水处理消毒新技术
水处理消毒技术现状及展望
摘 要:新型的生物消毒剂能有效杀灭水中的有害微生物，且具有对人体健康无害、广谱杀菌、对环境无影响、使用安全方便、成本相对低廉等特点，是一种符合人类社会可持续发展理念的生态环保型水处理消毒方法，具有重要的应用价值。消毒是水质工程中一个重要的工艺。在本文里，将概述水质工程中常用的几种消毒方法，并探讨随着水消毒技术前沿科学的发展"水处理中出现的一些新型消毒技术"。同时，科技的发展也促进了水处理消毒技术的发展，新的消毒技术不断被研究开发出来，如生物消毒等，尤其随着由于生物化学和基因工程等前沿科技的迅速发展，传统的生物消毒方法也正在取得突破，在水处理消毒领域的应用前景十分广阔。
关键词：消毒；常规技术；新技术 ；展望
人们很早就认识到自然界中一些生物能够对某些有害微生物起到抑制或者杀灭作用，而又不对环境产生任何持续性的破坏作用，并受到这些生物特殊功能的启发，发展了利用这些生物及其代谢产物进行消毒灭菌的生物消毒法。早期的生物杀毒主要直接利用生物尤其是微生物机体本身进行消毒。在中国古代，人们很早就认识到一些特殊的植物具有帮助人们增强体质，抵抗疾病的医学功能，因而一些中草药可以说是最早的生物消毒剂。最近几十年，国外已经有研究者利用噬菌体和致弧菌来进行水的消毒。又例如，在水处理领域，当水进行砂滤时可通过生物在新陈代谢过程中产生的生物膜将微生物滤除。此类传统的生物消毒技术一般直接使用生物体进行消毒，过程较为缓慢，对有害生物的杀灭效果尚不完全可靠，尤其对抵抗力较强的细菌芽孢一般无杀灭作用。此外还存在消毒效果难以确定、消毒效率不高以及不利于规模化应用等问题，难以达到现代水处理工业中水消毒的技术要求。下面通过水质工程消毒技术的常规技术、新技术进行概述。
一、水处理的消毒常规技术
1 . 氯化消毒
氯化消毒目前仍然得到最广泛的应用，也是传统的消毒方法，人们对其消毒机理进行了较多的研究。氯消毒主要是通过次氯酸的氧化作用来杀灭细菌，次氯酸是很小的中性分子，能扩散到带负电的细菌表面 通过细菌的细胞壁穿透到细菌内部，并起氧化作用破坏细菌的酶系统而使细菌死亡，但是对于水中的病毒、寄生虫卵的杀灭效果较差，需要在较高CT值，消毒剂浓度乘以接触时间，才能达到理想的除菌效果。
氯胺消毒的机理一般认为与氯消毒相同，由于采用氯胺消毒能够减少消毒过程中的THMs 的产生，并且氯胺在管网中的持续时间更长，所以近年来许多水厂由氯消毒改用氯胺消毒 而且采用氯胺消毒也缓解自来水中的氯味问题。氯胺在控制管网中细菌的再次繁殖和生物膜也比氯更为有效，然而氯胺消毒对水中的贾第虫和隐孢子囊的去除效果却不能够令人满意。
氯消毒能较快地杀灭水中病菌，成本不高，主要问题是消毒过程中会产生有害副产物，特别是现代水源 由于不同程度地受到有机污染，氯化这些有机污染物，会产生有机氯化物。不仅使水产生异臭和异味，而且有毒和致癌，对人体健康产生严重危害。
2 . 二氧化氯消毒
二氧化氯作为一种新型高效多功能水处理消毒剂,已在国内外许多领域得到广泛应用,二氧化氯在城市水质处理上显示出很强的优势,对印染废水的脱色、含氰含酚废水的处理有极好的处理效果。二氧化氯不仅具有一般的杀菌、灭藻效能，而且能分解残留的细胞结构，具有杀孢子、杀病毒的效能。因此，二氧化氯的使用对于环境保护人类的生命健康有着广泛的意义。
二氧化氯与细菌及其它微生物细胞中蛋白质发生氧化还原反应，使其分解破坏，进而控制微生物蛋白质合成，最终导致细菌死亡。二氧化氯对细菌壁有较强的吸咐的穿透能力。
二氧化氯对水中的病原微生物，包括病毒、芽子孢、配水管网中的异养菌、硫酸盐、还原菌及真菌等均有很高的杀灭作用，二氧化氯能在pH值很宽的范围内杀灭大肠杆菌，其杀灭效果与温度T有关，是温度（1/T）的函数。这一优点弥补了因温度升高而使二氧化氯在水中溶解度降低的缺点。
3 . 臭氧消毒
臭氧(O3)常温常压下是一种淡紫色有鱼腥味的气体，具有很强的氧化能力，其标准氧化还原电位为2.07V，仅次于氟，能杀灭细菌、病毒等微生物，还能氧化多种有机物和无机物，在水处理中得到了广泛的应用。
臭氧之所以表现出强氧化性，是因为臭氧分子中的氧原子具有强烈的亲电子或亲质子性，臭氧分解产生的新生态氧原子有很高的氧化活性，臭氧在水中还能形成具有强氧化作用的HO·，不仅可以消毒杀菌，还可以氧化分解水中污染物。
臭氧可以氧化分解细菌内部氧化葡萄糖所必须的葡萄糖氧化酶，也可以直接与细菌、病毒发生作用，破坏其细胞器和核糖核酸，分解DNA，RNA，蛋白质，脂类和多糖等大分子聚合物，使细菌的物质代谢和繁殖过程遭到破坏，还可以侵入细胞膜内作用于外膜脂蛋白和内部的脂多糖，使细胞发生通透性畸变，导致细胞的溶解死亡，并且将死亡菌体内的遗传基因、寄生菌种、寄生病毒粒子、噬菌体、支原体及细菌病毒代谢产物等溶解变性死亡，从而起到消毒作用。
臭氧可将水中可溶性铁、锰离子氧化成三价铁、四价锰生成沉淀而去除；氨氮被臭氧缓慢地氧化成硝酸根离子，然后经生物硝化和代谢同化得以去除，在存在溴化物的情况下，氨可以经臭氧氧化降解为氮气，同时溴离子被臭氧迅速氧化成HOBr，然后再与氨反应形成N：和Br一，Br～再被臭氧氧化，直到将氨全部去陈；氰化物经臭氧氧化后形成氰酸盐，后者可水解成CO2和N2；无机硫化物易氧化生成单质硫，并进一步氧化成SO32- 和SO42-。
4 .紫外线消毒
紫外线是在波谱中位于x射线与可见光之间的电磁波。紫外线杀菌是通过破坏微生物遗传物质DNA，干扰其复制和转录，使其失去繁殖能力进而对其灭活的。自1910年Cernovedeow和Henvi第一次将紫外线消毒技术用于饮用水消毒，紫外线技术在水处理领域得到了快速发展。在欧美许多国家的水处理厂中，紫外线消毒被广泛采用。如在芬兰的赫尔辛基，处理能力达310万m3/d的紫外线消毒装置已在一家企业投入使用。美国已将紫外消毒工艺作为自来水消毒的最佳消毒方式写入供水法规中。
紫外线消毒的优点:杀毒效率高、不产生二次污染、无生物免疫力、广谱性。与传统的消毒方式相比，紫外线还具有运行安全性高、运行维护费用低、安装操作简便、占地小、可以连续大量消毒等优点。
在欧洲目前已有2000多座饮水处理厂采用紫外线进行消毒，在西欧的奥地利、荷兰、挪威和瑞士，紫外线辐射消毒是饮用水生产的唯一方法，在英国，饮用水紫外线消毒装置的使用尤其广泛，其中世界上最大的饮用水紫外线消毒装置(处理量达66000m3／d)就在英国的伦敦。在自来水中检测出隐孢子虫属后，美国和加拿大已将紫外线消毒列为用水终端、用户进水端及小型给水系统的首选方法。近些年来我国也有一些水厂采用或计划采用紫外线进行自来水的消毒。紫外线消毒技术在小型供水系统中应用的较多，如北京“欧陆经典一万兴苑”小区饮用净水工程等一些高层建筑中都采用紫外线消毒器处理水，从而防止高位水箱的二次污染 。在一些集团(如办公楼，宾馆，饭店等)或家庭用的小型净水器中也常见紫外线消毒装置，此外一些随身可携带的临时用紫外线杀毒装置在市场上也很常见。
紫外线消毒虽然具有诸多优点，但在应用中也存在一些不足之处，如光复活、穿透力低、没有持续消毒能力等，只有对这些缺点进行深入分析并给出一定的解决方案，才能为其更好地应用于实践扫清障碍。
二、水处理消毒新技术
随着科技的发展9将其它领域的科技成果应用于水处理消毒领域9促使一些新的消毒技术的诞生。目前研究的主要有以下几类消毒新技术:
1.生物消毒
由于生物化工等前沿科技的发展，生态环保型的生物消毒技术在水处理领域里的研究和应用也愈来愈广泛。在自然界中一些生物能够分泌一些物质来消灭病菌、病毒或使其丧失活性而又不对环境产生任何连续性的破坏作用。受到这些生物的启发，人们很早就发展了利用这些生物及其代谢产物消毒的生物消毒法，传统的生物消毒法直接使用生物体自身进行消毒，过程缓慢，对细菌芽孢一般无杀灭作用，消毒效果难以确定。消毒效率不高，不利于规模化应用，达不到现代水处理工业中水消毒的要求。
实践证明，生物消毒具对人体健康无影响、环境友好、广谱杀菌、使用安全方便、成本相对低廉，是目前相对比较理想的消毒方法，因而，生物消毒法在市政水处理领域有比较好的应用前景。
2.电场消毒
目前,有关电化学法杀菌的机理仍未彻底研究清楚,但是普遍认为在电化学消毒的过程中起重要
作用的有3 种因素:一种是水流通过电场而产生的一些强氧化剂,如氯气和臭氧等；另外一种是水中产生了氧化性极强但存在时间很短的自由基,如羧基、自由基；还有就是电场本身对细菌细胞产生的作用,如细胞膜的电击穿现象，细胞的电灼烧现象，以及影响细菌代谢功能的电渗和电泳现象。
这种方法的优点在于:消毒运行管理简单、安全、可靠。经过实验验证，杀菌速度快、耗电量低。
3.超声波消毒
超声消毒的原理:水溶液在声波作用下，不断产生液泡，液泡在声波增强的半周期内增大，减弱的半周期内破裂，在液泡破裂时溶液产生高温高压，温度约为2000-4000K，压力约为330atm，液泡分裂时可将反应中心分为三个区:气相区、过渡区、液相区。在高温下的燃烧分解主要发生在这几个区，此时溶液中的水分解成OH、过氧化氢。而0H、过氧化氢具有强的氧化杀菌作用，从而达到处理水消毒的目的。超声波消毒的效果与水的流速、超声波的频率功率有关，能够杀灭较多病菌，有广谱特征性。
4.铜银离子化水消毒
铜银离子化水消毒就是用电解的方法产生铜银离子用于水的消毒。铜银离子的杀菌机理国外做了大量研究。现在一般认为，铜银离子的杀菌功能是由于带正电的铜银离子和带负电的细菌细胞结合，并穿透细胞壁与细胞内特定部位的DNA和RNA结合，破坏细菌细胞的蛋白酶和呼吸酶9造成细菌细胞的溶解和死亡。铜银离子无色、无味、化学稳定性强，几乎不受阳光温度和时间的影响。在合适的pH值下可提供长时间稳定的残留浓度来维持消毒效果，并且不产生有毒副产物。
但也存在没有氧化功能，消毒效果缓慢的缺点。基于以上特点，电解铜银离子化水消毒技术大都用在经过市政供水系统消毒后水的保持上，广泛使用在飞机、轮船、冷却塔、喷泉以及食品、酿造、饮料等化学消毒剂能对其产品品质造成影响的工业上。但没有在真正意义上应用于公共市政供水工程。
三、水质工程消毒技术的发展与展望
总体而言，绿色环保的生物消毒技术在水处理领域的应用前景广阔，研究表明生物消毒技术可以在很多领域发挥作用，如用于饮用水消毒、污水消毒、海水消毒和用于控制微生物污染的工业循环水及中水回用等领域。
近年来随着生物科技的发展以及对生物消毒机理认识的深化，人们认识到这些生物之所以具有消毒作用，是因为这些生物能够分泌一些特定的生物化学活性物质来消灭病菌、病毒或使其丧失活性，因此人们开始研究提取、利用和制备这些活性物质并用于水的消毒。目前比较有代表性的是一些以某种有消毒特性的酶为主要活性成分的生物消毒剂，包括应用现代生物基因工程技术生产的细菌胞壁溶解酶、酵母胞壁溶解酶、霉菌胞壁溶解酶、溶葡萄菌酶等活性物质。当这些活性物质投加到水中时各种酶通过裂解或破碎细胞壁、细胞膜和各种病毒的外壳蛋白，直接作用于水中有害细菌和病毒的遗传物质，裂解其DNA或RNA，达到杀灭这些有害细菌和病毒的目的。试验研究表明，以这些生物酶活性物质为主要成分的生物消毒剂有良好的消毒作用，在国外已有某些品种的生物消毒剂实现了工业化生产，并主要应用于水的卫生消毒中。由于生物酶消毒剂的成本相对较高以及其他一些原因，目前还不能广泛应用于水处理行业。
纳米技术在水处理领域的研究进展
纳米技术在水处理领域的研究进展
一、纳米材料制备技术
随着科技的发展，纳米材料制备技术不断进步，为水处理领域提供了更多可能。目前，研究人员已经成功制备出多种纳米材料，如纳米金属、纳米氧化物、纳米碳材料等，这些材料具有特殊的物理化学性质，为水处理提供了有效的工具和手段。
二、纳米过滤与分离
纳米过滤与分离技术在水处理中发挥着重要作用。纳米级的过滤膜具有高效的分离性能，可以去除水中的微小颗粒、有机物、重金属离子等污染物。与传统的过滤技术相比，纳米过滤具有更高的分离效率和更长的使用寿命。
三、纳米催化剂应用
纳米催化剂在水处理中的应用逐渐受到关注。纳米催化剂具有高的催化活性、选择性和稳定性，可以加速水中有机污染物的降解和转化，提高处理效率。目前，纳米催化剂已被广泛应用于高级氧化、还原等反应中，展现出良好的应用前景。
四、纳米消毒与灭菌
纳米消毒与灭菌技术是一种新型的水处理技术。利用纳米材料的光催化、电催化等特性，可以产生强氧化剂，如羟基自由基等，对水中的病毒、细菌等微生物进行高效的杀灭。与传统的消毒方法相比，纳米消毒具有更高的杀菌效率和更低的环境影响。 五、纳米吸附与脱盐
纳米吸附与脱盐技术是水处理领域的重要研究方向。纳米材料具有高的比表面积和优异的吸附性能，可以有效去除水中的盐分和有机污染物。通过设计合适的纳米吸附剂，可以实现高效、低成本的脱盐和水质提升。
六、纳米传感器监测
纳米传感器监测技术为水处理过程中的实时监测提供了可能。纳米传感器具有高灵敏度、快速响应和微型化等特点，可以实时监测水中的污染物浓度、pH值、温度等参数，为水质控制提供及时、准确的数据支持。
七、环境风险评估
纳米技术在水处理领域的应用也面临着一定的环境风险。研究人员正致力于评估纳米材料在水环境中的行为、归趋和潜在生态风险，以确保纳米技术的安全应用。通过建立完善的评估体系和方法，可以为纳米技术在水处理中的广泛应用提供科学依据。
水的净化方法
水的净化方法
随着工业化和城市化的不断发展，水资源的污染问题逐渐凸显出来。对于我们来说，保护水资源、净化水质显得尤为重要。本文将介绍几种常见的水的净化方法，帮助我们更好地保护我们的生活水源。
一、沉淀过滤法
沉淀过滤法是一种常见而有效的水质净化方法。它通过让悬浮在水中的固体颗粒沉淀下来，从而达到净化水质的目的。这种方法常用于家庭中的自来水处理。我们可以将自来水放置在一个透明的容器中静置一段时间，然后使用滤网进行过滤，即可去除水中的杂质。
二、活性炭吸附法
活性炭是一种具有很强吸附能力的物质，它可以有效去除水中的臭味、异色、有机物等有害物质。活性炭吸附法常用于饮用水的处理。我们可以将饮用水通过装有活性炭的过滤器进行过滤，以去除水中的污染物质。
三、紫外线消毒法
紫外线消毒法是一种常见的水处理方法，它通过使用紫外线杀灭水中的细菌、病毒等微生物，从而达到净化水质的目的。这种方法适用于处理家庭用水、游泳池水等。我们可以使用紫外线消毒器将水中的微生物进行有效消杀。
四、反渗透膜过滤法 反渗透膜过滤法是一种高效的水处理技术。它通过使用特殊的膜材料，将水中的溶解物、重金属离子等有害物质隔离出去，从而达到净化水质的目的。这种方法常用于海水淡化、饮用水处理等领域。
五、离子交换法
离子交换法是一种常见的水处理方法，它通过使用特定的树脂材料，去除水中的金属离子、硬度成分等有害物质。这种方法常用于软化水处理、工业废水处理等领域。我们可以通过将水通过装有离子交换树脂的过滤器，去除水中的有害物质。
六、生物净化法
生物净化法是一种环保的水处理技术，它利用微生物来分解和吸附水中的有机物、氨氮等有害物质，从而净化水质。这种方法常用于污水处理、湖泊水体修复等领域。我们可以将污水通过生物反应器等装置，让微生物发挥自身的作用，去除水中的有机污染物。
七、化学净化法
化学净化法是一种常用的水处理技术，它通过使用化学药剂来去除水中的污染物质。这种方法常用于工业废水处理、地下水修复等领域。我们可以根据水质的不同特点选择合适的化学药剂进行处理，去除水中的有害物质。
臭氧水处理原理
臭氧水处理原理
臭氧水是一种具有高氧化能力的强氧化剂，其能够高效地氧化和分解水中的有机物、无机物和微生物等污染物，是目前广泛应用于水处理中的一种先进技术。本文将就臭氧水的机理、影响因素、应用现状、优缺点等方面进行详细介绍。
一、臭氧水的产生和作用机理
臭氧水的产生通常使用电解法、紫外线法、高压放电法等方法。其中电解法是应用最广泛的方法。电解臭氧水系统由电解池、气体供应系统、臭氧水产生器和控制系统等组成。其产生臭氧的反应如下：
2H2O + O2 + Δ → 2O3 + H2O
臭氧水作用机理主要包括三个步骤：吸附、氧化和消毒。
（1）吸附：臭氧水分子通过强氧化能力与有机物和无机物分子表面接触后，被物质表面上的电子云吸引并发生吸附，形成化学吸附层。
（2）氧化：化学吸附层内发生氧化反应，臭氧分子氧化有机物和无机物，使其分解成简单的无害物质。这是臭氧水最主要的处理作用。
（3）消毒：臭氧水也能通过氧化反应破坏微生物的产生机理，是一种非常有效的消毒剂。
二、臭氧水作用影响因素
臭氧水的作用效果受到很多影响因素的束缚。以下是几个重要的影响因素：
（1）臭氧浓度：臭氧浓度是影响臭氧水作用的主要因素，臭氧浓度越高，作用效果越好。
（2）PH值：臭氧水的最适PH值在7-9之间，一般为8左右。过低或过高的PH值会导致臭氧水的氧化能力下降。
（3）温度：温度对臭氧水的作用效果也有很大的影响，温度越高，臭氧分子的半衰期越短，作用效果也越好。
（4）水的颜色和悬浮固体物质的浓度：臭氧水对有机和无机物的处理效果与水的颜色和悬浮固体物质的浓度相关。水的颜色和悬浮固体物质的浓度越高，臭氧分子与目标污染物的接触面积越小，处理效果越差。
三、臭氧水的应用现状 （1）污水处理：臭氧水可应用于生活污水、工业废水和医疗废水等污水处理领域。通过臭氧水氧化分解处理后，废水中的COD和BOD等主要指标能够实现降解，以达到处理的目的。
简析当前紫外线消毒工艺技术在再生水处理中的应用
简析当前紫外线消毒工艺技术在再生水处理中的应用
近些年来，水资源紧缺问题逐渐成为一个全球性问题，而城市再生水处理作为应对水资源紧缺的有效方法，逐渐受到了各国的重视。因此，文章首先探讨了城市再生水处理的重要作用、意义、常见消毒方法和问题，然后结合作者的实践工作经验，对紫外线消毒工艺技术在再生水处理中的具体应用进行了详细的分析，以期为同类的实践提供有益的借鉴。
标签：紫外线；消毒工艺技术；再生水；水处理；应用
1 概述
在城市水处理中，消毒是一个非常重要的组成过程，尤其在水媒疾病传播控制与保障人体健康方面能够起到重要作用。而紫外线消毒技术作为一种常用的消毒技术，目前在我国城市污水处理排放项目中应用较多，但是在再生水回用领域中却相对较少。不过，紫外线消毒技术却具有无需添加化学药剂，不会使得水体发生臭味、产生有毒有害副产物，而且消毒速度快、效率高的突出优势，因此，和传统的化学消毒工艺相比，更加安全简便，甚至能够实现自动化的操作，从而逐步受到了再生水处理相关人员的重视。
2 城市再生水处理的重要作用及意义
根据相关数据显示，我国水资源的总量大概为28000亿立方米，人均水资源量大概为2220立方米，而预计到2030年左右，这一数字将降低到1760立方米左右，接近用水紧张国家的边缘。再加上我国现有的七大水系都有不同程度的污染，更是进一步加剧了我国水资源的紧张。正是在这种盛水缺水也逐步严重的形势下，而大量的城市污水却在白白流失，不仅对环境造成了污染，而且极大地浪费了水资源，因此，对城市污水再生技术的研究就具有非常重要的现实意义。通常情况下，海水所含杂质为3.5%左右，而城市污水所含有的污染物质则为0.1%，相比之下，更加利于收集和处理。近些年来，我国在城市污水处理方面的技术也逐渐成熟，在基建投资上也具有明显的优势，甚至在一些发达国家已经将该种方式作为一种首选选择，再生水也被认为是可靠的第二水源。
3 城市再生水处理中的常见消毒方法及紫外线消毒机理
紫外高级氧化法在水处理中的应用
第53卷第4期 辽 宁 化 工 Vol.53，No. 4 2024年4月 Liaoning Chemical Industry April，2024
收稿日期： 2023-08-03 作者简介： 冯锴（1998-），男，在读硕士研究生，甘肃庆阳人，研究方向：高级氧化处理工业废水。
紫外高级氧化法在水处理中的应用
冯 锴
（沈阳建筑大学 市政与环境工程学院，辽宁 沈阳 110168）
摘 要： 紫外高级氧化法（UV/AOPs）是在传统的高级氧化技术基础上发展而来，将紫外光与高
级氧化技术联用，具有效率高、速度快、适用范围广等特点，被广泛应用于工程行业中。主要包括紫
外-过氧化氢、紫外-臭氧、紫外-次氯酸钠、紫外-过硫酸盐、紫外-氯、紫外-过氧乙酸、紫外二氧化钛
等紫外高级氧化处理工艺，叙述了各个工艺的作用原理、特点及其对污染物的去除效果，同时指出每
种工艺的弊端，并提出解决方法，为后续的工艺发展提供思路。
关 键 词：紫外； 高级氧化法； 水处理
中图分类号：X703.1 文献标识码： A 文章编号： 1004-0935（2024）04-0632-04
随着科技的发展，水中越来越多的污染物被检
测出来，这些污染物对人体有着极大的危害。传统
水处理工艺在处理这些新型的污染物方面还存在许
多弊端，因此科学家们亟待一种新型水处理工艺。
高级氧化法（AOPs）能够与光、声、电、磁等方式
结合起来处理有机物。AOPs因其氧化速度快、选
择性高、氧化能力强等特点，目前已经成为各个国
家的研究重点[1]。
1 紫外高级氧化原理
氧化剂在紫外光的作用下，产生具有强氧化性
的自由基（主要为羟基自由基·OH），其氧化还原电
位高（1.8~2.7 V）、反应速度快且无选择性。能够快
速氧化水中的难降解有机物,并将其矿化为CO2和
H2O。
2 紫外高级氧化技术
2.1 紫外-过氧化氢
紫外过氧化氢（UV/H2O2）处理有机物通过两
种途径，一种是通过紫外光处理有机物，另一种是
二氧化钛光催化消毒技术在水处理中的研究
第３８卷第１期 ２０１３年１月 环境科学与管理 ＥＮＶＩＲ０ＮＭＥＮＴＡＬ ＳＣ玎￡ＮＣＥ ＡＮＤ 【ＡＮＡＧＥＭ［ＥＮＴ Ｖ０１．３８ Ｎｏ．１ Ｊａｎ．２０１３
文章编号：１６７４－６１３９（２０１３）０１－００８１－０６
二氧化钛光催化消毒技术在水处理中的研究
于小迪，王洪波，刘麒，崔娅琴
（山东建筑大学市政与环境工程学院，山东济南２５０１０１）
摘要：二氧化钛光催化消毒是一种新型的水处理技术，可以有效地去除水中常规的和新出现的致病微生物，
杀菌效果好且相对常规消毒手段消毒副产物较少，处理工艺自身不会对处理水造成二次污染。通过总结光催
化技术的研究历史，阐述了光催化氧化机理和杀灭微生物的具体过程，综述了二氧化钛光催化技术在水处理领
域中杀灭细菌、真菌、藻类、原生动物和病毒的研究成果，论述了二氧化钛光催化消毒的必要性，并对二氧化钛
光催化消毒的应用前景作了展望。
关键词：二氧化钛；光催化；消毒；机理
中图分类号：Ｘ５２ 文献标识码：Ａ
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｉｔａｎｉｕｍ Ｄｉｏｘｉｄｅ Ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｄｉｓｉｎｆｅｃｔｉｏｎ ｉｎ Ｗａｔｅｒ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
Ｙｕ Ｘｉａｏｄｉ，Ｗａｎｇ Ｈｏｎｇｂｏ，Ｌｉｕ Ｑｉ，Ｃｕｉ Ｙａｑｉｎ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｕｎｉｃｉｐａｌ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｊｉａｎｚｈｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉｎａｎ ２５０１０１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｔｉｔａｎｉｕｍ ｄｉｏｘｉｄｅ ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ ｄｉｓｉｎｆｅｃｔｉｏｎ ｉｓ ａ ｎｅｗ ｗａｔｅｒ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｐｒｏｃｅｓｓ，ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｒｅｍｏｖｅ ｔｈｅ ｃｏｎｖｅｎ—
ｔｉｏｎａｌ ａｎｄ ｅｍｅｒｇｉｎｇ ｐａｔｈｏｇｅｎｉｃ ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｓ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅ ｂａｃｔｅｒｉｃｉｄａｌ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｉｔａｎｉｕｍ ｄｉｏｘｉｄｅ ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ ｄｉｓｉｎｆｅｃｔｉｏｎ ｉｓ
中国将使用臭氧技术对饮用水进行消毒
中国将使用臭氧技术对饮用水进行消毒
记者从日前召开的“新技术新工艺在自来水厂、污水处理厂应用交流研讨会”上获悉，中国将加快陶汰自来水加氯杀除病菌的传统方法，将在未来几年中，利用臭氧技术对饮用水进行消毒和处理污水，有效解决水环境污染的严重状况。
会议由建设部信息中心和中国建设信息《水工业市场》杂志主办，ITT(中国)投资有限公司等单位提供赞助支持。建设部信息中心、城建司、中国市政工程设计院、清华大学，以及国内外水处理生产企业的相关人员出席了此次会议。
据悉，饮用水源污染一直是世界范围内普遍关注的问题，而中国的水环境污染状况尤为严重。据调查，全国745个地表水国控断面中，多数达不到Ⅲ类标准，流经城市的河段90%以上受到严重污染。同时，全国城镇集中式饮用水源地有不同程度的污染物超标，近三亿农村人口在饮用不合格的水。2006年1月和2月相继发生的黑龙江松花江污染事件和牡丹江水污染事件，使饮用水的质量问题又一次成为各界关注的焦点。
中国尚处于较低水平，目前自来水厂仍采用200多年前就采用的，以去除源水中悬浮物质和病源微生物为主要目的混凝、沉淀、过滤、氯气消毒四段净水工艺，将江河水或地下水简单加工成可饮用水。自来水加氯可有效杀除病菌，同时也会产生较多的卤代烃化合物，这些含氯有机物的含量成倍增加，是引起人类患各种胃肠癌的最大根源。
据了解，中国水处理市场引起国际企业的关注。ITT不仅是本次大会支持者，而作为世界领先的水及污水处理技术公司，也成为本次大会主角之一，目前，其麾下WEDECO公司在本次研讨会上带来了处于世界先进水平的臭氧消毒处理技术，并对其在饮用水处理方面的多种运用进行了实际论述，并引入了世界上目前正在讨论的饮用水“多级屏障概念”。这种先进处理方式为中国的饮用水处理流程的优化提供一个非常有效和值得借鉴处理步骤。
ITTWEDECO(威德高)亚太销售总监MarcWesseler先生表示，“传统的物理、化学处理法，例如絮凝、过滤和氧化，往往不足以保证饮用水的安全和质量。饮用水处理厂目前所用的氯化法在充分杀灭病毒方面达不到可接受的程度，而利用低剂量臭氧可对病毒进行完全控制。”目前ITTWEDECO的臭氧消毒技术相继运用在中国广东、江西、浙江、武汉、江苏和北京等地的项目中。
臭氧催化氧化技术在饮用水处理中的应用现状
臭氧催化氧化技术在饮用水处理中的应用现状
摘要：近年来,国民经济持续较快发展,工业城镇化进程迅速推进,人类活动广泛开展,饮用水源污染日益严重。为了保证饮用水的安全,2022年3月15日，国家市场监督管理总局和国家标准化管理委员会联合发布中华人民共和国国家标准公告（2022年第3号）“关于批准发布《生活饮用水卫生标准等5项强制性国家标准的公告》”，正式批准《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2022）等5项强制性国家标准。随着供水污染的严重和饮用水卫生要求的提高,传统的水处理工艺已经不能满足目前的要求和饮用水安全,使饮用水深度处理技术种类繁多,臭氧先进氧化技术是应用最为广泛的。臭氧主要以两种方式与水中的有机污染物发生反应:一种是直接反应,即臭氧分子直接与有机污染物发生反应。二是间接反应,即先将臭氧分解在水中,产生强氧化性无氢氧基自由基(•OH),然后无氢氧基自由基与有机污染物发生诱发链反应。由于OH具有强氧化和与有机污染物反应快的特点,因此产生了一系列先进的氧化技术来促进臭氧消耗OH,主要有H2O2/O3、UV/O3、UV/H2O2/O3、电催化/O3、超声波/O3和臭氧催化氧化,其中臭氧催化氧化是最受关注的。本文主要介绍臭氧催化氧化技术在饮用水处理领域的应用。
关键词：臭氧催化氧化技术;饮用水处理;应用现状;
引言
水是人类最宝贵的自然资源。地球上水资源覆盖面积约有136000万平方公里，地球上水资源覆盖面积约有136000万平方公里，但可供人类利用的淡水资源仅占其中的0.7%左右。随着医药、化学、印染等相关工业的蓬勃发展，全球每年有超过4200亿吨有机废水排放到河流、湖泊和海洋中，其中含有染料、洗涤剂、药品、个人护理产品、农药、羧酸和芳香族化合物等有机污染物。如果这些污染物在水环境中长期滞留，不仅会破坏水体生态，消耗水体溶解氧，还可通过生物沉积和食物链的富集作用最终威胁人体健康。迄今，在自来水中已发现的2000多种有机物中，致癌或促癌物占2.7%左右，致突变物约占2.5%。传统的城市生活污水处理厂一般采用物理法（格栅、沉淀）、生物法（活性污泥法、生物膜法）、化学法（氯消毒、紫外线消毒）等工艺，然而这些方法通常具有明显的局限性，不能有效去除污水中复杂有机物。高级氧化技术（AOPs）作为高效的新型水处理技术，可高效矿化二级生化出水中残存的难降解有机物，受到水处理行业研究者和工程师的广泛关注。
水处理紫外线杀菌灯消毒的原理
水处理紫外线杀菌灯消毒的原理
紫外线杀菌消毒原理是利用适当波长的紫外线能够破坏微生物机体细胞中的DNA(脱氧核糖核酸)或RNA(核糖核酸)的分子结构，造成生长性细胞死亡和再生性细胞死亡，达到杀菌消毒的效果。
经试验，紫外线杀菌的有效波长范围可分为四个不同的波段：UVA（400～315nm）、UVB（315～280nm）、UVC（280～200nm）和真空紫外线（200～100nm）。其中能透过臭氧保护层和云层到达地球表面的只有UVA和UVB部分。就杀菌速度而言，UVC处于微生物吸收峰范围之内，可在1s之内通过破坏微生物的DNA结构杀死病毒和细菌，而UVA和UVB由于处于微生物吸收峰范围之外，杀菌速度很慢，往往需要数小时才能起到杀菌作用，在实际工程的数秒钟水力停留（照射）时间内，该部分实际上属于无效紫外部分。真空紫外光穿透能力极弱，灯管和套管需要采用极高透光率的石英，一般用半导体行业降解水中的TOC，不用于杀菌消毒。
因此，给排水工程中所说的紫外光消毒实际上就是指UVC消毒。紫外光消毒技术是基于现代防疫学、医学和光动力学的基础上，利用特殊设计的高效率、高强度和长寿命的UVC波段紫外光照射流水，将水中各种细菌、病毒、寄生虫、水藻以及其他病原体直接杀死，达到消毒的目的。
研究表明，紫外线主要是通过对微生物(细菌、病毒、芽孢等病原体) 的辐射损伤和破坏核酸的功能使微生物致死，从而达到消毒的目的。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，从而改变了DNA的生物活性，使微生物自身不能复制，这种紫外线损伤也是致死性损伤。
水处理中对于紫外线消毒灯的辐照强度，需要定期用能防水的双通道紫外辐照计LS125对紫外线杀菌灯管进行检测。
紫外线消毒技术在污水中的应用
5第四届水处理行业新技术、新工艺应用交流会论文选登
一、引言自上世纪70年代至今，紫外消毒行业经历了快速
的发展阶段。对高效、低成本、人类健康和环境无害的要求，使紫外线消毒技术得到了广泛的认可，特别
是在市政给水和污水处理行业，紫外技术得到了广大
设计师和用户的青睐。随着紫外消毒技术在水处理方面的应用，全世界每天超过三百万吨的水经过紫外线
消毒处理，这样的事实证明了紫外线技术已经不再是一种“新兴”技术。紫外线技术仍然在不断的更新，
新产品和新的应用也在不断的被实施。特别是在欧
洲、美国和东南亚，在中国的需求量更是不容忽视。目前在南美、南欧、中东、澳大利亚和许多亚洲国家
都存在严重缺水的问题，这也迫使他们在再生水回用
方面加大投资，提标改造和再生水回用使紫外线技术有了更广阔的应用空间。
二、消毒安全问题的讨论
研究证明对于污水中的常见有害细菌和病菌，
特别是大肠杆菌菌群和多种病毒，紫外线消毒技术都有着明显的优势。同时，紫外线技术保障了消毒的
安全，整个消毒过程是通过破坏细菌等微生物中的
脱氧核糖核酸（DNA）结构来完成的物理过程，与传统的化学消毒方法相比较，可以确保消毒过程中没
有有害消毒副产物生成。紫外线技术在严重影响着传统化学消毒的市场占有率，在受到广泛重视的同
时，细菌和病菌的再生成为紫外线消毒技术讨论的
焦点——微生物对由紫外线造成的DNA损坏有很强的修复能力，因此复活后的微生物可以继续分裂和繁
殖。DNA修复可以在无光（黑暗修复）的条件中进
行，但在有阳光直射（光复活作用）的开放系统中，这种修复的速度会大大地加快。紫外线的剂量和灯管
的类型对复活反应的发生有极大的影响，甚至可以起决定性的作用，例如，低压（单波长）紫外线灯比中
压（中波长）灯更容易受光复活作用的影响[1]。我们
需要对光复活机理和发生条件进行更广泛和更深入的研究。三、紫外线给废水利用市场带来的益处污水消毒再利用最普遍采用的方法是加氯消毒
法。抛开加氯消毒法的失败的案例不谈，氯消毒所伴生的大量消毒副物以及近来事实证明对病原体失效等