了解污水消毒方法（上篇）

这 四种消毒剂比较 如下：

从 生物杀菌能力 看，其高低位序为：臭氧>二氧化氯>液氯>氯胺；

从 稳定性和消毒的持续性 来看，其高低位序为：氯胺>二氧化氯>液氯>臭氧>；

从 三卤甲烷形成潜力和总有机卤形成潜力 来看，其高低位序为：液氯>氯胺>二氧化氯≈臭氧。

综合起来考虑，则认为二氧化氯是一优良消毒剂和强氧化剂，是世界卫生组织（WHO）和世界粮农组织（FAO）向全世界推荐的A1级广谱、安全和高效消毒剂。

“例如，废水的二级处理出水用混凝沉淀法能去除病菌和病毒 99.845％，而混凝沉淀-过滤法的去除率达99.985％。石灰混凝沉淀已被证明在高pH值条件下能有效地去除病毒并使其失去活性。氯化消毒能保证更彻底地杀灭病原体，水中的余氯还具有持续消毒作用。

HOCl是中性分子，可以扩散到带负电的细菌表面，并穿透细胞壁进入细菌内部起氧化作用，破坏细菌的酶系统使细菌死亡。OCl ^- 也具有杀菌能力，但带负电，难以接近带负电的细菌。 HOCl和OCl ^- 的杀菌效果在试验的条件下大致为80:1 。

控制水的pH值，以保持水中HOCl较高的百分率，能获得较好的消毒效果。

上面所说的是在没有氨氮的水中的氯消毒状况。实际上待消毒的水大多含有氨氮，向这种水中投氯后， 水中氯和氮化合物的最重要的反应，是次氯酸与氨的反应 。这是一个分段反应过程：

在pH值大于9时，几乎只生成一氯胺；在pH值约为7.5时，一氯胺和二氯胺数量几乎相同：在pH值小于6.5时，二氯胺占优势；三氯胺只有在pH值低于 4.5时才存在。在水中有氯胺存在时，HOCl仍起着消毒作用，到水中的HOCl消耗完了后，反应才向左进行，继续生成HOCl。因此，水中有氮化合物时，会使消毒过程变慢。

氯同氨的克分子比大于1时，发生氨的氧化和氯的还原；两者的克分子比为2:1左右时，能发生基本上完全的氧化还原反应，并且经过一定的时间，导致氨和起氧化作用的氯完全从溶液中消失，此点称为折点。然后随着投氯量增加，水中的剩余有效氯才逐渐增加。在折点前氯化的剩余氯是化合态的有效余氯，而在折点后氯化的剩余氯则是游离态的有效余氯，这时消毒效果最好。

在折点以后继续投氯，称为折点氯化。 这种方法的氯耗量明显增大，但对污染较严重的水的去污消毒效果十分显著，除杀灭细菌外，还可以降低水的色度，去除恶臭，去除锰、铁，去除酚及其他有机污染物，并可控制藻类繁殖。

采用折点加氯消毒后往往要有脱氯措施。脱氯可采用化学药剂法（投加二氧化硫，亚硫酸钠）和活性炭吸附法等。

氯的灭菌作用主要是次氯酸， 因为它是体积很小的中性分子，能扩散到带有负电荷的细菌表面，具有较强的渗透力，能穿透细胞壁进入细菌内部。氯对细菌的作用是破坏其酶系统，导致细菌死亡。而氯对病毒的作用，主要是对核酸破坏的致死性作用。

主要特点

(1)处理水量较大时，单位水体的处理费用较低；

(2)水体氯消毒后能长时间地保持一定数量的余氯，从而具有持续消毒能力；

(3)氯消毒历史较长，经验较多，是一种比较成熟的消毒方法。

缺点

但是自从1974年陆克和伯勒分别在荷兰与美国的城市自来水中检出了氯仿等三卤甲烷(THMs)有机物，1976年美国国家癌肿研究所通过对大鼠和小鼠进行口服氯仿实验确定其为致癌物质，人们发现 饮用水氯消毒后，水中含有具有致畸、致癌、致突变的THMs等有害消毒副产物 。随着对THMs危害性研究的深入，引起了对其它消毒副产物的研究。

至今已知的消毒副产物已经有500种以上，但是绝大多数的浓度只有微克/升(μg/L)级，且许多消毒副产物未作进一步的研究。在大量的消毒副产物中，目前集中研究的只有三卤甲烷、卤乙酸、卤乙腈、卤代酮、卤代醛、卤代酚等20余种，其中对于THMs的致癌性已有共识，其它大部分具有一般毒性，部分具有致突性。THMs等卤化有机物的产生主要是水体中的有机物与氯作用的结果，而 城市生活污水中含有大量的有机物，经氯消毒后，会生成卤化有机物等消毒副产物，随污水进入地面水体，污染水源，并对鱼类等水生生物产生毒害作用 。

避免途径

氯胺消毒取滤后水分装至两个250mL磨口瓶中，通过加入氯化铵控制水中氨氮的含量，使其中一个磨口瓶内氨氮含量为0.54mg/L、另一个为0.06mg/L。在有效投氯量均为4mg/L的情况下，经24h氯化反应后测定两瓶水样的三氯甲烷含量。由于后者氨氮浓度很低，所以可以认为是活性氯消毒，而前者则可看作是氯胺消毒。显然，在相同的投氯量下水中氨氮的浓度高，游离余氯的含量就低，产生三氯甲烷的量也就相对较低。从这个角度讲， 保持水中有一定数量的氨氮，有利于减少消毒副产物的产量。

对氯胺消毒而言，由于HOCl是逐渐释放出来的，所以更能保证管网末梢和管网水流速小的地区的余氯要求，也会使自来水中的氯嗅味减轻一些，这是氯胺消毒的优点。但是， 由于氯胺消毒作用缓慢，因此不能作为基本杀菌消毒剂，而应作为出厂水在管网系统中长时间维持水质卫生的辅助消毒剂 。氯胺对人体健康也存在着潜在的影响，应根据水质和管网的具体情况控制适量。水厂距供水管网较近、水流在管中停留时间＜12h，且有机卤化物含量较小时不宜采用氯胺消毒。

所以， 加氯消毒过程中消毒副产物的生成量与投氯量、水中有机物的浓度、反应时间、水的pH值及氯的存在形式有关。 其中，降低以腐殖酸为代表的有机物浓度和减少投氯量是降低消毒副产物浓度的最有效、最可行的方法。

在可能的情况下， 对其他氯化反应条件也应进行调整和优化，从而使加氯消毒产生的消毒副产物最少。氯胺和二氧化氯比加氯消毒产生的消毒副产物明显减少，是控制消毒副产物产生的有效措施。

为了避免有害消毒副产物的产生， 采取的主要途径 有：

(1)预处理去除三卤甲烷前驱物(主要是富里酸和腐殖酸)；

(2)采用代用消毒剂或消毒方法，近年来对用臭氧、二氧化氯和氯胺代替氯为消毒剂进行了大量的研究。

性能

二氧化氯具有广谱消毒效果 ，同时又 不会与水中的有机物反应生成氯化消毒副产物 ，所以它在自来水消毒中的有逐渐上升的趋势。1983年，美国国家环保局提出饮用水中三氯甲烷含量必须小于0.1mg/L，并推荐二氧化氯消毒作为控制自来水中三氯甲烷含量的有效措施之一。

由于二氧化氯性质非常活泼，无论气态或液态常会由于未知原因而发生爆炸，其储存运输也较困难，一般要采用现场制备的使用方式，这在一定程度上阻碍了其推广应用。

二氧化氯的杀菌消毒作用

二氧化氯在自然界中几乎以游离单体的形式存在，基本不与水发生化学反应（水解歧化），也不以二聚或多聚状态存在，这令它在水中的扩散速度比较快，渗透力也强，特别是在低浓度时更突出， 二氧化氯的氧化能力强，是氯的2.6倍 。

二氧化氯的杀菌作用 不受pH值影响 ，可在广泛的pH值（ 3.0~9.0 ）范围内，杀死水中的细菌和病毒。二氧化氯的持续消毒能力强，它的水溶液很稳定，尤其在低浓度时更突出。给水管网是一个密封的系统，管道内阴凉且避光，因此， 二氧化氯在管网中能够保持稳定的残量，控制细菌、病毒、藻类等微生物的再度繁殖 ，二氧化氯还能分解残留的细胞结构，控制粘泥和生物的积聚，使微生物缺乏繁殖生长的条件和环境。

二氧化氯投加工艺

（1）对于有清水池的水厂，一般 将二氧化氯的投加点选择在滤后清水池进水口处 ，靠清水池中有效的接触时间，达到杀菌、消毒效果。如若投加在滤后管道中，因有利于混合均匀，效果更好。

（2）对于没有清水池的直供水，可 将二氧化氯直接投加到供水管道中 。

（3）对于配备在线检测自动控制装置的水厂，可在投加点之前设置流量控测装置， 自动测定水流量值并转成控制信号给二氧化氯发生器以控制二氧化氯投加量 ，或在出厂水管上设置余氯或二氧化氯控测装置，自动测定出厂水余氯值或二氧化氯浓度值，并转成控制信号后流量信号复合控制投加量，使加药量更精确。但在低温低浊条件下，水温5°C～6°C，同样投加0.25mg/L时，作用5min，不能将大肠杆菌降至0cfu/100ml，必须将二氧化氯投加量提高至0.5mg/L，方可将大肠杆菌降至0cfu/100ml。

在实际运行中，要达到消毒杀菌效果，又要尽可能节约成本，我们摸索总结出只要投加量控制在0.15~0.30mg/L，停留时间30min，完全可以确保管网水中的微生物学指标和感官性指标。

二氧化氯用水自来水消毒优点

（1）ClO ₂ 在失活病毒，隐孢子虫和贾第虫方面比Cl ₂ 更有效；

（2）Cl O ₂ 不形成氯仿等有机卤代物；

（3）ClO ₂ 杀菌特性几乎不受pH影响，且杀菌效果明显好于Cl ₂ ；

（4）ClO ₂ 可用于控制藻类、腐败植物和酚类化合物产生的嗅和味问题；

（5）ClO ₂ 氧化铁、锰、硫化物、氰化物和亚硝酸盐以及许多有机物；

（6）ClO ₂ 在水中的剩余量，将延长或保证管网水中的消毒作用；

（7）ClO ₂ 不与氨反应，也不与溴化物反应形成溴或溴酸盐；

（8）ClO ₂ 在减少杀灭斑贻贝方面是有效的；

（9）ClO ₂ 在实际运行中安全性比投加Cl ₂ 更可靠，并可省去漏氯回收装置。

综上所述， 二氧化氯作饮用水消毒剂，投加量在0.15~0.30mg/L浓度范围内，从消毒的效果、消毒安全性、口感及嗅和味方面来看，优于液氯消毒， 使水质量得到很大提高，满足了人们对高品质生活饮用水的需求，二氧化氯正逐渐被使用者接受和认可，是一种很有前途的消毒剂。