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摘要：随着社会经济的发展和水体污染的加剧，以及人类对水环境质量要求的提高，污水再生利用和污水处理厂出水的安全问题已引起世界各国人们的广泛关注。本文对城市污水消毒方法进行了全面的综述，主要为紫外消毒、氯消毒、二氧化氯消毒和臭氧消毒等，希望以此对相关的研究起到一定的指导和借鉴作用。
关键词：城市污水；消毒；进展；研究
城市污水中含有大量的微生物（包括寄生虫、病原菌、病毒等）群落，其中有相当部分为病原菌，水传播病原体和消毒方法所带来的问题是目前世界范围内的公共卫生问题。城市污水的消毒处理方法大致可分为物理法、化学法、光化学法和电化学法。物理法包括辐照法、紫外线法、超声波法、加热法、冰冻法等；化学法包括氯化法，二氧化氯法，臭氧法、阳离子表面活性剂法等；其中氯消毒、二氧化氯消毒、紫外线消毒等是目前我国城市污水最常用消毒方法。其它的消毒方法或成本太高、或技术不成熟，应用较少。
1 紫外线消毒
紫外线具有杀菌作用主要是因为紫外线对微生物的核酸可以产生光化学危害的结果。微生物细胞核当中的核酸分为脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）两大类，其共同点是由磷酸二脂键按嘌呤和嘧啶碱基配对原则而连接起来的多核苷酸链，细胞核中的这两种核酸能够吸收高能量的短波紫外线辐射，对紫外光能的这种吸收可以使相邻的核苷酸之间产生新的键，从而形成双分子或二聚物，相邻嘧啶分子，尤其是胸腺嘧啶的二聚作用是紫外线引起的最普遍的光化学损害，细菌和病毒DNA中众多的胸腺嘧啶形成二聚物阻止了DNA的复制及蛋白质的合成，从而使细胞死亡。
Raymond E·Cantwell等人研究证实土著粪大肠菌群菌群能够被粒径小于11μm的颗粒庇护免受高达40mJ/cm2紫外线照射的伤害，且当水中的浊度低至0.8NTU时仍有此现象发生。李东对重庆城北污水处理厂终沉池出水进行研究发现，当进水粪大肠菌群的浓度取3.0×106MPN/L时，达到一级A和一级B排放标准时的紫外线微生物剂量分别为15.8mJ/cm2和11.3mJ/cm2。
2 氯消毒
加氯消毒是城市污水消毒中使用最为普遍的方法，通常生活污水二级出水采用氯消毒时的投药量为5 mg/L～20mg/L，反应接触时间一般为30～60分钟。研究发现，污水处理厂出水中悬浮固体对氯消毒效果影响很大，这是因为消毒原水中固体悬浮物能够对粪大肠菌群起到庇护作用。Gideon E等人研究了采用氯对中水消毒过程中颗粒物和有机物对灭活率的影响，结果表明，消毒效果与颗粒物的粒径密切相关，较大粒径的颗粒物具有庇护粪大肠菌群的作用，即消毒效果随粒径增大而减弱。这表明中水处理系统中对悬浮颗粒物的去除是确保消毒效果的一个重要因素。通过在应用和研究中发现，影响氯消毒的因素很多，但大多研究表明，SS含量和颗粒物的尺寸、性质对氯消毒的影响最为明显。同时关于氯消毒产生的副产物及其带来的危害为研究热点。
3 二氧化氯消毒
二氧化氯是国际上公认的广谱高效的氧化性杀菌剂，在城镇饮用水、工业循环水和污水处理中日益得到广泛应用。用于水处理领域的小型化学法二氧化氯发生器主要有两种：以氯酸钠、盐酸为原料的复合型二氧化氯发生器和以亚氯酸钠、盐酸为原料的纯二氧化氯发生器，其中前者应用最为广泛。
城市污水处理厂出水消毒，氯消毒、二氧化氯消毒、紫外消毒是目前应用最为广泛的常规消毒技术，关于这些消毒技术的研究也很多，大致有这么三个方向，一是各消毒技术的优缺点；二是各消毒技术的问题；三是针对各消毒技术存在问题的改进研究。但大多数研究和生产实际联系不够紧密，基础理论研究较大，实际应用中的研究相对较少。
4 臭氧消毒
早在1840年，德国科学家发明了臭氧技术，在1856年被用于水处理消毒。由于臭氧具有强氧化性，其氧化能力是氯的2倍，杀菌能力是氯的数百倍]，臭氧技术逐渐应用到水处理中。臭氧消毒杀菌彻底，无残留，可以杀死细菌繁殖体和芽孢、病毒、真菌等；能快速杀死细菌，将其分解为氧气或单个氧原子，不会有残留污染或异味。吸入散发于空气中的臭氧，会对人体造成伤害；臭氧会氧化污水中的溴离子产生潜在性致癌物溴酸根；臭氧会氧化铜制品、橡胶制品等；臭氧发生设备结构复杂，运行、维护的费用高，而且用于水消毒极不方便，只能在密闭空间进行；臭氧发生器和设备运行费用高等。
5 其它城市污水消毒技术
近几年，在我国城市污水消毒中，除了采用紫外消毒、氯消毒、二氧化氯消毒、臭氧消毒等消毒技术和工艺外，也发展了一些如光催化消毒、电化学消毒等新的城市污水消毒技术。
日本学者Matsunaga 最早开展半导体光催化消毒研究，Matsunaga和Ireland等报道过光催化作用对微生物细胞的破坏作用。纳米TiO2 受光的照射，可以产生反应活性很高的过氧负离子、过氧化氢自由基和羟自由基，它们具有很强的氧化、分解能力，可破坏有机物中的C-H，N-H，C-O等键，用于杀菌、除臭、消毒等，比常用的氯气、次氯酸等具有更强的分解微生物、杀死微生物活性的效力。
电化学氧化方法已被大量运用在各种废水的处理中，包括去除水中的有色物质、腐殖酸。它不仅能有效地氧化去除水中的一些难降解有机物，而且在杀菌灭藻方面也具有很好的效果。Trump利用电化学方法对污水进行消毒处理。结果表明：该方法可以有效去除污水和污泥中的病原微生物。同其它污水消毒技术相比，电化学消毒方法具有能耗低、费用少、杀菌率高、不需投加药剂、处理装置紧凑、反应池占地面积少，操作維护简单等优点，但由于其作用机理和适用范围仍不甚清楚，反应设备效果不稳定等原因，目前尚未推广应用。
6 结论
氯、二氧化氯、臭氧、紫外线等常规消毒剂用于污水消毒经济有效，但具有在消毒过程中产生有害副产物等缺点。随着人们环保意识的增强和对于化学药品消毒的敏感性的增加，会越来越重视消毒技术在污水处理领域的应用研究，在水资源严重短缺的今天，开发有效的联合消毒技术是以后污水处理消毒的发展方向，也是解决我国的水资源短缺和水质污染问题的途径之一。■
参考文献
[1]魏兰芬，林军明，张峰.臭氧水溶液杀菌效果实验观察[J].中国公共卫生，2000，16（1）：67.
[2]梁文艳，曲久辉，朱余玲.管流电氧化杀藻及其影响要素[J].环境科学，2006，27（3）：452-455.
[3] J.G. Trump， E.W. Merrill， K.A. Wright.Disinfection of sewage wastewater and sludge by electron treatment.Radiation Physics and Chemistry.1984， 24（1）： 55–66.
[4]Richard J W，Sungho K，Margaret P O，et al.Photocatalytic inactivationof coliform bacteria and viruses in secondary wastewater effluent[J].Wat.Res，1995，29（1）：95-100.
[5] 胡洪营 王丽莎 魏东斌 污水消毒面临的技术挑战及其对策[J]，世界科技研究与发展 2005，12.
[6]Matsunaga T，Tomoda R，Nakajima T，et al.Continuous-sterilization system that uses photosemiconductor powders[J].Appl.Environ.Microbiol.，1998，54：1330-1333.
[7]冯庆，刘高斌，王万录.TiO2 的光催化机理及在制冷设备中的消毒、杀菌作用[J].重庆大学学报：自然科学版，2002，25（8）：58-60.
[8] 苗婷婷 氯及臭氧消毒技术对城市污水水质的影响[D]， 北京林业大学硕士论文，2008.
关键词：城市污水；消毒；进展；研究
城市污水中含有大量的微生物（包括寄生虫、病原菌、病毒等）群落，其中有相当部分为病原菌，水传播病原体和消毒方法所带来的问题是目前世界范围内的公共卫生问题。城市污水的消毒处理方法大致可分为物理法、化学法、光化学法和电化学法。物理法包括辐照法、紫外线法、超声波法、加热法、冰冻法等；化学法包括氯化法，二氧化氯法，臭氧法、阳离子表面活性剂法等；其中氯消毒、二氧化氯消毒、紫外线消毒等是目前我国城市污水最常用消毒方法。其它的消毒方法或成本太高、或技术不成熟，应用较少。
1 紫外线消毒
紫外线具有杀菌作用主要是因为紫外线对微生物的核酸可以产生光化学危害的结果。微生物细胞核当中的核酸分为脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）两大类，其共同点是由磷酸二脂键按嘌呤和嘧啶碱基配对原则而连接起来的多核苷酸链，细胞核中的这两种核酸能够吸收高能量的短波紫外线辐射，对紫外光能的这种吸收可以使相邻的核苷酸之间产生新的键，从而形成双分子或二聚物，相邻嘧啶分子，尤其是胸腺嘧啶的二聚作用是紫外线引起的最普遍的光化学损害，细菌和病毒DNA中众多的胸腺嘧啶形成二聚物阻止了DNA的复制及蛋白质的合成，从而使细胞死亡。
Raymond E·Cantwell等人研究证实土著粪大肠菌群菌群能够被粒径小于11μm的颗粒庇护免受高达40mJ/cm2紫外线照射的伤害，且当水中的浊度低至0.8NTU时仍有此现象发生。李东对重庆城北污水处理厂终沉池出水进行研究发现，当进水粪大肠菌群的浓度取3.0×106MPN/L时，达到一级A和一级B排放标准时的紫外线微生物剂量分别为15.8mJ/cm2和11.3mJ/cm2。
2 氯消毒
加氯消毒是城市污水消毒中使用最为普遍的方法，通常生活污水二级出水采用氯消毒时的投药量为5 mg/L～20mg/L，反应接触时间一般为30～60分钟。研究发现，污水处理厂出水中悬浮固体对氯消毒效果影响很大，这是因为消毒原水中固体悬浮物能够对粪大肠菌群起到庇护作用。Gideon E等人研究了采用氯对中水消毒过程中颗粒物和有机物对灭活率的影响，结果表明，消毒效果与颗粒物的粒径密切相关，较大粒径的颗粒物具有庇护粪大肠菌群的作用，即消毒效果随粒径增大而减弱。这表明中水处理系统中对悬浮颗粒物的去除是确保消毒效果的一个重要因素。通过在应用和研究中发现，影响氯消毒的因素很多，但大多研究表明，SS含量和颗粒物的尺寸、性质对氯消毒的影响最为明显。同时关于氯消毒产生的副产物及其带来的危害为研究热点。
3 二氧化氯消毒
二氧化氯是国际上公认的广谱高效的氧化性杀菌剂，在城镇饮用水、工业循环水和污水处理中日益得到广泛应用。用于水处理领域的小型化学法二氧化氯发生器主要有两种：以氯酸钠、盐酸为原料的复合型二氧化氯发生器和以亚氯酸钠、盐酸为原料的纯二氧化氯发生器，其中前者应用最为广泛。
城市污水处理厂出水消毒，氯消毒、二氧化氯消毒、紫外消毒是目前应用最为广泛的常规消毒技术，关于这些消毒技术的研究也很多，大致有这么三个方向，一是各消毒技术的优缺点；二是各消毒技术的问题；三是针对各消毒技术存在问题的改进研究。但大多数研究和生产实际联系不够紧密，基础理论研究较大，实际应用中的研究相对较少。
4 臭氧消毒
早在1840年，德国科学家发明了臭氧技术，在1856年被用于水处理消毒。由于臭氧具有强氧化性，其氧化能力是氯的2倍，杀菌能力是氯的数百倍]，臭氧技术逐渐应用到水处理中。臭氧消毒杀菌彻底，无残留，可以杀死细菌繁殖体和芽孢、病毒、真菌等；能快速杀死细菌，将其分解为氧气或单个氧原子，不会有残留污染或异味。吸入散发于空气中的臭氧，会对人体造成伤害；臭氧会氧化污水中的溴离子产生潜在性致癌物溴酸根；臭氧会氧化铜制品、橡胶制品等；臭氧发生设备结构复杂，运行、维护的费用高，而且用于水消毒极不方便，只能在密闭空间进行；臭氧发生器和设备运行费用高等。
5 其它城市污水消毒技术
近几年，在我国城市污水消毒中，除了采用紫外消毒、氯消毒、二氧化氯消毒、臭氧消毒等消毒技术和工艺外，也发展了一些如光催化消毒、电化学消毒等新的城市污水消毒技术。
日本学者Matsunaga 最早开展半导体光催化消毒研究，Matsunaga和Ireland等报道过光催化作用对微生物细胞的破坏作用。纳米TiO2 受光的照射，可以产生反应活性很高的过氧负离子、过氧化氢自由基和羟自由基，它们具有很强的氧化、分解能力，可破坏有机物中的C-H，N-H，C-O等键，用于杀菌、除臭、消毒等，比常用的氯气、次氯酸等具有更强的分解微生物、杀死微生物活性的效力。
电化学氧化方法已被大量运用在各种废水的处理中，包括去除水中的有色物质、腐殖酸。它不仅能有效地氧化去除水中的一些难降解有机物，而且在杀菌灭藻方面也具有很好的效果。Trump利用电化学方法对污水进行消毒处理。结果表明：该方法可以有效去除污水和污泥中的病原微生物。同其它污水消毒技术相比，电化学消毒方法具有能耗低、费用少、杀菌率高、不需投加药剂、处理装置紧凑、反应池占地面积少，操作維护简单等优点，但由于其作用机理和适用范围仍不甚清楚，反应设备效果不稳定等原因，目前尚未推广应用。
6 结论
氯、二氧化氯、臭氧、紫外线等常规消毒剂用于污水消毒经济有效，但具有在消毒过程中产生有害副产物等缺点。随着人们环保意识的增强和对于化学药品消毒的敏感性的增加，会越来越重视消毒技术在污水处理领域的应用研究，在水资源严重短缺的今天，开发有效的联合消毒技术是以后污水处理消毒的发展方向，也是解决我国的水资源短缺和水质污染问题的途径之一。■
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[8] 苗婷婷 氯及臭氧消毒技术对城市污水水质的影响[D]， 北京林业大学硕士论文，2008.