新冠疫情的啟示：如何選擇水處理消毒

　　污水在市政污水處理廠(chǎng)內(nèi)經(jīng)一級(jí)、二級(jí)處理后，水質(zhì)可以得到一定程度改善，但其中的細(xì)菌含量仍非?？捎^(guān)，仍舊存在病原菌的危害。

　　我國(guó)城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)采用氯化法對(duì)污水進(jìn)行消毒會(huì)產(chǎn)生有害副產(chǎn)物，影響人體健康的問(wèn)題現(xiàn)已廣為人知。這是因?yàn)槁扰c污水中有機(jī)物反應(yīng)會(huì)“同時(shí)發(fā)生”氧化和取代反應(yīng)：氧化反應(yīng)可以促使去除有機(jī)物，而取代反應(yīng)則是氯與有機(jī)物結(jié)合形成了有致突變或致癌活性的鹵化物-三鹵甲烷（一種致癌物質(zhì)有機(jī)氯，既不能降解也不能被消化，會(huì)導(dǎo)致DNA突變、干擾免疫系統(tǒng)和細(xì)胞生長(zhǎng)，引起直腸，膀胱癌和乳腺癌等危害）。

　　美國(guó)規(guī)定三鹵甲烷的最大濃度為100μg/L，德國(guó)、加拿大、日本也分別規(guī)定為25μg/L、350μg/L、100μg/L。我國(guó)1985年版《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中也規(guī)定了氯仿（學(xué)名：三氯甲烷）的上限為60μg/L，同時(shí)提倡采用其他消毒工藝進(jìn)行替代（如紫外線(xiàn)消毒、二氧化氯、臭氧等），以減少有害物質(zhì)的生成。

　　綜上所述，行業(yè)最常用的消毒工藝有紫外線(xiàn)消毒、次氯酸納、二氧化氯。

　　次氯酸類(lèi)消毒劑主要有液氯、漂白粉、漂粉精、氯片、次氯酸鈉等形態(tài)，以上產(chǎn)品異曲同工，主要是通過(guò)HOCl起殺菌消毒作用。

　　次氯酸類(lèi)消毒的缺點(diǎn)是容易和水中的有機(jī)物生成氯代烴，而氯代烴已被確認(rèn)為是對(duì)人體健康極為不利的，同時(shí)處理過(guò)的水會(huì)有一些令人不快的氣味。次氯酸類(lèi)消毒劑粉塵和放出的氯氣對(duì)人的呼吸道、眼睛及皮膚都有強(qiáng)烈的刺激作用，如果不慎濺入眼睛或觸及皮膚，要立即用大量清水沖洗。存放環(huán)境要陰涼、通風(fēng)干燥，遠(yuǎn)離熱源和火種，不能與有機(jī)物、酸類(lèi)及還原劑共儲(chǔ)混運(yùn)，運(yùn)輸過(guò)程中要防止雨淋和日光曝曬，裝卸時(shí)動(dòng)作要輕，避免碰撞和滾動(dòng)。

　　【根據(jù)實(shí)際工況和項(xiàng)目需求選擇最合適的消毒工藝】

　　一、液氯消毒

　　氯氣在常壓下是黃綠色氣體，零度和一個(gè)大氣壓下的密度為3.2mg/mL，約為空氣的2.5倍重，具有強(qiáng)烈的刺激性。

　　一般采用電解食鹽水溶液的方法制取氯氣，然后將氯氣加壓冷卻制得液氯，液氯極易氣化，沸點(diǎn)是-34.5oC。加壓后的液氯成為黃綠色透明液體，1kg液氯氣化后體積可以變?yōu)?00L。氯性質(zhì)很活潑，能溶于水，溶解度隨水溫的升高而降低。氯是具有強(qiáng)烈刺激性的窒息氣體，對(duì)人的呼吸系統(tǒng)、眼部及皮膚都能產(chǎn)生傷害，空氣中最高允許濃度為1mL/m3。雖不自燃，但可以助燃，在日光下與其他易燃?xì)怏w混合時(shí)會(huì)發(fā)生燃燒和爆炸，可以和大多數(shù)物質(zhì)起反應(yīng)。

　　氯是一種強(qiáng)氧化劑，具有殺菌能力強(qiáng)、價(jià)格低廉、來(lái)源方便的優(yōu)點(diǎn)，是水處理行業(yè)應(yīng)用歷史最為悠久的消毒劑。氯消毒的機(jī)理是依靠水解生成的次氯酸HOCl向微生物的細(xì)胞壁內(nèi)擴(kuò)散，與細(xì)胞的蛋白質(zhì)反應(yīng)生成化學(xué)穩(wěn)定性極好的N-Cl鍵。

　　二、次氯酸鈉

　　固態(tài)次氯酸鈉NaClO為白色粉末，具有刺激性氣味，在空氣中極不穩(wěn)定，受熱后迅速分解。商品固態(tài)次氯酸鈉的有效氯一般為10%～12%，常用制備方法是液堿氯化法，即在30%以下的氫氧化鈉溶液中通入氯氣進(jìn)行反應(yīng)。商品固態(tài)次氯酸鈉使用方便，但消毒效果比氯消毒差，費(fèi)用也高于氯消毒。

　　由于次氯酸鈉容易因陽(yáng)光、溫度作用而分解，一般用次氯酸鈉發(fā)生器就地制備后應(yīng)立即投加。利用鈦陽(yáng)極電解食鹽水(沿海地區(qū)可用海水作為鹽溶液)，得到的次氯酸鈉溶液是淡黃色透明液體，含有效氯6g/L～11g/L。每生產(chǎn)1kg有效氯，食鹽消耗量約3～4.5kg，耗電量5～10kWh。

　　次氯酸鈉固體或溶液都不宜久存，而且必須在避光低溫環(huán)境下存放。次氯酸鈉溶液最好是使用多少，生產(chǎn)多少。氣溫低于30oC時(shí)，每天損失有效氯0.1～0.15mg/L，如果氣溫超過(guò)30oC，每天損失有效氯可達(dá)0.3～0.7mg/L。因此，如果為了具有一定儲(chǔ)備量以備用，一般夏天儲(chǔ)存時(shí)間不超過(guò)一天，冬天不超過(guò)7d。

　　三、二氧化氯

　　二氧化氯（ClO2）是一種黃綠色氣體，性質(zhì)極不穩(wěn)定，有刺激性氣味，毒性比氯更大，相對(duì)密度為2.4。二氧化氯常溫下即能壓縮成液體，并很容易揮發(fā)。二氧化氯極易爆炸，溫度升高、暴露在光線(xiàn)下或與某些有機(jī)物接觸摩擦，都可能發(fā)生爆炸且液體二氧化氯比氣體二氧化氯更易爆炸。在空氣中體積濃度超過(guò)10%時(shí)或水中二氧化氯濃度超過(guò)30%就會(huì)發(fā)生爆炸。二氧化氯易溶于水，在水中的溶解度是氯的5倍，但ClO2不和水起化學(xué)反應(yīng)，在水中極易揮發(fā)，在光線(xiàn)照射下容易發(fā)生光化學(xué)分解。貯存在敞開(kāi)容器中的ClO2水溶液，ClO2含量會(huì)下降很快。因此，二氧化氯不宜貯存，最好現(xiàn)場(chǎng)制取和使用。

　　市場(chǎng)銷(xiāo)售的商品穩(wěn)定二氧化氯溶液，多為無(wú)色或略帶黃綠色透明液體，二氧化氯含量一般在2%左右，而且要加入一定量的特制穩(wěn)定劑（如碳酸鈉、硼酸鈉及過(guò)氯化物的水溶液或二乙烯三胺五亞甲基膦酸等），但運(yùn)輸和儲(chǔ)存時(shí)仍要注意避開(kāi)高溫和強(qiáng)光。因此采用二氧化氯消毒時(shí)最好在現(xiàn)場(chǎng)邊生產(chǎn)邊使用。二氧化氯殺菌后生成無(wú)毒物質(zhì)，對(duì)環(huán)境水體沒(méi)有污染。

　　國(guó)內(nèi)市場(chǎng)有許多使用電解法生產(chǎn)二氧化氯的設(shè)備，實(shí)際上這些設(shè)備制造的所謂二氧化氯至多是二氧化氯和氯的復(fù)合物，不可能徹底解決氯類(lèi)消毒劑會(huì)產(chǎn)生氯代烴的問(wèn)題，而且已經(jīng)有使用復(fù)合二氧化氯時(shí)發(fā)生爆炸的事例。

　　四、臭氧

　　人類(lèi)發(fā)現(xiàn)臭氧已經(jīng)有一百多年的歷史。在距離地球表面15～25公里高空，因受太陽(yáng)紫外線(xiàn)照射的緣故，形成了包圍在地球外圍空間的臭氧層，厚厚的臭氧層是人類(lèi)賴(lài)以生存的保護(hù)傘。臭氧分子式為O3，是氧的同素異構(gòu)體，又名三原子氧，因其類(lèi)似魚(yú)腥味的臭味得名，雷電后的腥臭味即是電擊產(chǎn)生臭氧而使周?chē)諝饩哂械臍馕丁Ｔ诔爻合?，較低濃度的臭氧是無(wú)色氣體，當(dāng)濃度達(dá)到15%時(shí)，呈現(xiàn)出淡藍(lán)色。臭氧的沸點(diǎn)是-112oC，密度是2.144g/m3，是氧的1.65倍?？扇嘉镌诔粞踔腥紵仍谘鯕庵腥紵用土?，可獲得更高的溫度。

　　臭氧在水中的溶解度較高，在同樣條件下是純氧的10倍。臭氧分子結(jié)構(gòu)極不穩(wěn)定，容易分解成氧氣，而且臭氧在水中比在空氣中更容易自行分解。臭氧在空氣中的半衰期一般為20～50分鐘，一般隨溫度與濕度的增高而加快。臭氧在水中半衰期約為35分鐘，隨水質(zhì)與水溫的不同而有所變化。臭氧在水溶液中的穩(wěn)定性受水中所含雜質(zhì)的影響較大，特別是有金屬離子存在時(shí)，臭氧會(huì)迅速分解為氧氣。

　　五、紫外線(xiàn)（UltraViolet）消毒

　　紫外線(xiàn)殺菌是通過(guò)紫外線(xiàn)的照射，破壞及改變微生物的DNA（脫氧核糖核酸）結(jié)構(gòu)使細(xì)菌當(dāng)即死亡或不能繁殖后代，達(dá)到殺菌的目的。真正具有殺菌作用的是UV-C紫外線(xiàn)，因?yàn)镃波段紫外線(xiàn)極易被生物體DNA吸收，尤以253.7nm的紫外線(xiàn)殺菌效果最佳。

　　紫外線(xiàn)殺菌燈的發(fā)光譜線(xiàn)主要有254nm和185nm兩條：254nm紫外線(xiàn)通過(guò)照射微生物的DNA來(lái)殺滅細(xì)菌、185nm紫外線(xiàn)可將空氣中的O2變成O3(臭氧)，臭氧具有強(qiáng)氧化作用，可有效地殺滅細(xì)菌，臭氧的彌散性對(duì)紫外線(xiàn)的殺菌效果有增益作用。

　　紫外線(xiàn)消毒屬于純物理殺菌方法，具有簡(jiǎn)單便捷、廣譜高效、無(wú)二次污染、便于管理、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，伴隨各種新型設(shè)計(jì)的紫外線(xiàn)殺菌燈管的推出，紫外線(xiàn)消毒的應(yīng)用范圍也在不斷地?cái)U(kuò)大。

編輯：王媛媛