利用地上水解决人饮消毒工艺的研究和探讨
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摘要： 介绍了利用地上水解决饮水安全的消毒工艺，阐述并分析了各种消毒工艺的流程、原理和效果（包括危害），提出了水厂消毒工艺的最佳方案。
Abstract： The drinking water disinfection process with the use of ground water is introduced， and the processes， principles and effects （including hazards） of the various disinfection process were analyzed，and the best solutions of the disinfection process of water works.
关键词： 饮用水水质；地上水；人饮消毒工艺
Key words： drinking water quality；ground water；drinking water disinfection process
中图分类号：TU991.25 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）08-0325-02
0 引言
饮用水水质问题一直是人类最为关心的问题之一，近年来，大量事实证明，危害人体健康的因素广泛存在，水体中存在的大量的微生物严重威胁着人类的生命和健康。一方面包括消毒过程中产生并遗留下的有害物质，还有饮用水中原先就存在的微生物以及各种次生有害物质。因此，迫切需要对这些有害物质的发生情况作细致的分析，最终做到经济生产，安全饮水，要采取必要措施避免由消毒引起的水质下降，调查相应消毒与生产的过程。
氯气、氯胺、臭氧、溴碘以及刚兴起的紫外光等，是现在自来水工厂中常用的消毒杀菌剂。如果只考虑杀菌效果，每一种处理方法都能够达到要求，但是各种方法也有不足之处，如果要全面考虑水处理的效果，就没有几个方法能满足水处理的要求了。
水厂处理工艺方案的确定取决于原水水质，对消毒工艺比较如下：
1 氯气消毒
氯气消毒过程中，氯气和水反应生成次氯酸根等离子，次氯酸根等离子具有较强的氧化性能，是氯气消毒的关键部分。次氯酸与水中的氨会继续生成氯化胺类化合物，以一氯胺为主，而它本身就可以作为一种消毒剂使用。
自1908年美国新泽西州首次采用液氯对水进行消毒以来，因其强大的杀菌力、低廉的价格，液氯一度成为当今世界上使用最多、应用最广泛的一种杀菌剂，并作为饮水安全的主要手段而沿用至今。然而液氯消毒带来的问题也逐渐显露出来，主要在于氯气在消毒过程中能够与水中有机物反应，并生成相应的氧化产物和氯化产物，这两种化合物逐渐被证实具有很强的毒性和致癌作用。另一方面证实使用氯气作为消毒剂时，由于氯的取代和氧化作用，能够生成大量的卤化物，严重危害人体健康。如果长时间饮用，即使浓度较低，其潜在的危害也将是致命的。
另外由于长期使用氯气作为杀菌剂，细菌产生了不同程度的抗药性，使氯气的使用量逐渐增加，大大提高了生成有害化合物的可能。再者当水的pH值大于9时，氯气的杀菌作用明显降低。所有这些表明，淘汰氯气，开发新型杀菌剂势在必行。
2 紫外线消毒
目前，鉴于氯气消毒的种种弊端，使用紫外线消毒悄然兴起。试验证明，紫外线消毒可以有效的杀灭水中的菌类，如果配合一定的催化剂，又可以同时完全降解微量的有机污染物，并不产生任何其它的效应，如产生此污染物等，应该是饮用水消毒处理的较好选择，阻碍其应用与推广的限制性因素是仪器的维护和造价问题，而且紫外光源寿命一般较短，这样不可避免的提高了饮用水的处理成本。
3 二氧化氯消毒
二氧化氯的高效和无副作用，使它在全世界范围内得到推广和应用，作为新型饮用水杀菌剂，二氧化氯已脱颖而出，被称为“第四代”广谱杀菌消毒剂。
3.1 二氧化氯消毒的原理 降解污染物原理：二氧化氯性质极不稳定，遇水迅速分解，能生成多种强氧化剂，如氯酸，亚氯酸，次氯酸，氯气等，这些氧化物组合在一起，能够形成独特的协同作用，产生多种强氧化性自由基，活化有机污染物芳环上的不活泼氢，发生脱氢反应生成R自由基，并作为进一步氧化的诱发基团；自由基还能通过羟基取代反应，将芳烃环上的-SO3H-NO2等基团取代下来，声称稳定叉的羟基取代中间体，这些中间体易于发生开环反应，直至完全降解生成无机物。
杀菌原理：杀菌作用是通过在水中分解出中间产物如氯气等穿透细胞壁，二氧化氯可以快速高的效灭各种致病菌和病毒，使蛋白质变性而实现的。
3.2 ClO2消毒的优势 二氧化氯具有以下几方面的特点：
3.2.1 管理方便，投资较少：运行结果表明，使用二氧化氯具有很好的社会效益和环境效益，处理饮用水，设备简单，操作管理方便。但对于氨氮超标的水体，有可能产生对人体有害的副产物。
3.2.2 所适用pH值范围广：工业试验表明，能够用于高pH值系统的杀菌灭藻，其杀菌作用受pH值的影响比氯气小，0.6～1.8mg/L的ClO2杀菌作用明显高于氯气。
3.2.3 杀菌力强，使用剂量小，作用快：二氧化氯消毒杀菌范围广，如大肠杆菌，尤其是铁细菌和硫酸还原菌，且效果持久。像乙肝表面抗原HbsAg、沙氏门菌、金黄葡萄球菌等均有效果。剩余的二氧化氯还可以达到0.9mg/L，而2.0mg/L的二氧化氯溶液30s时即能杀灭全部微生物。
3.2.4 反应彻底，不会产生二次污染物：二氧化氯不会产生二次污染，不会与水中有机物生成有害物质，这是与传统的消毒杀菌剂氯气相比，使用二氧化氯消毒最大的优势，例如二氧化氯不会产生有毒的有机卤代烃，不会与水中的腐殖质及有机物反应，也不会与水中的酚类产生氯酚。在反应的工作中，测试到的卤代物含量与原水中没有较大的区别，我们主要是在同样的条件下将原水加二氧化氯作为对照组。
3.2.5 氧化性极强：有资料称，水中的酚类、氰化物、硫化物、胺类、氯化酚等有机物，能够有效被二氧化氯所清除，它其中的氧化性能是次氯酸的9倍，是氯气的27倍，能与S2-，SO■■，NO■■，CN-等元素发生氧化还原反应，可以出去有机胺类、有机硫化物所引起的水质异味，降低其浓度。
4 臭氧消毒
使用臭氧消毒的优点在于可高效除去几乎所有有机污染物，臭氧是一种强氧化剂，已被逐步应用于饮用水消毒中。其原理和优势如下：
4.1 理化特性 臭氧在常温下为带蓝色爆炸性气体，臭氧气体经过冷处理后可呈液状，其液体密度为1.71，一般为现场生产，立即使用，在水中溶解度比氧高，沸点为
-112.3℃。臭氧气体，有特臭，为已知最强的氧化剂，密度为1.658。空气中臭氧浓度达0.01-0.02mg/L时即可嗅知，在2.5-5mg/L时，可引起脉搏加速，疲倦、头痛，浓度达到1mg/L时，可引起呼吸加速、胸闷等症状。作业现场空气中容许的限制为0.2mg/m3，臭氧为强氧化剂，稳定性极差，常温下即可自行分解为氧。
4.2 杀菌作用 臭氧是一种广谱杀菌剂，消毒效果好，接触时间短，能除嗅、去色，去除氧化铁、锰等物质，能够去除酚，可杀灭细菌繁殖体和芽孢、病毒等，并可破坏肉毒杆菌毒素。不会产生对人体有害的有机氯化物，臭氧可以用于液体消毒；饮用水、工业生活污水和饮用水的净化消毒，比较清洁的水，一般应加臭氧0.5-1mg/L，其用量取决于水质，应由实验确定精确值。
综上所述，利用二氧化氯消毒的方式具有高效及无副作用等优势，所以建议利用地上水解决人饮安全水厂消毒方式应优先采用二氧化氯。
参考文献：
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