3. 二氧化氯消毒二氧化氯也是一种强氧化剂,其氧化能力是氯的25倍,消毒能力仅次于臭氧,高于氯。1944年,美国的尼亚加拉大瀑布水厂为消除藻类繁殖所产生的气味,率先采用二氧化氯消毒饮用水获得成功。二十世纪七十年代逐渐作为常用消毒剂,欧美许多国家将二氧化氯用于各种水处理。试验表明,二氧化氯在控制THMs的形成和减少总有机卤方面,与氯相比具有优越性,二氧化氯与水中的腐殖酸和富里酸等腐殖质都不会生成THMs,即使在饮水消毒过程中,投加少量的二氧化氯,也能有效地抑制THMs的生成。二氧化氯是广谱型消毒剂,对水中的病原微生物包括病毒、芽孢、真菌、致病菌及肉毒杆菌均有很高的灭活效果,有剩余消毒能力,二氧化氯对孢子和病毒的灭活作用均比氯有效,并且在高PH值与含氨的水中灭菌效果不受影响。另外,二氧化氯去除水中的色度、嗅、味的能力也较强。制备二氧化氯的起始原料有氯酸钠和亚氯酸钠,具体选用取决于二氧化氯的使用量。在水处理领域,二氧化氯的使用量一般不大,一般都由亚氯酸钠与氯反应制备,其反应式为:因亚氯酸钠不能贮存,必须现场制取及时使用,且亚氯酸钠价格昂贵,成本较高。当反应不完全时,自由性氯同样会与有机物反应,有可能生成THMs。加入到水中的二氧化氯有50~70%转变为ClO2-和ClO3-,很多实验表明ClO2-和ClO3-对红细胞有损害[3],可引起高铁血红蛋白血症,对碘的吸收代谢有干扰,还会使血液胆固醇升高。
4. 氯胺消毒氯胺消毒比氯消毒有以下三个优点[4]:
(1) 减少了消毒过程中THMs的产量;
(2) 可以维持较长时间,能有效地控制水中残余细菌繁殖;
(3) 避免游离性余氯过高时产生的臭味。
氯胺消毒一般是先加氨,充分混合后再加氯。若先加氯后加氨,则难以控制产生THMs的浓度。另外,如果加氯很久后才加氨,就会变成以自由性余氯为主要消毒剂,氯胺为辅助消毒剂的情况。氯胺消毒的缺点是:需要较长的接触时间;由于需加氨从而使操作复杂。氯胺的杀菌效果差,不宜单独作为饮用水的消毒剂使用。但若将其与氯结合使用,既可以保证消毒效果,又可以减少三卤甲烷的产生,且可以在延长配水管网中的作用时间。上述水处理中常用的四种消毒剂中,臭氧的杀菌能力最高,但是臭氧本身极易分解,消毒无持久性;二氧化氯既有相当强的杀菌能力,又具有相当好的持久性;氯对细菌有很强的灭活能力,但对病毒的灭活能力差,对芽孢无灭活能力;氯胺虽然持久性最强,但杀菌作用不如氯,一般不作单一的消毒剂。研究表明:在PH6~9时,四种消毒剂灭活效率的优先次序为:臭氧>二氧化氯>氯>氯胺;而稳定性的优先次序则为:氯胺>二氧化氯>氯>臭氧。
5. 紫外线消毒虽然传统的化学消毒方法在给水和污水处理中被普遍采用,但是由于向水中投加化学消毒剂或多或少会产生有害的消毒副产物,广大水处理界的人士把目光集中到紫外线消毒法上。根据生物效应的不同,将紫外线按照波长划分为四个部分[5]:A波段(UV—A),又称为黑斑效应紫外线,波长范围为400nm~320nm;B波段(UV—B),又称为红斑效应紫外线,波长范围为320nm~275nm;C波段(UV—C),又称为灭菌紫外线,波长范围为275nm~200nm;D波段(UV—D),又称为真空紫外线,波长范围为200nm~10nm。水消毒主要采用的是C波段紫外线,即C波段紫外线会使细菌、病毒、芽孢以及其它病原菌的DNA丧失活性,从而破坏它们的复制和传播疾病的能力。大量的研究和实验证明,紫外线对水的消毒灭菌主要是通过紫外线对微生物的辐射,生物体内的核酸吸收了紫外线的光能,损伤和破坏了核酸的功能使微生物致死,从而达到消毒的目的。
生命科学揭示了核酸是一切生命体的最基本物质和生命基础。核酸是一种生物高分子化合物,是由许多个不同的核苷酸通过磷酸二脂键连接而成。核酸根据组成的不同,分为核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)两大类,其共同点是由磷酸二酯键按嘌呤与嘧啶碱基配对的原则而连接起来的多核苷酸链。核酸存在于一切生物的细胞内,对生物的新陈代谢、遗传、变异等生命过程起着决定性作用。微生物受到了紫外线辐射,吸收了紫外线的能量,实际是核酸吸收了紫外线的能量。DNA和RNA对紫外线的吸收光谱范围为240nm~280nm,对波长260nm的吸收达到最大值。紫外线能够改变DNA和RNA中的含氮杂环,以导致形成新的键结分子。紫外线对核酸的作用可导致键和链的断裂、股间交联和形成光化产物等[6]。二聚体的形成破坏了嘧啶与嘌呤的正常配对,改变了DNA 的生物学活性,使微生物自身不能复制,这就是微生物最重要的紫外线损伤,也是致死性损伤。