试析给水处理中消毒技术应用及其发展

丁露雯

摘要：消毒在城市的供水系统中是一种最基本的水处理方法，它是确保人们在用水方面安全的一项措施。但是之前人们在用水方面出现过用水安全事故，人们便开始重视对于水的消毒问题，进而进行了对于水消毒的研究。特别是随着基因工程以及生物化学等前沿科技的发展，过去传统的消毒方法已经逐渐被新的消毒方法替代，在目前的消毒领域的发展以及应用非常广泛。

关键词：给水处理；消毒技术；应用；发展

引言：我们的生活是离不开自来水的，自来水在使用的过程中，必须要经过消毒处理，也就是给水处理。在十九世纪七十年的时候，人们就已经发现了使用氯化物进行消毒处理工会产生大量的病菌，在这样的情况下，自来水的消毒就已经被诸多学者进行了研究，新的消毒技术的应用已经不容忽视。生物消毒有着广泛的前景，也是未来给水处理的重点技术，促进了给水处理消毒技术的不断发展。

1氯气和氯的衍生物消毒技术

20世纪70年代起，氯消毒在饮用水处理中遇到了三方面的问题。首先是饮用水中不断发现新的病原微生物，其中有一些如隐孢子虫不能被氯杀死。其次，很多研究表明，如果水中含有足够多的可降解有机物，即使维持足够的余氯，细菌仍会在给水管网内再繁殖。只有减少水中的有机营养物，才能抑制细菌的生长。最严重的还是消毒副产物问题。1974年，科学家首次发现氯消毒时，氯与水中残余的有机物发生化学作用，生成三氯甲烷、溴仿、溴二氯甲烷和氯二溴甲烷等一系列有害的“消毒副产物”。为了控制消毒副产物，各国都制定了严格的标准。

1.1氯

氯消毒目前仍然是应用范围较广的处理技术，其实质是次氯酸就有氧化能力，氧化作用能够对细菌进行杀灭。次氯酸具有能够扩散到带负电的细菌表面的能力，能够穿越细胞壁来到内部，自身具有的氧化作用使得细菌内部的造酶系统不能正常运转，导致死亡。氯虽然目前使用比较广泛，对于水质中的病毒、寄生虫杀灭效果不理想，需要一定浓度才能达到理想的处理状态。另外，氯和水中物质发生的反应相对复杂，虽然具有氧化作用，但可能其他有机物发生化学反应，产生卤代物。自从上世纪发现氯的附加产物可能对人体造成危害依赖，人们开始重新审视氯消毒效果并进行了大量的科研工作。结果表明，氯在进行饮用水预氧化和消毒时，不仅能够和有机物发生氧化反应，与此同时发生亲电取代作用，出现三氯甲烷等不易挥发的氯化有机物。这些有机化合物很多都有致癌作用。而现在具有的技术手段和工艺，还不能对于氯化产生的副产物有效进行根除。

1.2氯胺

氯胺衍生消毒主要是利用氯的衍生物进行消毒处理的，但是这种技术消毒的作用见效的时间较长，在这样的情况下，就无法直接的使用氯胺作为直接的消毒剂，在很长的一段时间内已经被放弃使用。最近几年经过研究发现，氯胺可以在氯与水产生的有机物的污染上产生一定的抑制作用，而且在氯化物的含量的降低上也有着显著的效果，经过了一系列的研究，将氯胺当做了控制负面作用的物质被重新的利用，也在给水处理消毒中起到了重要的作用。

自来水中在消毒的过程中，如果使用氯胺作为消毒剂，那么在出厂的过程中，卤乙酸就会占据90%，三卤甲烷也会下降，经过试验，会下降到70%左右。因此已经有很多的供水公司使用氯胺作为消毒剂对自来水进行消毒。氯胺可以有效的控制管网中的生物膜和细菌的繁殖，从效果上来看，比氯发挥的作用更明显，但是在引饱子囊这一类物质的去除上还没有得到理想的效果。如果用于污染比较严重的水源，那么供水管线的距离比较长、在水中停留的时间会超过250个小时，在这样的情况下，就比较适合使用氯胺进行消毒。

1.3二氧化氯

二氧化氯消毒技术与氯的处理是类似的，在二氧化氯处理的过程中，使用的主要机理就是氧化作用，氧化作用可以将病毒、杀灭细菌，这样对于植物和动物的就会产生极大的损害，可以说杀菌的时间是比较持久的，在杀菌的过程中，受到的影响也比较小，尤其是在去色和除臭等方面由着显著的效果。现对于传统的氯来说，二氧化氯的氧化性较强，在细胞壁的穿透上也更有优势，酶系统也会得到快速的破坏，对于细胞蛋白的合成也有着一定的抑制作用。从二氧化氯去除细菌上，相对于氯来说，效率上是极高的，而且消毒剂也比较有优势。二氧化氯的消毒技术会与有机离子和无机离子发生化学反应，对于水中的一些有害物质进行充分的清理，可以对锰和铁的氧化物进行充分的溶解，对去除铁和锰氧化物方面效果显著。与此同时对于硫化物、氰化物和亚硝酸盐具有氧化作用，效果也比较客观。二氧化氯几乎不与水中的有机物作用，不会生成有害的卤代物，但是也会有副产物生成，一部分是被其氧化而生成的有机副产物，另一部分是本身被还原或者其它反应而形成的无机产物。

2水处理消毒技术的发展

2.1臭氧

臭氧是一种强氧化剂，其氧化能力仅次于氟，能氧化分解水中多种有机物，在低浓度下可瞬时完成氧化反应，而且其溶解度大，杀菌速度为氯的600～3000倍，是目前加药消毒法中最有效的消毒剂，能同时控制水中铁、锰、色、味、嗅，无三卤甲烷、卤乙酸类消毒副产物产生，但有产生溴酸盐等副产物的可能。臭氧是通过直接氧化和产生自由基的间接氧化来破坏微生物的结构，达到消毒的目的。一般维持剩余臭氧浓度为0.4mg/L，接触时间为15min，可得到良好的消毒效果。近20年来，由于臭氧制备技术的发展，成本降低，特别是发现氯消毒存在的问题后，臭氧的消毒应用增多，在欧洲使用最多。臭氧消毒的缺点是难闻的未溶解到水中的臭氧挥发到空气中有害于工作人员的健康。

2.2其他消毒技术

随着科学技术的发展，各学科之间的交叉渗透逐渐成为推动供水处理消毒技术的原动力，在原有技术得到改善的基础上，一批新技术也逐渐被研发出来。生物消毒技术近年来异军突起，传统的生物技术主要利用某些微生物机体自身的性质对水中的微生物进行消毒作用。这种方式一般进程较为缓慢，对一些抵抗力较强的细菌芽孢的消毒效果有限，效率低，成本高。但近几年来，生物科技领域有了突飞猛进的发展，对于生物消毒机理的认知也得到了深化，研究成果说明生物之所以具有消毒作用，主要原因是其自身能够分泌一些特定的生物化学活性物质，这些物质能够有效的使得病菌和病毒丧失活性。有了这样的认识，人们开始研究提取、利用和制备这些活性物质并运用到水的消毒处理技术中。

3消毒技术的发展趋势

消毒是水处理的重要环节，各种消毒技术各有特点。从效果比较，氯对部分细菌、病毒不能杀灭，臭氧的杀菌效果比氯好，但是化学消毒因受浓度控制而无法在水中提供可能的大剂量，故对孢子、藻类以及各种原生动物的杀灭效果较差。在二氧化氯、氯和臭氧三种消毒剂中，综合考虑有效性和稳定性，可认为二氧化氯的消毒效果最好。紫外线消毒技术对采用化学消毒难以杀灭的病原体能在几秒或几十秒内100%杀灭，但是没有余氯，缺乏持久的消毒能力。

氯和臭氧本身就是高危物质，使用中安全隐患较多。采用紫外线消毒工艺与加氯消毒工程投资相差不多，处理速度快，占地小，运行维护费用约为氯消毒方式的2/3，总体经济性能优于氯消毒系统，将是今后数年最有前途的消毒技术。

结论

给水处理技术与人们的生产生活密不可分，因此世界各国对水的标准都极为关注。传统的化学手段得到的副产物一直受到诟病，因此一批物理消毒技术和新生代的生物消毒技术正在逐渐展开。特别是生物科技，作为符合人类可持续发展的绿色环保型水处理技术，逐渐成为未来给水处理消毒技术的主导力量。

参考文献

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[2]方小杰，芦思文，裴华军.给水处理消毒技术现状与发展[J].黑龙江科技信息，2012（35）