给水处理消毒技术发展展望

1 氯消毒技术的优化
氯消毒是国内外最主要的消毒技术。美国自来水厂中约有94 5%采用氯消毒，据估计我国99 5%以上自来水厂采用氯消毒。因此氯消毒优化将是给水处理行业近期面临的主要任务。按规定，集中式供水处理都必须采用消毒处理。中国和美国对集中式供水的定义分别是：中国为由水源集中取水，经过统一净化处理和消毒后，由输水管网送到用户的供水方式；美国为水处理系统每年运行60天，服务25人以上或有15个水龙头以上的供水系统。
70年代发现氯消毒产生的消毒副产物对人体健康有较大不利影响。对氯化消毒副产物的研究已经成为给水研究中的一个重要领域。越来越多的消毒副产物如三卤甲烷、卤乙酸、卤代腈、卤代醛等在饮用水中被发现。三卤甲烷和卤乙酸由于其强致癌性已成为控制的主要目标，而且也分别代表了挥发性和非挥发性的两类消毒副产物。美国专门有消毒剂和消毒副产物法(D/DBPsRule)对氯消毒剂和消毒副产物进行了规定，中国建设部新的行业标准也准备将消毒副产物增加到水质标准中。
因此氯消毒的优化应同时考虑提高消毒效果，提高出厂水生物稳定性，减少消毒副产物的产生等几方面，采用集成的优化消毒技术，全面提高饮用水水质。目前西方发达国家采用的集成化消毒设计框架(IntegratedDisinfectionDesignFramework，IDDF)模式设计消毒单元即是这方面的代表。我国863项目“南方地区安全饮用水保障技术"也开始这方面的研究工作。
IDDF模型耦合了氯消毒反应器的流体力学特征、氯消毒动力学、氯消耗动力学、消毒副产物生成动力学，根据消毒CT值的要求，通过集成化反应器设计，达到同时提高消毒效果，减少消毒副产物产生的目的。可以预料，IDDF将是市政给水处理中消毒优化的有力工具。
2 二氧化氯消毒技术的应用
二氧化氯是微红 黄色、强烈刺激性有毒气体，分子式为ClO2，分子量为67.46，具强氧化性，属易燃易爆品。1811年二氧化氯由汉弗莱.戴维首先合成，1944年首先在水处理中得到应用。目前二氧化氯消毒在欧洲和北美都有一定的应用，被认为是氯消毒剂的理想替代品。二氧化氯的消毒机理主要是通过吸附、渗透作用进入细胞体，氧化细胞内酶系统和生物大分子，较好杀灭细菌、病毒，且不对动、植物产生损伤。二氧化氯消毒具有下列优点：①杀菌效果好、用量少，作用快，消毒作用持续时间长，可以保持剩余消毒剂量；②氧化性强，能分解细胞结构，并能杀死隐孢子虫；③能同时控制水中铁、锰、色、味、嗅；④受温度和pH影响小；⑤不产生三卤甲烷和卤乙酸等副产物，不产生致突变物质，其Ames试验和小鼠骨髓嗜多染红细胞微核试验均呈阴性结果。与氯消毒相比，二氧化氯能降低致突活性。二氧化氯与水中有机物的反应为氧化作用，而氯则以取代反应为主。
但二氧化氯的使用还存在一些缺点，影响了二氧化氯的推广应用，特别是在大型给水处理系统中的应用。
3 臭氧消毒技术的应用
臭氧是淡蓝色、强烈刺激性的有毒气体，分子式为O3，分子量为47.97，具强氧化性，属易燃易爆品。采用臭氧消毒已有很长历史，1886年即有试验性应用，但由于臭氧制取设备复杂，投资大，运行费用高，一直没有得到普遍推广。臭氧消毒目前主要在欧洲应用较多，但最大规模的水厂却在加拿大的蒙特利尔，为300MGD(约110万m3/d)。臭氧消毒一般剂量为3～5mg/L。近年来由于对氯化消毒副产物和新型致病微生物如隐孢子虫的关注，而且也由于臭氧制备技术的进步，臭氧消毒的应用有增加的趋势。
4 紫外线消毒技术的应用
紫外线是指电磁波波长处于200～380nm的光波，一般分为三个区，即UVA(315～380nm)，UVB(280～315nm)，UVC(200～280nm)。低于200nm的远紫外线区域称为真空紫外线，极易被水吸收，因此不能用于消毒。用于消毒的紫外线是UVC区，即波长为200～280nm的区域，特别是254nm附近。紫外线消毒机理与前面的氧化剂不同，它是利用波长254nm及其附近波长区域对微生物DNA的破坏，阻止蛋白质合成而使细菌不能繁殖。由于紫外线对隐孢子虫的高效杀灭作用和不产生副产物，紫外线消毒在给水处理中显示了很好的市场潜力。
5 结语
消毒对控制饮用水水质、保持管网水质稳定起着关键作用，因此深入研究消毒的新技术和应用特点，以全面提高饮用水水质显得十分必要。在氯、二氧化氯、臭氧和紫外线等主流消毒技术中，紫外线及其组合消毒技术由于其消毒效率高，不产生消毒副产物或产生的消毒副产物少在给水处理中将有很好的发展前途。