水处理消毒新技术

水处理消毒技术现状及展望

摘要:新型的生物消毒剂能有效杀灭水中的有害微生物，且具有对人体健康无害、广谱杀菌、对环境无影响、使用安全方便、成本相对低廉等特点，是一种符合人类社会可持续发展理念的生态环保型水处理消毒方法，具有重要的应用价值。消毒是水质工程中一个重要的工艺。在本文里，将概述水质工程中常用的几种消毒方法，并探讨随着水消毒技术前沿科学的发展"水处理中出现的一些新型消毒技术"。同时，科技的发展也促进了水处理消毒技术的发展，新的消毒技术不断被研究开发出来，如生物消毒等，尤其随着由于生物化学和基因工程等前沿科技的迅速发展，传统的生物消毒方法也正在取得突破，在水处理消毒领域的应用前景十分广阔。

关键词：消毒；常规技术；新技术；展望

人们很早就认识到自然界中一些生物能够对某些有害微生物起到抑制或者杀灭作用，而又不对环境产生任何持续性的破坏作用，并受到这些生物特殊功能的启发，发展了利用这些生物及其代谢产物进行消毒灭菌的生物消毒法。早期的生物杀毒主要直接利用生物尤其是微生物机体本身进行消毒。在中国古代，人们很早就认识到一些特殊的植物具有帮助人们增强体质，抵抗疾病的医学功能，因而一些中草药可以说是最早的生物消毒剂。最近几十年，国外已经有研究者利用噬菌体和致弧菌来进行水的消毒。又例如，在水处理领域，当水进行砂滤时可通过生物在新陈代谢过程中产生的生物膜将微生物滤除。此类传统的生物消毒技术一般直接使用生物体进行消毒，过程较为缓慢，对有害生物的杀灭效果尚不完全可靠，尤其对抵抗力较强的细菌芽孢一般无杀灭作用。此外还存在消毒效果难以确定、消毒效率不高以及不利于规模化应用等问题，难以达到现代水处理工业中水消毒的技术要求。下面通过水质工程消毒技术的常规技术、新技术进行概述。

一、水处理的消毒常规技术

1 . 氯化消毒

氯化消毒目前仍然得到最广泛的应用，也是传统的消毒方法，人们对其消毒

机理进行了较多的研究。氯消毒主要是通过次氯酸的氧化作用来杀灭细菌，次氯酸是很小的中性分子，能扩散到带负电的细菌表面通过细菌的细胞壁穿透到细菌内部，并起氧化作用破坏细菌的酶系统而使细菌死亡，但是对于水中的病毒、寄生虫卵的杀灭效果较差，需要在较高CT值，消毒剂浓度乘以接触时间，才能达到理想的除菌效果。

氯胺消毒的机理一般认为与氯消毒相同，由于采用氯胺消毒能够减少消毒过程中的THMs 的产生，并且氯胺在管网中的持续时间更长，所以近年来许多水厂由氯消毒改用氯胺消毒而且采用氯胺消毒也缓解自来水中的氯味问题。氯胺在控制管网中细菌的再次繁殖和生物膜也比氯更为有效，然而氯胺消毒对水中的贾第虫和隐孢子囊的去除效果却不能够令人满意。

氯消毒能较快地杀灭水中病菌，成本不高，主要问题是消毒过程中会产生有害副产物，特别是现代水源由于不同程度地受到有机污染，氯化这些有机污染物，会产生有机氯化物。不仅使水产生异臭和异味，而且有毒和致癌，对人体健康产生严重危害。

2 . 二氧化氯消毒

二氧化氯作为一种新型高效多功能水处理消毒剂,已在国内外许多领域得到广泛应用,二氧化氯在城市水质处理上显示出很强的优势,对印染废水的脱色、含氰含酚废水的处理有极好的处理效果。二氧化氯不仅具有一般的杀菌、灭藻效能，而且能分解残留的细胞结构，具有杀孢子、杀病毒的效能。因此，二氧化氯的使用对于环境保护人类的生命健康有着广泛的意义。

二氧化氯与细菌及其它微生物细胞中蛋白质发生氧化还原反应，使其分解破坏，进而控制微生物蛋白质合成，最终导致细菌死亡。二氧化氯对细菌壁有较强的吸咐的穿透能力。

二氧化氯对水中的病原微生物，包括病毒、芽子孢、配水管网中的异养菌、硫酸盐、还原菌及真菌等均有很高的杀灭作用，二氧化氯能在pH值很宽的范围内杀灭大肠杆菌，其杀灭效果与温度T有关，是温度（1/T）的函数。这一优点弥补了因温度升高而使二氧化氯在水中溶解度降低的缺点。

3 . 臭氧消毒

臭氧(O

)常温常压下是一种淡紫色有鱼腥味的气体，具有很强的氧化能力，

3

其标准氧化还原电位为2.07V，仅次于氟，能杀灭细菌、病毒等微生物，还能氧化

多种有机物和无机物，在水处理中得到了广泛的应用。

臭氧之所以表现出强氧化性，是因为臭氧分子中的氧原子具有强烈的亲电子或亲质子性，臭氧分解产生的新生态氧原子有很高的氧化活性，臭氧在水中还能形成具有强氧化作用的HO·，不仅可以消毒杀菌，还可以氧化分解水中污染物。

臭氧可以氧化分解细菌内部氧化葡萄糖所必须的葡萄糖氧化酶，也可以直接与细菌、病毒发生作用，破坏其细胞器和核糖核酸，分解DNA，RNA，蛋白质，脂类和多糖等大分子聚合物，使细菌的物质代谢和繁殖过程遭到破坏，还可以侵入细胞膜内作用于外膜脂蛋白和内部的脂多糖，使细胞发生通透性畸变，导致细胞的溶解死亡，并且将死亡菌体内的遗传基因、寄生菌种、寄生病毒粒子、噬菌体、支原体及细菌病毒代谢产物等溶解变性死亡，从而起到消毒作用。

臭氧可将水中可溶性铁、锰离子氧化成三价铁、四价锰生成沉淀而去除；氨氮被臭氧缓慢地氧化成硝酸根离子，然后经生物硝化和代谢同化得以去除，在存在溴化物的情况下，氨可以经臭氧氧化降解为氮气，同时溴离子被臭氧迅速氧化成HOBr，然后再与氨反应形成N：和Br一，Br～再被臭氧氧化，直到将氨全部去陈；

氰化物经臭氧氧化后形成氰酸盐，后者可水解成CO

2和N

2

；无机硫化物易氧化生成单

质硫，并进一步氧化成SO

32- 和SO

4

2-。

4 .紫外线消毒

紫外线是在波谱中位于x射线与可见光之间的电磁波。紫外线杀菌是通过破坏微生物遗传物质DNA，干扰其复制和转录，使其失去繁殖能力进而对其灭活的。自1910年Cernovedeow和Henvi第一次将紫外线消毒技术用于饮用水消毒，紫外线技术在水处理领域得到了快速发展。在欧美许多国家的水处理厂中，紫外线消毒被广泛采用。如在芬兰的赫尔辛基，处理能力达310万m3/d的紫外线消毒装置已在一家企业投入使用。美国已将紫外消毒工艺作为自来水消毒的最佳消毒方式写入供水法规中。

紫外线消毒的优点:杀毒效率高、不产生二次污染、无生物免疫力、广谱性。与传统的消毒方式相比，紫外线还具有运行安全性高、运行维护费用低、安装操作简便、占地小、可以连续大量消毒等优点。

在欧洲目前已有2000多座饮水处理厂采用紫外线进行消毒，在西欧的奥地利、荷兰、挪威和瑞士，紫外线辐射消毒是饮用水生产的唯一方法，在英国，饮用水紫外线消毒装置的使用尤其广泛，其中世界上最大的饮用水紫外线消毒装置(处