" 摘 要:新型的生物消毒劑能有效殺滅水中的有害微生物，且具有對人體健康無害、廣譜殺菌、對環境無影響、使用安全方便、成本相對低廉等特點，是一種符合人類社會可持續發展理念的生態環保型水處理消毒方法，具有重要的應用價值。消毒是水質工程中一個重要的工藝。在本文里，將概述水質工程中常用的幾種消毒方法，并探討隨著水消毒技術前沿科學的發展""水處理中出現的一些新型消毒技術""。同時，科技的發展也促進了水處理消毒技術的發展，新的消毒技術不斷被研究開發出來，如生物消毒等，尤其隨著由于生物化學和基因工程等前沿科技的迅速發展，傳統的生物消毒方法也正在取得突破，在水處理消毒領域的應用前景十分廣闊。

關鍵詞：消毒；常規技術；新技術 ；展望

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? ?人們很早就認識到自然界中一些生物能夠對某些有害微生物起到抑制或者殺滅作用，而又不對環境產生任何持續性的破壞作用，并受到這些生物特殊功能的啟發，發展了利用這些生物及其代謝產物進行消毒滅菌的生物消毒法。早期的生物殺毒主要直接利用生物尤其是微生物機體本身進行消毒。在中國古代，人們很早就認識到一些特殊的植物具有幫助人們增強體質，抵抗疾病的醫學功能，因而一些中草藥可以說是最早的生物消毒劑。最近幾十年，國外已經有研究者利用噬菌體和致弧菌來進行水的消毒。又例如，在水處理領域，當水進行砂濾時可通過生物在新陳代謝過程中產生的生物膜將微生物濾除。此類傳統的生物消毒技術一般直接使用生物體進行消毒，過程較為緩慢，對有害生物的殺滅效果尚不完全可靠，尤其對抵抗力較強的細菌芽孢一般無殺滅作用。此外還存在消毒效果難以確定、消毒效率不高以及不利于規模化應用等問題，難以達到現代水處理工業中水消毒的技術要求。下面通過水質工程消毒技術的常規技術、新技術進行概述。

一、水處理的消毒常規技術
1 . 氯化消毒
? ? 氯化消毒目前仍然得到最廣泛的應用，也是傳統的消毒方法，人們對其消毒機理進行了較多的研究。氯消毒主要是通過次氯酸的氧化作用來殺滅細菌，次氯酸是很小的中性分子，能擴散到帶負電的細菌表面 通過細菌的細胞壁穿透到細菌內部，并起氧化作用破壞細菌的酶系統而使細菌死亡，但是對于水中的病毒、寄生蟲卵的殺滅效果較差，需要在較高CT值，消毒劑濃度乘以接觸時間，才能達到理想的除菌效果。
? ? 氯胺消毒的機理一般認為與氯消毒相同，由于采用氯胺消毒能夠減少消毒過程中的THMs 的產生，并且氯胺在管網中的持續時間更長，所以近年來許多水廠由氯消毒改用氯胺消毒 而且采用氯胺消毒也緩解自來水中的氯味問題。氯胺在控制管網中細菌的再次繁殖和生物膜也比氯更為有效，然而氯胺消毒對水中的賈第蟲和隱孢子囊的去除效果卻不能夠令人滿意。
? ? 氯消毒能較快地殺滅水中病菌，成本不高，主要問題是消毒過程中會產生有害副產物，特別是現代水源 由于不同程度地受到有機污染，氯化這些有機污染物，會產生有機氯化物。不僅使水產生異臭和異味，而且有毒和致癌，對人體健康產生嚴重危害。
2 . 二氧化氯消毒
? ? 二氧化氯作為一種新型高效多功能水處理消毒劑,已在國內外許多領域得到廣泛應用,二氧化氯在城市水質處理上顯示出很強的優勢,對印染廢水的脫色、含氰含酚廢水的處理有極好的處理效果。二氧化氯不僅具有一般的殺菌、滅藻效能，而且能分解殘留的細胞結構，具有殺孢子、殺病毒的效能。因此，二氧化氯的使用對于環境保護人類的生命健康有著廣泛的意義。
? ? 二氧化氯與細菌及其它微生物細胞中蛋白質發生氧化還原反應，使其分解破壞，進而控制微生物蛋白質合成，最終導致細菌死亡。二氧化氯對細菌壁有較強的吸咐的穿透能力。
? ? 二氧化氯對水中的病原微生物，包括病毒、芽子孢、配水管網中的異養菌、硫酸鹽、還原菌及真菌等均有很高的殺滅作用，二氧化氯能在pH值很寬的范圍內殺滅大腸桿菌，其殺滅效果與溫度T有關，是溫度（1/T）的函數。這一優點彌補了因溫度升高而使二氧化氯在水中溶解度降低的缺點。
3 . 臭氧消毒
? ? 臭氧(O3)常溫常壓下是一種淡紫色有魚腥味的氣體，具有很強的氧化能力，其標準氧化還原電位為2.07V，僅次于氟，能殺滅細菌、病毒等微生物，還能氧化多種有機物和無機物，在水處理中得到了廣泛的應用。
? ? 臭氧之所以表現出強氧化性，是因為臭氧分子中的氧原子具有強烈的親電子或親質子性，臭氧分解產生的新生態氧原子有很高的氧化活性，臭氧在水中還能形成具有強氧化作用的HO·，不僅可以消毒殺菌，還可以氧化分解水中污染物。
? ? 臭氧可以氧化分解細菌內部氧化葡萄糖所必須的葡萄糖氧化酶，也可以直接與細菌、病毒發生作用，破壞其細胞器和核糖核酸，分解DNA，RNA，蛋白質，脂類和多糖等大分子聚合物，使細菌的物質代謝和繁殖過程遭到破壞，還可以侵入細胞膜內作用于外膜脂蛋白和內部的脂多糖，使細胞發生通透性畸變，導致細胞的溶解死亡，并且將死亡菌體內的遺傳基因、寄生菌種、寄生病毒粒子、噬菌體、支原體及細菌病毒代謝產物等溶解變性死亡，從而起到消毒作用。
? ? ?臭氧可將水中可溶性鐵、錳離子氧化成三價鐵、四價錳生成沉淀而去除；氨氮被臭氧緩慢地氧化成硝酸根離子，然后經生物硝化和代謝同化得以去除，在存在溴化物的情況下，氨可以經臭氧氧化降解為氮氣，同時溴離子被臭氧迅速氧化成HOBr，然后再與氨反應形成N：和Br一，Br～再被臭氧氧化，直到將氨全部去陳；氰化物經臭氧氧化后形成氰酸鹽，后者可水解成CO2和N2；無機硫化物易氧化生成單質硫，并進一步氧化成SO32- 和SO42-。
?4 .紫外線消毒
? ? 紫外線是在波譜中位于x射線與可見光之間的電磁波。紫外線殺菌是通過破壞微生物遺傳物質DNA，干擾其復制和轉錄，使其失去繁殖能力進而對其滅活的。自1910年Cernovedeow和Henvi第一次將紫外線消毒技術用于飲用水消毒，紫外線技術在水處理領域得到了快速發展。在歐美許多國家的水處理廠中，紫外線消毒被廣泛采用。如在芬蘭的赫爾辛基，處理能力達310萬m3/d的紫外線消毒裝置已在一家企業投入使用。美國已將紫外消毒工藝作為自來水消毒的最佳消毒方式寫入供水法規中。
? ? 紫外線消毒的優點:殺毒效率高、不產生二次污染、無生物免疫力、廣譜性。與傳統的消毒方式相比，紫外線還具有運行安全性高、運行維護費用低、安裝操作簡便、占地小、可以連續大量消毒等優點。
? ? 在歐洲目前已有2000多座飲水處理廠采用紫外線進行消毒，在西歐的奧地利、荷蘭、挪威和瑞士，紫外線輻射消毒是飲用水生產的唯一方法，在英國，飲用水紫外線消毒裝置的使用尤其廣泛，其中世界上最大的飲用水紫外線消毒裝置(處理量達66000m3／d)就在英國的倫敦。在自來水中檢測出隱孢子蟲屬后，美國和加拿大已將紫外線消毒列為用水終端、用戶進水端及小型給水系統的首選方法。近些年來我國也有一些水廠采用或計劃采用紫外線進行自來水的消毒。紫外線消毒技術在小型供水系統中應用的較多，如北京“歐陸經典一萬興苑”小區飲用凈水工程等一些高層建筑中都采用紫外線消毒器處理水，從而防止高位水箱的二次污染 。在一些集團(如辦公樓，賓館，飯店等)或家庭用的小型凈水器中也常見紫外線消毒裝置，此外一些隨身可攜帶的臨時用紫外線殺毒裝置在市場上也很常見。
? ? 紫外線消毒雖然具有諸多優點，但在應用中也存在一些不足之處，如光復活、穿透力低、沒有持續消毒能力等，只有對這些缺點進行深入分析并給出一定的解決方案，才能為其更好地應用于實踐掃清障礙。

二、水處理消毒新技術
? ?隨著科技的發展9將其它領域的科技成果應用于水處理消毒領域9促使一些新的消毒技術的誕生。目前研究的主要有以下幾類消毒新技術:
?1.生物消毒
? ?由于生物化工等前沿科技的發展，生態環保型的生物消毒技術在水處理領域里的研究和應用也愈來愈廣泛。在自然界中一些生物能夠分泌一些物質來消滅病菌、病毒或使其喪失活性而又不對環境產生任何連續性的破壞作用。受到這些生物的啟發，人們很早就發展了利用這些生物及其代謝產物消毒的生物消毒法，傳統的生物消毒法直接使用生物體自身進行消毒，過程緩慢，對細菌芽孢一般無殺滅作用，消毒效果難以確定。消毒效率不高，不利于規模化應用，達不到現代水處理工業中水消毒的要求。
? ? ?實踐證明，生物消毒具對人體健康無影響、環境友好、廣譜殺菌、使用安全方便、成本相對低廉，是目前相對比較理想的消毒方法，因而，生物消毒法在市政水處理領域有比較好的應用前景。
? 2.電場消毒
? ? 目前,有關電化學法殺菌的機理仍未徹底研究清楚,但是普遍認為在電化學消毒的過程中起重要
作用的有3 種因素:一種是水流通過電場而產生的一些強氧化劑,如氯氣和臭氧等；另外一種是水中產生了氧化性極強但存在時間很短的自由基,如羧基、自由基；還有就是電場本身對細菌細胞產生的作用,如細胞膜的電擊穿現象，細胞的電灼燒現象，以及影響細菌代謝功能的電滲和電泳現象。
? ? 這種方法的優點在于:消毒運行管理簡單、安全、可靠。經過實驗驗證，殺菌速度快、耗電量低。
? 3.超聲波消毒
? ? 超聲消毒的原理:水溶液在聲波作用下，不斷產生液泡，液泡在聲波增強的半周期內增大，減弱的半周期內破裂，在液泡破裂時溶液產生高溫高壓，溫度約為2000-4000K，壓力約為330atm，液泡分裂時可將反應中心分為三個區:氣相區、過渡區、液相區。在高溫下的燃燒分解主要發生在這幾個區，此時溶液中的水分解成OH、過氧化氫。而0H、過氧化氫具有強的氧化殺菌作用，從而達到處理水消毒的目的。超聲波消毒的效果與水的流速、超聲波的頻率功率有關，能夠殺滅較多病菌，有廣譜特征性。
? 4.銅銀離子化水消毒
? ? 銅銀離子化水消毒就是用電解的方法產生銅銀離子用于水的消毒。銅銀離子的殺菌機理國外做了大量研究。現在一般認為，銅銀離子的殺菌功能是由于帶正電的銅銀離子和帶負電的細菌細胞結合，并穿透細胞壁與細胞內特定部位的DNA和RNA結合，破壞細菌細胞的蛋白酶和呼吸酶9造成細菌細胞的溶解和死亡。銅銀離子無色、無味、化學穩定性強，幾乎不受陽光溫度和時間的影響。在合適的pH值下可提供長時間穩定的殘留濃度來維持消毒效果，并且不產生有毒副產物。
? ? ? 但也存在沒有氧化功能，消毒效果緩慢的缺點。基于以上特點，電解銅銀離子化水消毒技術大都用在經過市政供水系統消毒后水的保持上，廣泛使用在飛機、輪船、冷卻塔、噴泉以及食品、釀造、飲料等化學消毒劑能對其產品品質造成影響的工業上。但沒有在真正意義上應用于公共市政供水工程。

三、水質工程消毒技術的發展與展望
總體而言，綠色環保的生物消毒技術在水處理領域的應用前景廣闊，研究表明生物消毒技術可以在很多領域發揮作用，如用于飲用水消毒、污水消毒、海水消毒和用于控制微生物污染的工業循環水及中水回用等領域。
近年來隨著生物科技的發展以及對生物消毒機理認識的深化，人們認識到這些生物之所以具有消毒作用，是因為這些生物能夠分泌一些特定的生物化學活性物質來消滅病菌、病毒或使其喪失活性，因此人們開始研究提取、利用和制備這些活性物質并用于水的消毒。目前比較有代表性的是一些以某種有消毒特性的酶為主要活性成分的生物消毒劑，包括應用現代生物基因工程技術生產的細菌胞壁溶解酶、酵母胞壁溶解酶、霉菌胞壁溶解酶、溶葡萄菌酶等活性物質。當這些活性物質投加到水中時各種酶通過裂解或破碎細胞壁、細胞膜和各種病毒的外殼蛋白，直接作用于水中有害細菌和病毒的遺傳物質，裂解其DNA或RNA，達到殺滅這些有害細菌和病毒的目的。試驗研究表明，以這些生物酶活性物質為主要成分的生物消毒劑有良好的消毒作用，在國外已有某些品種的生物消毒劑實現了工業化生產，并主要應用于水的衛生消毒中。由于生物酶消毒劑的成本相對較高以及其他一些原因，目前還不能廣泛應用于水處理行業。
? ?水處理的消毒就是指消除或殺滅水中的病原微生物，使其達到無害化。這里的無害化只是針對病原微生物，并不要求消除或殺滅所有微生物。同時，消毒是相對的而不是絕對的，它只要求將有害微生物的數量減少到無害的程度，而并不要求把所有有害微生物全部殺滅。一般來說，若能使微生物在消毒過程中的存活概率達到一個低值則可認為消毒合格。同時，尤其是飲用水消毒要求不產生有毒物質、使用時有效濃度低、對致病微生物有較強殺菌效果。研究證明，萘醌類、吲哚類等具有消毒活性的物質中有一些生物活性物質完全能滿足這些要求，具有良好的消毒效果。這些物質在濃度很低的情況下就能起到消毒作用，對包括人在內的哺乳動物健康基本無害。研究結果還表明，利用這些物質開發的新型的水處理生物消毒劑將有以下的優點：①能夠最大限度地殺死、去除有害病原體或者使之喪失活性；②使用安全，對人體無害，對水環境無不利影響；③藥劑使用條件寬松，消毒操作簡便；④消毒過程對設備無腐蝕；⑤消毒的費用相對低廉。
? ?生物消毒技術雖然目前還沒有廣泛應用，但是作為一種符合人類社會可持續發展理念的綠色環保型的水處理消毒技術，它具有成本相對低廉、理論相對成熟、研究方法相對簡單的優勢，故應用前景廣闊。

四、結語
本文是對近期的水質工程消毒技術整合，整理出一系列的系統的傳統工藝技術和新型開發的處理技術。但是，因為技術有限，所以新型的處理技術也不夠成熟，傳統的消毒技術也存在一定的弊端，例如余氯的含量控制、臭氧技術中的有毒物質控制以及氯味的處理等等。紫外消毒技術是目前效率最高、效果最好、危害最低的水處理消毒技術之一。可是由于國內的技術有限，導致這一高端的技術在國內的水處理技術中不能廣泛的很好的運用，但已基本掌握其技術核心，在國內的一些高級場所已經可以使用這一高端技術，處理消毒飲用水，已能達到類似于國外的直飲水標準。紫外線消毒技術還有待國內業界人士、研究人員的開發研究，可以將其很好很廣泛地應用到國內水處理消毒技術中來。
當然，新技術的開發并不是一定是最好的，必須要結合傳統技術的根源，兩種技術相輔相成，必定能達到很好的水處理消毒的效果，這是每一個業界人士乃至與業外的人的統一的期望，畢竟水是生命之源。
? ? 做為一名專修給水排水工程的學生，在修習水處理新技術以及水質工程學之后，縱觀我國國內水處理行業，深知自己學習內容的重要性。水工程做為國民公益性工程，肩負著國家水質安全的重任。對比國外的水處理技術，心如火焚，但看見我國的處理技術正在茁壯成長發展，欣慰、希望和努力的心情不由而生。我相信在我們的前輩和我們這一輩的努力之下，高水平的水處理技術一定可以在不久的將來實現。
? ? 可是，水處理的技術落后并不能掩蓋中國的水污染嚴重的事實，水體富營養化、工業廢水污染、生活污水污染、餐廚廢水的污染等等，即使再先進的水處理的技術也跟不上這種無節制的水污染速度。所以，國家應該制定更全面的政策，以及更完善的審查制度，這樣才能保護人類賴以生存的水資源。"