消毒是給水處理工藝中的重要組成部分,，是提高水質(zhì),，保障供水安全的主要措施之一。19世紀(jì)中葉,，由于嚴(yán)重危害生命安全的霍亂,、傷寒、痢疾等傳染病通過飲用水傳播,，人類第一次將水質(zhì)與人體健康直接聯(lián)系起來,。20世紀(jì)初發(fā)現(xiàn)氯可以滅活水傳致病微生物后，氯消毒在給水處理中得到廣泛應(yīng)用,，成為本世紀(jì)保護(hù)人體健康的重要技術(shù)進(jìn)步之一,。
一、液氯消毒
傳統(tǒng)的給水處理觀念中,，認(rèn)為飲用水采用液氯消毒就可以控制致病菌傳播,，即使較大城市的長距離給水管網(wǎng)，只要維持管網(wǎng)末梢一定的余氯就可以保證飲用水的安全（國標(biāo)0.05mg/L）,。但近十多年來隨著科學(xué)發(fā)展和分析技術(shù)的進(jìn)步,，飲用水中不斷發(fā)現(xiàn)新的病原微生物，如微小似病毒,、軍團(tuán)菌和隱孢子蟲等,。飲用水中越來越多的致病微生物種類對(duì)飲用者健康構(gòu)成直接威脅，而且部份新型致病微生物如隱孢子蟲等不能被液氯殺死,。即使保持一定的余氯,，在給水管道中仍可檢出幾十種細(xì)菌，除少數(shù)鐵細(xì)菌和硫細(xì)菌外,，主要是以有機(jī)物為營養(yǎng)基質(zhì)的異養(yǎng)菌,。出廠水中存在的有機(jī)物為細(xì)菌在管網(wǎng)中生長提供了必要條件，液氯消毒后未殺死細(xì)菌的自我修復(fù)生長和外源細(xì)菌進(jìn)入管道是管網(wǎng)中細(xì)菌生長的內(nèi)在原因,，而管壁本身的特點(diǎn)如表面粗糙,、邊界層效應(yīng)、懸浮和膠體物的沉積又給細(xì)菌提供了生長的基地,。研究人員因此提出生物穩(wěn)定性的概念,，并以飲用水中AOC和BDOC的濃度來作為飲用水生物穩(wěn)定性評(píng)價(jià)指標(biāo),。如果飲用水中有機(jī)營養(yǎng)物含量高，水質(zhì)生物穩(wěn)定性差,，細(xì)菌就容易在給水管網(wǎng)中生長,，致病菌出現(xiàn)的可能性就增大。
70年代發(fā)現(xiàn)液氯消毒產(chǎn)生的消毒副產(chǎn)物對(duì)人體健康有較大影響,，對(duì)氯化消毒副產(chǎn)物的研究已經(jīng)成為給水研究中的一個(gè)重要課題,。越來越多的消毒副產(chǎn)物如三鹵甲烷、鹵乙酸,、鹵代腈,、鹵代醛等在飲用水中被發(fā)現(xiàn)。三鹵甲烷和鹵乙酸由于強(qiáng)致癌性已成為控制的主要目標(biāo),，而且也分別代表了揮發(fā)性和非揮發(fā)性的兩類消毒副產(chǎn)物,。美國專門有消毒劑和消毒副產(chǎn)物法，對(duì)液氯消毒劑和消毒副產(chǎn)物進(jìn)行了規(guī)定,，我國建設(shè)部的行業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)也將消毒副產(chǎn)物增加到標(biāo)準(zhǔn)中（三鹵甲烷0.06mg/L,、鹵乙酸0.06mg/L、亞氯酸鹽0.7 mg/L）,。
上述問題對(duì)飲用水的安全性構(gòu)成了嚴(yán)重威脅,，因此消毒技術(shù)的優(yōu)化和發(fā)展成為十分緊迫的問題。
二,、臭氧消毒
臭氧是淡藍(lán)色,、強(qiáng)烈刺激性的有毒氣體，分子式為O3,，分子量為47.97,，具強(qiáng)氧化性。采用臭氧消毒已有很長歷史,，1886年即有試驗(yàn)性應(yīng)用,，但由于臭氧制取設(shè)備復(fù)雜，投資大,，運(yùn)行費(fèi)用高,，一直沒有得到普遍推廣。臭氧消毒目前主要在歐洲應(yīng)用較多,，但最大規(guī)模的水廠是在加拿大的蒙特利爾,，為300MGD（約110萬m3/d）。臭氧消毒一般劑量為3~5mg/L,。近年來由于對(duì)氯化消毒副產(chǎn)物和新型致病微生物如隱孢子蟲的關(guān)注，而且也由于臭氧制備技術(shù)的進(jìn)步,，臭氧消毒的應(yīng)用有增加的趨勢,。
臭氧的消毒機(jī)理包括直接氧化和產(chǎn)生自由基的間接氧化,，與氯和二氧化氯一樣，通過氧化來破壞微生物的結(jié)構(gòu),，達(dá)到消毒的目的,。臭氧消毒的優(yōu)點(diǎn)是殺菌效果好，用量少,，作用快,，能同時(shí)控制水中鐵、錳,、色,、味、嗅,，同時(shí)產(chǎn)生的副產(chǎn)物少,。
由于臭氧分子不穩(wěn)定，易自行分解,，在水中保留時(shí)間很短,，小于30min，因此不能維持管網(wǎng)的消毒能力,，而且臭氧消毒產(chǎn)生溴酸鹽,、醛、酮和羧酸類副產(chǎn)物,，其中溴酸鹽在水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中有規(guī)定,，醛、酮和羧酸類副產(chǎn)物部份是有害健康的化合物,，部分使管網(wǎng)水生物穩(wěn)定下降,，因此臭氧消毒在使用中受到一定的限制。對(duì)于大,、中型管網(wǎng)系統(tǒng),，采用臭氧消毒時(shí)必須靠氯來維持管網(wǎng)中持續(xù)的消毒效果。
三,、紫外線消毒
紫外線是指電磁波波長處于200~380nm的光波,，一般分為三個(gè)區(qū)，即UVA（315~380nm）,，UVB（280~315nm）,，UVC(200~280nm)。低于200nm的遠(yuǎn)紫外線區(qū)域稱為真空紫外線,，極易被水吸收,，因此不能用于消毒。用于消毒的紫外線是UVC區(qū),，即波長為200~280nm的區(qū)域,，特別254nm附近,。
紫外線消毒機(jī)理與前面的氧化劑不同，它是利用波長254nm及其附近波長區(qū)域?qū)ξ⑸顳NA的破壞,，阻止蛋白質(zhì)合成而使細(xì)菌不能繁殖,。紫外線的滅菌作用最早在20世紀(jì)初由英國學(xué)者貝納德和莫加報(bào)道，真正開始應(yīng)用為20世紀(jì)60年代,。
紫外線消毒的優(yōu)點(diǎn)：對(duì)致病微生物有廣譜消毒效果,；消毒效率高；對(duì)隱孢子蟲卵囊有特效消毒作用,；不產(chǎn)生有毒,、有害副產(chǎn)物；不增加AOC及BDOC等損害管網(wǎng)水生物穩(wěn)定性的副產(chǎn)物,；能降低嗅,、味和降解微量有機(jī)物；占地面積小,，消毒效果受水溫,、PH影響小。
紫外線消毒的缺點(diǎn)：沒有持續(xù)消毒效果,，需與氯配合使用,；管壁易結(jié)垢，降低消毒效果,；消毒效果受水中SS和濁度影響較大,；被殺滅的細(xì)菌有可能復(fù)活；國內(nèi)使用經(jīng)驗(yàn)較少,，目前使用還受到一定限制,。
四、二氧化氯消毒
二氧化氯是淡黃色,、強(qiáng)烈刺激性有毒氣體,，分子式為CLO2，分子量為67.46,，具有強(qiáng)氧化性,。1811年二氧化氯由漢弗萊·戴維首先合成，1944年首先在水處理中得到應(yīng)用,。自20世紀(jì)80年代,，在歐美發(fā)達(dá)國家，二氧化氯在自來水凈水工藝上的應(yīng)用日漸廣泛,，作為預(yù)氧化劑,，它所氧化的產(chǎn)物中基本上不含有機(jī)氯化物，并對(duì)飲用水的Fe2+,、Mn2+,、嗅與味,、藻類等均有很好的去除效果；作為消毒劑,，它對(duì)水中各種病原微生物（細(xì)菌、病毒,、賈滴蟲與隱孢子蟲等）都有徹底殺滅或滅活效果,，并能有效控制細(xì)菌生物膜在管網(wǎng)中的生長繁殖。
1979年,，美國環(huán)境保護(hù)署（USEPA）規(guī)定飲用水中三鹵甲烷的最大污染水平必須低于0.1 mg/L,并推薦二氧化氯消毒劑作為控制自來水中的有機(jī)鹵代物的有效手段之一,。目前，美國EPA已將二氧化氯作為替代液氯的首選消毒劑,。世界衛(wèi)生組織將其定為AI級(jí)高效安全消毒劑,。
二氧化氯的消毒機(jī)理主要是通過吸附、滲透作用進(jìn)入細(xì)胞體,，氧化細(xì)胞內(nèi)酶系統(tǒng)和生物大分子,，較好殺滅細(xì)菌、病毒,，且不對(duì)動(dòng),、植物產(chǎn)生損傷。
二氧化氯消毒的優(yōu)點(diǎn)：殺菌效果好,、用量少,、作用快，消毒作用持續(xù)時(shí)間長,，可以保持剩余消毒劑量,；氧化性強(qiáng)，能分解細(xì)胞結(jié)構(gòu),，并能殺死隱孢子蟲,；能同時(shí)控制水中鐵、錳,、色,、味、嗅,；受溫度,、氨氮和PH影響少；不產(chǎn)生三鹵甲烷和鹵乙酸等副產(chǎn)物,，不產(chǎn)生致突變物質(zhì),，其Ames試驗(yàn)和小鼠骨髓嗜多染紅細(xì)胞微核試驗(yàn)均呈陰性結(jié)果；與氯消毒相比,，二氧化氯能降低致突活性,；二氧化氯與水中有機(jī)物的反應(yīng)為氧化作用,，而氯則以取代反應(yīng)為主；使用安全,、方便,，消毒成本與液氯相當(dāng)。二氧化氯消毒的缺點(diǎn)：
二氧化氯消毒液應(yīng)根據(jù)需要現(xiàn)場制備,。
二氧化氯的制備方法主要有電解法和化學(xué)法,，電解法二氧化氯發(fā)生器設(shè)備腐蝕嚴(yán)重、故障率高,，未能推廣應(yīng)用,。化學(xué)法二氧化氯發(fā)生器以其結(jié)構(gòu)簡單,、運(yùn)行穩(wěn)定可靠得到快速發(fā)展,。化學(xué)法二氧化氯發(fā)生器按所使用的原料不同,，又分為亞氯酸鈉法和氯酸鈉法,。亞氯酸鈉法由于原料價(jià)格較高，消毒成本高,，推廣使用困難,。氯酸鈉法因其原料價(jià)格較低而被廣泛使用。氯酸鈉法通常使用的還原劑有鹽酸,、甲醇和雙氧水,當(dāng)用鹽酸作還原劑時(shí)有氯氣產(chǎn)生, 當(dāng)用甲醇或雙氧水作還原劑時(shí)沒有氯氣產(chǎn)生,。
二氧化氯發(fā)生器必需達(dá)到純度高、原料轉(zhuǎn)化率高和可靠性高才能滿足飲用水消毒的較高要求,。因此,，生產(chǎn)二氧化氯發(fā)生器的企業(yè)應(yīng)具備較高的專業(yè)技術(shù)和制造能力。二氧化氯發(fā)生器選擇不當(dāng),，不但影響消毒效果,，而且增加消毒成本，對(duì)提高飲用水水質(zhì)和保障供水安全不利,。
飲用水消毒對(duì)二氧化氯發(fā)生器的特殊要求：1,、二氧化氯純度高。二氧化氯純度越高消毒效果就越好,，常規(guī)反應(yīng)器純度鹽酸法約為55%,，折疊式微分雙溫反應(yīng)器硫酸法約為98%。2,、原料轉(zhuǎn)化率高,。原料轉(zhuǎn)化率的高低直接影響消毒成本，常規(guī)反應(yīng)器原料轉(zhuǎn)化率約為70%。折疊式微分雙溫反應(yīng)器約95%,。3,、具有殘液自動(dòng)分離排放裝置?？商岣呦疽旱募兌?確保二氧化氯發(fā)生器在非常狀況下防止原料和副產(chǎn)物進(jìn)入水體,，避免雜質(zhì)污染水體。4,、自動(dòng)化程度高,。根據(jù)水處理工藝的特殊要求,采用進(jìn)口PLC控制器而設(shè)計(jì)的控制軟件,可實(shí)現(xiàn)水量和余氯的復(fù)合環(huán)控制,使設(shè)備的運(yùn)行和二氧化氯的投加達(dá)到了全自動(dòng)控制，確保出廠水中二氧化氯殘余量達(dá)到規(guī)定要求,。5、具有原料流量在線監(jiān)視和測控系統(tǒng),。采用非接觸測量技術(shù)準(zhǔn)確測量出兩種原料的流量,時(shí)刻監(jiān)視計(jì)量泵的運(yùn)行狀態(tài),，當(dāng)計(jì)量泵計(jì)量不準(zhǔn)確或故障停運(yùn)時(shí)，自動(dòng)校準(zhǔn)或報(bào)警停機(jī),，避免因計(jì)量泵故障而影響生產(chǎn),，污染水質(zhì)。6,、具有安全狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng),。根據(jù)影響二氧化氯發(fā)生器安全運(yùn)行的各種因數(shù)設(shè)計(jì)的在線測控分析系統(tǒng),準(zhǔn)確判斷設(shè)備故障隱患,及時(shí)報(bào)警和停機(jī),確保設(shè)備在安全的條件下啟動(dòng)和運(yùn)行。7,、具有二氧化氯自動(dòng)吸收處理裝置,。在突然停電或停水的緊急情況下，自動(dòng)將正在反應(yīng)生成的二氧化氯進(jìn)行吸收和處理,，確保二氧化氯不發(fā)生泄漏而影響環(huán)境,、危及設(shè)備和人身安全。8,、采用分體式控制柜,。將發(fā)生器和控制柜分開安置,可克服潮濕和腐蝕環(huán)境對(duì)電子器件的影響，提高設(shè)備的可靠性,。9,、采用優(yōu)質(zhì)材料。反應(yīng)器應(yīng)采用傳熱性能好的鈦材及耐高溫,、耐腐蝕的聚四氟乙烯材料加工制作,，外殼應(yīng)采用優(yōu)質(zhì)工程材料制造, 配套部件應(yīng)采用進(jìn)口名牌精密計(jì)量泵和二氧化氯在線檢測儀，以確保設(shè)備的性能和品質(zhì),。
五,、小結(jié)
消毒對(duì)控制飲用水水質(zhì)、保持管網(wǎng)水質(zhì)穩(wěn)定起著關(guān)鍵作用，因此深入研究消毒的新技術(shù)和應(yīng)用特點(diǎn),，以全面提高飲用水水質(zhì)顯得十分必要,。在液氯、二氧化氯,、臭氧和紫外線等消毒中,，二氧化氯消毒技術(shù)由于消毒效率高，持續(xù)消毒效果好,，消毒成本低,，使用安全方便，不產(chǎn)生消毒副產(chǎn)物或產(chǎn)生的消毒副產(chǎn)物少在給水處理中具有很好的發(fā)展前途,。
淺析二氧化氯發(fā)生器在醫(yī)院污水處理中的應(yīng)用
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