摘要：消毒是水处理中最基本的，也最重要的环节；介绍目前水处理工艺内常用的消毒技术，并对其优劣势进行阐述，并对这项工艺的发展作展望。
关键词：水处理；二氧化氯；紫外线；电催化；生物酶
前言
近年来，人们对生活水平的要求不断提高，对环境保护的意识日趋增强，对生活用水水质的标准，尤其是饮用水、中水及污水处理回用的标准也越来越高。传统处理工艺中，以氯为主的化学消毒方式，和以紫外线为首的物理消毒方式，由于副产物、造价、操作安全等问题，引起了社会对用水消毒的普遍担忧。科学技术的发展，推动环境工作者在水处理工艺中逐步引进生物消毒技术，使得物理、化学、生物几种方式的组合式消毒，从科学理论迈入生产实践中，并得到了长足的发展，也为更新的科学成果进入实践积累了丰富的运行数据。
1 传统化学消毒方式优劣势
1.1 氯化
上世纪70年代前，氯化（液氯）消毒是业内最主要的消毒方式，因液氯的易得、普遍适用、性价比较高而得到普遍采用，并沿用至今。氯化消毒应用的是次氯酸的氧化作用，对细菌的杀灭效果较好，但对水中的病毒和虫卵杀灭效果较差，使用过程中所需时间较长；液氯易得，但本身有毒，且具有强烈的腐蚀性，因此整个使用过程中操作安全问题较多；氯化工艺的成本低，但使用后水中的毒副产物问题难以解决，导致水体气味难闻，且致癌。
氯胺的反应原理基本与液氯一致，因此作为氯化消毒方式的一种，在近年中逐步投入使用。氯胺的反应速度较慢，但其氯化结果中毒副产物较单纯的氯化有很大幅度的降低，对卤化物的处理效果较好，而且对于出厂水运管网中的细菌再生有较好的抑制作用；因此多用于污染较为严重，且污染源中卤化物占比较重的处理厂，如果处理厂出水管网铺设的距离用水地较远，停留时间在12天以上，希望对运送中的水体细菌有所抑制的情况下，也多用氯胺。
1.2 氧化
1.2.1 二氧化氯
二氧化氯对于细胞壁有较强的穿透性，因此在杀灭细菌的效果上较氯化高；它与水中有机物产生氧化反应，产生氧化产物，而非氯化产物，因此不生产氯化作用后的毒副产物；在现代化生产状态下，二氧化氯的成本几乎与液氯相当，但二氧化氯不稳定，易产生爆炸，对于操作安全方面要求依旧严苛。
1.2.2 臭氧
臭氧是一种强氧化剂，杀灭水体中细菌、病毒、虫卵的效果都非常好；其氧化作用后的产物基本为二氧化碳和水，且能够同时处理水体的颜色和气味；但臭氧的制取工艺较为繁琐，制取设备成本较高，且在室温下分解速度较快，因此臭氧消毒工艺的整体使用成本使得它难以在中小型水处理厂中推广使用。
2 物理消毒方式优劣势
2.1 光
2.1.1 紫外线
紫外线处理技术，是在上世纪90年代兴起的，相较化学处理手段，它是一种更加经济、高效的处理技术。紫外线处理技术，应用的是紫外线的紫外辐射，用来破坏细胞的结构，甚至影响其DNA和RNA，来抑制细菌病毒水生物等污染物的再生，直至杀灭，来达到为水体消毒的最终目的。
但紫外线作为一种光学上的技术，有其自身带来的局限；光所具有的穿透性，在水体中悬浮物较少的情况下，紫外技术的成果较为可观。因此紫外线技术的应用有其前提条件，即水体需要进行先期的处理，通过过滤、沉淀、平流、浮流等方法，去除大部分的悬浮物质。且紫外线技术，对于处理后的水体，没有后续作用，后续水体在运送过程中需要其他消毒技术的加持。
因此采用紫外线处理技术，除了设备本身的成本外，前后技术设备的投入也需要纳入成本，无形中增大了处理厂的运营成本。
2.1.2 光催化
用光线照射光催化剂，使得光催化剂产生电子，电子本身具有还原能力，与氧气结合产生过氧化氢，这是一种强力的消毒剂，在氧化还原反应下，对于细菌的杀灭效果非常好；光催化剂本身可以降解水体中的部分有机物，降解产物基本为二氧化碳和水，失去有机物作为营养，水体中的细菌及水生物也会被抑制失去活性。业内此项技术主要使用紫外线作为光线光源，可以配合紫外技术进行使用，形成组合消毒方式，因此也同样具有了成本较高的缺点。
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2.2 电场
电场消毒方法还很新，业内使用的的主要原理有两种，一是电场的存在，使得水体本身产生强氧化剂，比如臭氧，使得臭氧的制取进一步融入水处理工艺中，而非独立制取后再应用；二是电场的存在对细胞本身产生了作用，击穿细胞壁或膜，在击穿的过程中形成高温灼烧，甚至引起细胞内外渗透压的变化等等一系列连续变化，杀灭细菌病毒水生物。
电场消毒的运行设备简单，主要借助电场本身的效果，安全可靠，操作难度较小，经过试验其耗电量也不高。缺点在于目前业内上没有彻底研究透彻此种方法的杀菌全部原理，其作用的副产物尚不完全了解。
2.3 超声波
超声波的消毒原理在于：声波的作用使得水体在震荡中，形成液泡，液泡伴随声波的增强和减弱出现增大后又破裂的现象，在破裂的过程中，增高了水体的温度和压强。温度和压强的提高本身可以达到消毒的作用，且在其作用下，水体分解产生过氧化氢等产物，同样具有可以消毒杀菌的氧化能力。
且超声波本身的高频振动，也具有杀菌的作用，故这种方式具有普适性。
3 生物消毒方式优劣势
在自然界中，存在一些生物本身可以分泌杀菌物质，且后续产物不对周围环境产生影响，甚至有利于物质在自然界的循环。因此，从很早以前，人们就在不断试验各种生物及其产物的消毒应用。
3.1 传统生物消毒方式
较为传统的生物消毒方式，是直接利用生物体来对其他生物体进行作用。因生物反应本身的作用速度较慢，对应性较强，导致消毒的效率不高，且普适性不高，很难形成规模，遇到抵抗力较强的细菌，效率进一步降低，甚至有促进变异，形成更难处理的细菌的可能性。
3.2 现代生物消毒方式
虽然传统的生物消毒方式，效率不高，难成规模，但因生物方式的亲自然性，让人们难以舍弃这个研究方向。随着科学技术的发展，生物学家对于生物的消毒原理进一步分析，发现杀菌的主力不是生物本身而是其分泌物，主要为酶。
酶之所以能够进行消毒，是因为其具有溶解蛋白的功能。通过溶解细胞壁、细胞膜和病毒的壳蛋白，使得其中的DNA和RNA裂解，来达到抑制杀灭细菌病毒水生物的目的。
生物酶消毒方式的作用效率良好，且后续基本可以做到无害，其发展远景十分美好，但生物酶的制作成本较高，储存、运输及应用过程中对条件要求标准高，目前还不能广泛应用。且目前所能投入使用的生物酶，针对杀灭有害物的范围尚不广泛，而其他种类生物酶的提取制作涉及现代生物科技以及基因工程技术，其发展的速度，明显受制于现代前沿科技的发展速度。
4 结语
水处理工艺中，单纯的物理、化学、生物方式，均有其局限性；物理方式一般操作简单，设备成本不高，但针对水体污染方向较为单一，且无法保证后续水体防护程度；化学方式一般有较好的延续性，但化学试剂的后续无害化需求较高，且试剂多不稳定，储存运输使用过程中易出现损耗或者对周边环境的威胁；生物方式本身无害，且后续产物无害化是它的优势，但本身的提取制作对科学技术的要求较高，受制于现代科技发展的速度。综合看来，单一的处理方式，多不能达到现代人们对于水质的要求，目前乃至未来的水处理工艺，一定是组合式的，物化生三种方式的综合搭配应用，配合水体实际情况，因地制宜的解决水处理问题。
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论文作者:贾丽媛,王鑫
论文发表刊物:《基层建设》2018年第21期
论文发表时间:2018/9/10
标签：水体论文; 方式论文; 生物论文; 水处理论文; 技术论文; 细菌论文; 紫外线论文; 《基层建设》2018年第21期论文;