三农论文范文自来水厂消毒方法及其应用前景

　　水是地球上的万物生命之源，是人类赖以生存的基本物质。俗话说“人能三日无粮，不可一日缺水。”这形象地说明了水的重要作用。但是，对传染病学和细菌学的研究证明水是传播疾病的重要媒介物，据世界卫生组织（WHO）统计，全球80%的疾病以及1＼3以上的死亡直接来源于不清洁的饮用水。水质决定着人的体质，于是自来水的消毒处理是保证我们人类合格用水的关键一步。

　　摘要：本文介绍了目前国内几种自来水的消毒方法。通过对国内外消毒工艺的调查得出氯化法、臭氧消毒法和紫外线消毒法是目前比较常用的三种消毒工艺，并且比较了这三种消毒方法的的消毒原理以及各自的优缺点和这三种消毒方法在未来的应用前景。

　　关键词：自来水,氯化法,臭氧消毒法,紫外线消毒法

　　目前我国多数自来水厂都是采用氯化法对自来水进行消毒的，而现在人们发现用氯化法消毒时会产生一些卤化有机物，而这些卤化有机物中很多是致癌物或诱变剂；常规处理工艺对氯化法产生的副产物不能有效的进行去除。

　　1自来水消毒方法

　　1.1国内常用消毒方法

　　自来水消毒方法主要分为物理方法和化学方法两类。物理方法包含有机械过滤、加热、辐射、冷冻、紫外线、微电解和微波消毒等方法；化学方法包含有氯、臭氧、二氧化氯、氯胺、金属离子、卤素、阴离子表面活性剂及其它杀生剂等。

　　1.2国外自来水消毒常用的方法

　　1.2.1美国小型自来水厂常用的消毒剂

　　氯气虽然仍是最广泛使用的消毒方式，但出于人们对健康安全的关注和许多使用水法规的实施，使用氯气的水厂在不断的减少[1]。

　　在使用地下水作为水源的小型水厂中，通过对200家水厂进行调查，发现所有水厂都使用各自形式的氯作为消毒剂，没有一家水厂使用臭氧和紫外线消毒。其中61%的水厂使用了氯气消毒，其他的水厂使用液体或粉末状的次氯酸盐作为消毒剂。所有服务人口为25—100人的水厂，占的服务人口为101—500人的58%水厂都使用次氯酸盐作为消毒剂，而只有46%的服务人口为501—3300人的水厂和19%的服务人口为3301—10000人的水厂使用次氯酸盐[1]。

　　1.2.2法国巴黎自来水厂

　　法国首都的巴黎自来水厂，日处理量为18万立方米。系统采用单一的紫外线消毒工艺，整套系统由五台反应器并联组合而成，水源水质硬度较高，整套设备配套自动清洗系统。经过紫外线消毒处理后的自来水厂，可以达到直饮水标准。

　　2自来水厂中三种常用的消毒方法的比较

　　在我国自来水厂进行消毒时最常用的是氯化法、臭氧消毒法、紫外线消毒法这三种方法。这三种方法的消毒原理各不相同，但都存在着各自的优点和不可避免的缺陷及不足。目前，我们还没有发现一个更为有效的方法来代替这三种消毒方法，使其能够在消毒的同时避免发生以上三种消毒方法所带来的弊端。

　　2.1氯消毒

　　2.1.1消毒原理

　　所谓消毒，就是杀死微生物，氯气与水反应生成次氯酸，而次氯酸的强氧化性就是导致它们的细胞中的酶被氧化并且蛋白质被阻止合成而死亡，从而实现了消毒。

　　Cl2+H2→HClO+HCl

　　HClO→H++ClO-

　　生产实践表明pH值越低，相同条件下，消毒效果越好，虽然低pH值有利于提高氯的杀生效果，但却加快了冷却水系统、金属的腐蚀速度[2]。为此，选择用氯作杀生剂时pH值控制在6.5～7.5为宜。氯对致病微生物有很强的杀灭作用，然而，在氯化消毒杀灭水中病原微生物的同时，氯与水中的有机物反应，产生致癌物质三卤甲烷（THMs）等，对人类健康和水生生物产生长期毒性影响。我国《生活饮用水水质卫生规范》对饮用水中总三卤甲烷含量作出明确规定：每一种物质检出浓度与限量值比率之和不超过1。而美国对总三卤甲烷控制在0.08mg/L，欧洲0.1mg/L，日本0.1mg/L[3]。可见和发达国家相比我们还有很大的差距。

　　2.1.2氯消毒的优缺点

　　自来水厂中采用氯消毒，具有以下的优点：

　　氯消毒操作简便，便于控制；

　　具有余氯的持续消毒作用；

　　氯消毒的价格较低，不需要庞大的设备。

　　自来水厂中采用氯消毒带来的弊端有：氯气本身有毒，使用时必须注意安全，防止泄漏。且水经氯消毒后往往会产生多种有害物质，尤其是“三致”作用的消毒副产物，如三氯甲烷、氯乙酸等。此外，液氯不能有效杀灭隐孢子虫及其孢囊，因此，现在氯消毒在逐渐被其他消毒方法代替。

　　当人们饮用了经过这种方式处理后的水后，会对人体造成一定的伤害。

　　2.1.3应用前景

　　虽然氯化法在消毒的过程中会产生一些致癌的副产物，但是由于它价廉，操作简单，易于控制，而且消毒持续性好，所以目前国内很多自来水厂仍然采用氯消毒的方法对饮用水进行消毒。而且在今后相当长的一段时间内，氯消毒将仍然较多的运用在自来水的消毒上。

　　2.2臭氧消毒

　　2.2.1消毒原理

　　臭氧在水中发生氧化还原反应，产生氧化能力极强的单原子氧（O）和羟基自由基（OH?），瞬间分解水中的有机物质、细菌和微生物。羟基自由基（OH?）是强氧化剂、催化剂，可使有机物发生连锁反应，反应十分迅速。羟基自由基（OH?）对各种致病微生物有极强的杀灭作用。单原子氧（O）也具有强氧化能力，对顽强的微生物如病毒、芽孢等有强大的杀伤力。臭氧杀灭细菌和病毒的作用，通常是物理的、化学的及生物的等几个方面的综合作用。

　　臭氧消亡的途径，有两个，一是自然消亡，臭氧在250nm-320nm的紫外线照射下自然分解为O2；二是化合消亡，臭氧是强氧化剂，它可与任何物质反应，即称为化合消亡。由此使臭氧变成了不稳定，可迅速分解的物质[4]。

　　2.2.2臭氧消毒的优缺点

　　自来水消毒运用臭氧消毒所带来的优点有：无毒、无味、无副反应、无物染、无水质改变；

　　臭氧改变微生物蛋白结构后，氧气直接挥发，微生物被杀灭，对水中的矿质营养没有破坏；

　　无需耗能（不用加热），操作简单（气体稀释后直接由通入水中）；

　　用量少，用0.1%的就可以；

　　消毒全面彻底速度快，气相与液相有较快的扩散作用速度。

　　臭氧消毒的不足之处：

　　臭氧对物体有氧化性，主要是对天然橡胶或天然橡胶制品以及铜制品（有水汽存在时）有一定的腐蚀；

　　臭氧发生器工作时，不宜导入超过爆炸极限的易燃性气体；

　　产生臭化副产物；

　　臭氧的穿透力弱，对物体纵深处细菌杀灭能力低；

　　臭氧极不稳定，且臭氧生产成本高。

　　2.2.3应用前景

　　臭氧技术产业属新兴朝阳产业，应用范围极广，产品开发潜力大。国际上臭氧技术生产企业仍处于百家争鸣阶段，没有品牌，没有大企业垄断，因此极易涉足。从技术上看，一些基本的关键技术已解决，只要开拓思路很容易开发一系列适销路的产品。国内臭氧技术与国外存在差距，但赶超国际水平的技术难度并不高，而且国外产品侧重于水处理和空气净化产品。臭氧化水的各种用途没有作为产品的重点，并且尚未涉足国内市场，正是国内臭氧技术产业发展的大好时机。

　　2.3紫外线消毒

　　2.3.1消毒原理

　　紫外线杀菌就是通过紫外线的照射，破坏及改变微生物的DNA（脱氧核糖核酸）结构，使细菌当即死亡或不能繁殖后代，达到杀菌的目的。真正具有杀菌作用的是UVC紫外线，因为C波段紫外线很易被生物体的DNA吸收，尤以253.7nm左右的紫外线最佳。同时，紫外线还可以对微生物的细胞质和细胞壁产生一定的破坏作用。失去分裂和复制能力的微生物不会对人体造成威胁，得当的紫外线消毒技术和有效的紫外线剂量可以确保饮用水安全。每天，全世界范围内有超过3000万吨的饮用水是经过紫外线消毒处理的。

　　2.3.2紫外线消毒的优缺点

　　自来水厂中采用紫外线消毒的优点有：

　　对致病微生物有广谱消毒效果、消毒效率高，运行安全可靠；

　　对隐孢子虫、贾第虫卵囊有特效消毒作用；

　　不产生有毒、有害副产物；

　　占地面积小，停留时间短；

　　消毒效果受水温、pH影响小；

　　不增加可同化有机碳（AOC）、生物可降解溶解性有机碳（BDOC）等损害管网水质生物稳定性的副产物；

　　可以降解水中的有机物和嗅味。

　　自来水厂采用紫外线消毒存在的不足有：

　　无持续杀菌能力，消毒后的水如果遇到新的污染源，会再次被污染，需要与氯配合使用；

　　无后续杀菌作用；

　　紫外灯套管容易结垢，影响紫外光的透出和杀菌效果；

　　一些细菌被紫外照射失活的病毒细菌可通过光的协助修复自身被破坏的组织，达到复活目的，另外一些细菌可能存在着暗复活现象（不需光照）；

　　国内使用经验少，对紫外线消毒技术的研究还没有完全开展起来，对紫外线消毒的应用还存在着许多问题。

　　2.3.3应用前景

　　与化学消毒法相比，紫外线杀菌具有消毒能力更强、无任何有害残留物的特点，是一种地地道道的“绿色”技术，人们最早把这种技术用到医疗和空气消毒中。1910年，法国马赛的自来水厂中首次应用紫外线消毒。之后，用紫外线为水消毒因为成本高而难以推广。近年来，随着一些新的紫外线消毒技术的发展，出现了许一些较为廉价的消毒方法，因此利用紫外线消毒重新被提上议事日程。目前，全球有3000多家自来水厂使用了紫外线消毒技术。美国已经制定相关法律，要求推广紫外线消毒技术，并规定在废水处理中必须使用紫外线消毒技术，纽约自来水公司日处理能力达780万吨的自来水厂已经决定采用紫外线消毒。

　　另外，随着新技术的不断发展，出现了一些新的消毒方法，如光催化氧化法，磁化法，静电法，微电解法，超声波法，银法，膜法等。其中膜法应用在消毒工艺上也是一项新兴技术，膜对水中的有机物和微生物，细菌，病毒都有很高的去除率，能生产出高质量的饮用水。

　　3结论

　　通过对这三种自来水常用的消毒方法的比较，我们可以看出，综合目前我国的国情和自来水消毒方法自身存在的不足，无论从消毒成本上讲，还是从消毒效果上说，我觉得氯消毒这种消毒方法在相当一段时间内将仍会作为我国多数自来水厂首选的消毒方法，虽然目前氯消毒在消毒过程中会产生致癌物质危害人们身体，但是这种不足可以通过改善水源来消除或是降低发生的可能性。随着科技的发展社会的进步，也许会在不久的将来人们会克服臭氧消毒和紫外线消毒所存在的不足，让生产臭氧的成本降低，找出可以保存的方法等等，或是人们通过将两种或两种以上的消毒方法串联使用，使其不仅达到消毒的目的，同时也使成本也有所降低，并且也不产生对人体有害的物质。通过这种改进渐渐的取代氯消毒的地位。使人们真的可以能够放心饮用自来水，而不是煮沸后的自来水。

　　参考文献：

　　[1]刘珂，秦晓，韩柏平.美国自来水行业消毒现状和展望[J].江苏环境科技，2007（1）.

　　[2]刘珊，万新南.饮用水氯消毒及余氯控制技术展望[J].中国给水排水，2005（5）.

　　[3]李延平，蔡祖根.生活饮用水卫生标准使用指南[M].福州：东南大学出版社，2002.

　　[4]林克椿.生物物理学[M].武汉：华中师范大学出版社，1999.

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