（I值，单位：mW/cm²）与有效接触时间（T值，单位：s）的乘积为IT值（即紫外线照射剂量，单位：mJ/cm²）。根据USEPA的数据（见表3）灭活病毒2log所需紫外线剂量值为100mJ/cm²，远高于目前水厂常用的40mJ/cm²剂量。在常规剂量下，紫外对除了腺病毒之外的病毒可能有更好的杀灭作用，现有的紫外消毒设施可通过投加少量氯（次氯酸钠）、过硫酸盐或臭氧等氧化剂进行强化，在这些联合消毒方式中除了氧化剂和紫外本身的消毒作用外，还可产生氯自由基、硫酸根自由基和羟基自由基，对有机污染物和致病菌（包括病毒）控制有可能取得双重屏障作用，微生物覆盖广谱性更好，但要注意控制氧化剂的投量，一般在很小的投量下即可取得显著强化作用，过量氧化剂也会进一步消耗紫外。在常用的氧化剂中，高锰酸钾对病毒也有较好的灭活效果，但由于高锰酸钾不常用于水消毒，USEPA没有建立其CT值。尽管如此，当高锰酸钾作为预氧化剂使用时，能促进病毒的灭活。

饮用水水厂的水源水质至关重要。USEPA病毒削减标准4log(99.99%）是在水源水没有受到严重污染条件下，才能满足病毒为零的目标值。所以应加强饮用水源保护，严格防止病原微生物进入饮用水源。水厂内通常采用的一些预处理措施，如在水处理前端投加氯（包括次氯酸钠）或其他氧化剂如臭氧、二氧化氯、高锰酸盐、高铁酸盐、过硫酸盐等进行预氧化，也能提高氧化剂与水的接触时间，保障氧化剂在水中有足够的CT值，有利于提高病毒的灭活率。

综上所述，我国最常用的常规给水处理工艺水厂，在满足我国《标准》要求的正常运行条件下，其病毒总削减率可以达到或优于USEPA病毒削减标准，即4log(99.99%）。对于现行的常规给水处理工艺水厂，通过降低滤后水浊度可保障对病毒一定幅度的去除率。浊度降低的措施包括，投加预氧化剂强化混凝、优化混凝剂投加量和种类、强化沉淀、沉淀与气浮联用、稳定滤速、合理地控制过滤时间及滤池反冲洗等方式。此外，控制初滤水水质与控制反冲洗水回用也很重要。在常规处理工艺基础上增设的臭氧活性炭联用深度处理工艺可有效地保障病毒的灭活，近年来发展起来的超滤膜过滤工艺有利于进一步提高水质，高效地去除贾第虫、隐孢子虫和细菌，并在孔径很小并均匀和有预混凝处理情况下高效地去除病毒，但也还需要重视超滤前常规处理工艺对浊度的稳定去除和后续的消毒工艺。

水厂可以通过提高氧化剂或消毒过程的CT值来强化病毒的灭活。提高氯在水中余量可通过提高加氯量或通过在水处理工艺前端强化去除有机物降低需氯量（Chlorine Demand）来实现。同时水厂也可通过改变投氯点，通过前加氯或中段加氯来提高有效接触时间。我国《标准》同时规定供水管网中末梢总余氯最低值为0.05mg/L，管网中余氯或剩余二氧化氯有利于保持稳定持续的致病菌灭活能力，有效控制由于管网二次污染造成的微生物风险。所以保证供水管网末梢水中余氯的规定浓度有利于稳定地保障供水水质。

沉淀与过滤是去除病毒、贾第虫和隐孢子虫以及其他致病微生物的有效屏蔽过程，如果水厂回收利用厂内的自用水（沉淀池排泥水和反冲洗水），微生物会在沉淀池和滤池中得以富集。建议特殊时期应停止未经任何处理（如过滤、消毒等）的沉淀池排泥水和滤池反冲洗废水回用，以降低由于回用反冲洗水等带来的微生物安全风险。考虑到病毒等微生物在滤池和反冲洗废水中的潜在富集以及某些病毒通过空气飞沫、密切接触的潜在传播特性，也建议水厂操作人员在滤池气水反冲洗和其他曝气工段中进行必要的个人预防。

建议保持供水系统安全稳定运行，避免突然停水、流量与水压突变，降低供水管网系统的故障率，确保供水系统连续稳定运行。有二次供水净化设施的小区或建筑，可以稳定启用二次净化系统，进一步确保高品质饮用水的供应。

鉴于目前我国针对饮用水厂病毒去除灭活的研究很少，本文中的所有分析与建议是基于美国环保署（USEPA）标准和现有已知病毒的数据（肠道病毒和腺病毒）给出的参考意见，对于未知特性病毒的存在与去除尚缺乏依据，仅对供水厂根据自身水源水质的具体情况，为保障供水系统稳定运行与水质安全提供借鉴与参考。本文也在供水企业对“高品质饮用水”迫切需求下，为有效控制水中病原微生物（特别是病毒风险控制）提供工艺优化和升级改造的技术发展思路。