饮用水消毒技术的应用与发展

第39卷第25期2013年9月

文章编号：1009-6825（2013）25-0119-02

SHANXI

山西

AＲCHITECTUＲE

建筑

Vol．39No．25Sep．2013

·119·

饮用水消毒技术的应用与发展

贾新发

（山西师范大学工程学院，山西临汾041000）

要：对饮用水消毒的几种常见方法进行了介绍，着重对氯消毒、二氧化氯消毒、臭氧消毒的机理进行了探讨，并分析比较了各

种消毒方法的优缺点，以期为饮用水消毒技术的研究提供依据。摘

关键词：消毒，饮用水，机理，优点中图分类号：TU991．25

文献标识码：A

畸形、致突变性、致癌性；3）长期饮用氯化水对生殖也有影响，可能引起自然流产、早产和死胎心及出生缺陷，也可能造成新生儿体重太轻，早熟或胎儿生长延迟等；4）液氯不能有效杀死隐孢子

0引言

虫及其孢囊。康。饮用水的消毒是至关重要的，饮用水消毒在预防和控制介水

传染病中起着重要的作用。消毒方法分为物理方法和化学方法，2二氧化氯消毒（ClO2）物理方法主要有冷冻、加热、机械过滤、辐射、微电解、紫外线和微波消毒等等；化学方法主要有氯、二氧化氯、臭氧等等。

二氧化氯在常温下为黄绿色～橙黄色气体（颜色取决于浓度Cl2和O2，的大小），易溶于水，热水中分解为HClO，但不和水起化学反应，在水中极易挥发，敞开放时能被光分解，当空气中二氧化氯的含量大于10%或水溶液含量大于30%时都易发生爆炸，不宜

贮存。

随着经济的发展，人们生活水平的提高，人们对饮用水水质的要求也越来越高。饮用水是否安全，直接关系到人的身体健

1

氯消毒（Cl2）

氯气在常温常压下是黄绿色气体，有毒，剧烈窒息性臭味，具有很强的氧化能力。自1908年开始成为饮用水消毒剂以来，至今有一百多年的历史，由于其价格低廉，消毒效果好，且经验比较成熟，得到了广泛的推广应用。氯消毒剂包括液氯、次氯酸钠、漂白粉等。

2．1二氧化氯的消毒机理

ClO2对细胞壁有较好的吸附和透过作用，可有效地氧化细胞

1．1消毒机理

－

内含硫基的酶，抑制微生物蛋白质的合成。另外ClO2不需要载体蛋白运输，就可以透过微生物细胞膜进入细胞内部，从而杀菌性极强。ClO2的氧化性可将有毒物转化成为无毒物。ClO2还可以有效控制藻类以及由此而产生的异味，并能控制产生的防线菌。

氯消毒剂加入水中会先水解，主要形成HClO和ClO，是一种快速氧化剂。由于HClO是分子量很小的电中性分子，比较容并通过细胞壁穿透到细胞内部，通易渗透到带负电的细菌表面，过氧化作用破坏细菌的酶系统，使糖代谢失调而导致细菌死亡。

液氯易溶于水，在水中的反应很复杂，主要有：

+－

Cl2+H2OHClO+H+Cl

+－

HClOH+ClO

2．2二氧化氯消毒的优点

1）用量少，作用快，持续时间长。ClO2溶于水后，在水中的扩

散速度与渗透能力都比氯快，溶解度约为氯的5倍，氧化能力是氯的2．63倍。特别是在低浓度时更突出。

2）基本不受pH值的影响。

3）可快速杀灭水中各种微生物，如大肠杆菌、金黄色葡萄球白色念珠菌和枯草杆菌黑色变种芽孢等。菌、

4）属于安全消毒剂。由于ClO2无致癌、致畸形和致突变性，世界卫生组织（WHO）将ClO2列为A1级安全消毒剂。

HClO与ClO－浓度大小与水的pH值的关系见表1。

表1

pH10．09．08．06．0

0．32．923．296．8

HClO与ClO－浓度与水的pH值关系表

ClO－/%

99．797．176．83．2

杀灭99%芽孢所需时间/min

121．0

19．55．02．5

HClO/%

2．3二氧化氯消毒的缺点

二氧化氯消毒灭菌效果好，有机副产物少，毒性较轻，但其主

pH≥10．0，HClO浓度几乎为0，由表1可以看出，杀灭细菌时

－

ClO浓度几乎为0，间越长；pH≤6．0，杀灭细菌的时间越短。起

－

杀菌作用的主要是次氯酸HClO，而次氯酸根ClO不能穿透细胞ClO杀菌效果仅为HClO的1/80。壁，因而不能杀灭细菌，

－

－－

氯酸盐（ClO3）等，其中亚氯酸要无机副产物为亚氯酸盐（ClO2）、

盐毒性较大，可能对血液中红细胞有影响，国外研究雌鼠饮用含

有高浓度亚氯酸盐的水，生产的幼鼠体重轻，并有死胎。

1．2氯消毒的优点

2．4二氧化氯的应用

1）游泳池循环水、浴池水的灭菌消毒。

2）餐厅、宾馆、家庭、餐具和卫生设施的灭菌消毒。

1）历史悠久，工艺纯熟；2）价格较低，操作简单；3）氯浓度低

对人体健康危害不大；4）氯的缓释特性具有特殊的好时药效高，

处，可使其在相对较长的时间内持续对管网系统进行消毒。

1．3氯消毒的缺点

3）电力行业中循环冷却水系统中可有效控制微生物的生长，

提高工作效率。

4）中水回用中的灭菌与脱臭。5）面粉与各种食品的漂白剂。6）造纸和印染行业的漂白剂。

1）氯气本身有毒，使用时必须注意安全，防止泄漏；2）水经氯

“三致”消毒后往往会产生多种有害物质，尤其是消毒副产物，如：三氯甲烷、氯乙酸等，许多氯化消毒副产物在实验中证明具有致

24收稿日期：2013-06-作者简介：贾新发（1966-），男，讲师

·120·3

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臭氧消毒（O3）

臭氧是氧的同素异形体，有特殊气味的淡蓝色气体，易溶于易分解。由于臭氧是由氧分子携带一个氧原子组成，决定了水、

它只是一种暂存形态。携带的氧原子除氧化用掉外剩余的又组

所以臭氧在工作中不产生二次污染。这合为氧气进入稳定状态，是臭氧技术应用的最大优越性。

紫外线消毒主要是通过对微生物（细菌、病毒、芽孢等病原

体）的辐射，损伤和破坏微生物的DNA（脱氧核糖核酸）结构，使微生物死亡或不能繁殖后代，从而达到消毒的目的。

4．2紫外线消毒的优点

1）不在水中引进杂质，水的物化性质基本不变；

2）水的化学组成和温度变化一般不会影响消毒效果；

3．1臭氧的消毒机理

臭氧是一种强氧化剂，灭菌过程属生物化学氧化反应。O3灭菌有以下三种形式：

1）臭氧能氧化分解细菌内部葡萄糖所需的酶，使细菌灭活死亡。2）直接与细菌、ＲNA，病毒作用，破坏它们的细胞壁和DNA，使细菌的新陈代谢受到破坏，导致细菌死亡。3）透过细胞膜组织，侵入细胞内，作用于外膜的脂蛋白和内部的脂多糖，使细菌发生通透性畸变而溶解死亡。

3）不另增加水中的嗅、味，不产生诸如三卤甲烷等类的消毒

副产物；

4）杀菌范围广而迅速，处理时间短，在一定的辐射强度下一

能杀灭一些氯消毒无法灭活般病原微生物仅需十几秒即可杀灭，

的病菌，还能在一定程度上控制一些较高等的水生生物如藻类和

红虫等；

5）一体化的设备构造简单，易安装，小巧轻便，占地小，便于操作和管理，且易实现自动化，运行管理比较安全。

3．2臭氧消毒的优点

4．3紫外线消毒的缺点

1）臭氧具有优良的杀菌消毒作用，它的灭菌速度和效果是无

与伦比的，是目前加药消毒法中最有效的消毒剂。实践表明，常

－

用消毒剂的消毒效果：O3＞ClO2＞HClO＞ClO＞NHCl2＞NH2Cl。对液氯杀毒效力较差的微生物都有非常强大的杀伤力，如病毒、

1）水必须进行前处理，因为紫外线会被水中的许多物质吸

收，如酚类、芳香化合物等有机物、某些生物、无机物和浊度；2）没有持续消毒能力，并且可能存在微生物的光复问题，最好用在处

管路没有二次污染和原水生物稳定性较理水能立即使用的场合、

好的情况（一般要求有机物含量低于10μg/L）；3）不易做到在整

个处理空间内辐射均匀，有照射的阴影区；4）处理水量较小；5）没

处理效果不易迅速确定，难以监测处理有容易检测的残余性质，

强度；6）较短波长的紫外线（低于200nm）照射可能会使硝酸盐

转变成亚硝酸盐，为了避免该问题就采用特殊的灯管材料吸收上述范围的波长。

芽孢等。

2）臭氧杀菌效果显著，用量少而快，同时能够附带氧化致色物质和嗅味物质以去除水中的色、嗅、味，达到脱色、除嗅、去味的目的。

3）可以将氰化物、酚等有毒、有害物质转化为无害物质，控制水中的溶解性的铁、锰盐类及酚、氰化物等的含量。

4）臭氧的杀菌能力不受pH值变化和氨的影响，杀菌能力比5氯大600倍～3000倍，它的灭菌、消毒作用几乎是瞬时发生的，

消毒新技术

0．5min～1min内就可以致死臭氧浓度为0．3mg/L～2mg/L时，细菌。

随着科学的进步与技术的发展，出现了一些新的消毒技术如超声波法、银法、光催化氧化法、磁化法、静电法、微电解法、膜法以及联合消毒法等等。常见联合消毒法有紫外线与氯联合消毒、生物氧化结合臭氧消毒等。

3．3臭氧消毒的缺点

1）臭氧设备投资大，产率低，占地大。2）臭氧不宜储存，当水质、水量波动时，投加量难以控制，需

6结语

要较高的管理运行水平。

3）臭氧几乎对所有细菌、病毒、真菌及原虫、卵囊都具有明显的灭活效果。但是臭氧氧化含有溴离子的原水时会产生溴酸根。而溴酸根已被国际癌症研究机构定为2B级潜在致癌物。所以缺乏持续的杀毒能力，存在二次污染的可能性。

1）随着科学的发展与技术的进步，传统的氯消毒法将逐渐被

其他消毒方法所取代。2）从环保的角度出发，物理方法和生物方但其消毒效果及经济方面又较差。3）联法比较化学方法更有利，

合消毒法将成为今后科研的方向。

参考文献：

4）由于臭氧在水中不稳定，1］王少峰，J］．四川化室温下半衰期约为30min左右，［丁桑岚．自来水厂消毒技术应用和发展［

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4紫外线消毒

紫外线消毒法最早应用于美国，现已在美国和加拿大普遍应

用。紫外线消毒技术为物理消毒法，具有广谱杀菌能力，无二次经过30多年的发展，已经成为成熟、可靠、高效、环保的消污染，毒技术，在国外各个领域得到了广泛的运用。而在我国近20年

紫外线消毒技术得到很快的发展与应用。来，

4．1紫外线消毒机理

Applicationanddevelopmentofdrinkingwaterdisinfectingtechnology

JIAXin-fa

（CollegeofEngineering，ShanxiNormalUniversity，Linfen041000，China）

Abstract：Thepaperintroducesseveralcommondrinkingwaterdisinfectingmethods，mainlyexploreschlorinedisinfectmechanism，chlorinedi-oxidedisinfectingmechanismandozonedisinfectingmechanism，andcomparestheirmeritsanddefects，withaviewtoprovidebasisforstudyingdrinkingwaterdisinfectingtechnology．

Keywords：disinfect，drinkingwater，mechanism，advantage

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