徐 光 徐錦鴻
（深圳歐泰華環(huán)保技術(shù)有限公司，深圳，518004）
摘 要：隨著二氧化氯在消毒領(lǐng)域的迅速發(fā)展，近年來(lái)我國(guó)各設(shè)計(jì)院和環(huán)保單位在工藝設(shè)計(jì)中正在逐步用二氧化氯替代氯氣消毒，目前已有部分城鎮(zhèn)生活污水采用二氧化氯消毒。本文著重論述二氧化氯消毒劑的特性以及其在城鎮(zhèn)污水中的使用效果。
關(guān)鍵詞：城鎮(zhèn)污水，二氧化氯，消毒
1 前言
由于水體污染導(dǎo)致的突發(fā)性傳染疾病已屢見(jiàn)不鮮，從2003年非典型性肺炎到2009年甲型流感病毒，各類(lèi)傳染性疾病已嚴(yán)重威脅到人類(lèi)的生命安全。如何控制和消滅污水中的病毒，也逐漸引起人們的廣泛關(guān)注。
為了保護(hù)人類(lèi)的身體健康，保護(hù)好我們的生存環(huán)境，世界許多國(guó)家和地區(qū)（北美、歐盟、日本、韓國(guó)、臺(tái)灣等）都要求對(duì)城市污水在排放前進(jìn)行消毒處理，并制定了相應(yīng)的消毒標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)也于2002年頒發(fā)了《城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）。
殺菌消毒是城市污水處理的最終處理單元，也是防止病毒傳播、保障居民身體健康最重要的環(huán)節(jié)。它關(guān)系到人類(lèi)的健康，也關(guān)系到城鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。一般的二級(jí)生物處理后的城市生活污水中大腸桿菌和病毒仍可達(dá)幾萬(wàn)個(gè)到幾十萬(wàn)個(gè)。因此，生活污水在排入自然水體前必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格消毒。
2 二氧化氯的特點(diǎn)
二氧化氯是國(guó)際上公認(rèn)的安全、無(wú)毒的綠色消毒劑，已被世界衛(wèi)生組織（WHO）列為AⅠ級(jí)消毒劑。與其它氯系消毒劑相比，二氧化氯具有強(qiáng)氧化性，殺菌效果更好。
2.1 二氧化氯對(duì)細(xì)菌和病毒的滅活效果
二氧化氯對(duì)水中傳播的病原微生物，包括病毒、芽孢以及水路系統(tǒng)中的異氧菌、硫酸鹽還原菌和真菌均有很好的殺滅效果，特別是對(duì)大腸桿菌的處理效果更為突出。其機(jī)理是：二氧化氯通過(guò)吸附和透過(guò)細(xì)胞壁，有效氧化細(xì)胞壁內(nèi)含巰基的酶，并可快速控制微生物蛋白質(zhì)的合成。
根據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)相關(guān)的測(cè)試結(jié)果表明，二氧化氯可以殺滅五十多種病毒和細(xì)菌。包括豬霍亂沙門(mén)菌、豬傳染性胃腸炎病毒、香港禽流感A、禽流感、金黃色葡萄球菌、腺病毒（引起呼吸系統(tǒng)感染）、愛(ài)滋病毒、乙型肝炎病毒、丙型肝炎病毒、皰疹病毒單一和單二型、人體冠狀病毒、牛痘、狂犬病病毒、傷寒桿菌、鼠傷寒沙門(mén)氏菌等等。僅通過(guò)五分鐘的接觸時(shí)間，殺滅率即可達(dá)99.9%以上。
在2003年非典期間二氧化氯對(duì)SARS 病毒的傳播起到了重要的控制作用。在2004 年禽流感期間，采用20mg/L二氧化氯與高致病禽流感的H5N1和H9N2亞型病毒直接接觸5min，殺滅率達(dá)100%。包括2009年出現(xiàn)的甲型H1N1流感病毒，二氧化氯都能很快將其殺死。
實(shí)驗(yàn)證明二氧化氯在控制病毒傳播方面的效果十分明顯。尤其是通過(guò)水體進(jìn)行傳播的病毒，效果更加明顯。由此可見(jiàn)，二氧化氯是目前使用的化學(xué)消毒劑中最理想的殺菌消毒劑。
2.2 二氧化氯對(duì)錳的氧化
2ClO2+5Mn2++6H2O=5MnO2+12H++2Cl-
二氧化氯能夠把二價(jià)錳氧化成四價(jià)錳，使之形成不溶于水的二氧化錳(MnO2)，通過(guò)氧化，二氧化氯對(duì)錳的去除率為69%～81%，而氯對(duì)錳的去除率僅為25%。
2.3 二氧化氯對(duì)鐵的氧化
ClO2＋5Fe(HCO3)2＋3H2O=5Fe(OH)3＋10CO2＋Cl－＋H＋
二氧化氯同樣也能夠把二價(jià)的鐵氧化成三價(jià)的鐵，形成氫氧化鐵沉淀，通過(guò)氧化，二氧化氯對(duì)鐵的去除率為78%～95%，而氯對(duì)鐵的去除率僅為50%左右。
2.4 二氧化氯對(duì)硫化物的氧化
8ClO2+5S2-+4H2O=5SO42-+8Cl-+8H+
二氧化氯在pH值5～9的區(qū)間內(nèi)，能很快將硫化物(S2-)氧化成硫酸鹽(SO42-)，當(dāng)二氧化氯的投加量為3.0mg/L時(shí)，硫的去除率為81%。
臭味往往是硫化物（如硫化銨、硫化氫、二甲基硫化物等）所致，此外氨、乙胺、二甲胺等都能產(chǎn)生臭味。二氧化氯氣體與含硫污染物接觸之后迅速發(fā)生氧化反應(yīng)，轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌镔|(zhì)從而除去水體和空氣中的臭味。
二氧化氯還可氧化破壞硫醇、硫醚和其它無(wú)機(jī)硫化物及仲胺和叔胺類(lèi)霉臭物質(zhì)，去除由藻類(lèi)繁殖所形成的異味以及水中的泥腥味。
2.5 二氧化氯對(duì)有機(jī)物的氧化
二氧化氯對(duì)有機(jī)物的氧化降解，與氯所不同的最大特點(diǎn)是，它不會(huì)發(fā)生鹵代反應(yīng)，生成有機(jī)氯代物。二氧化氯可以控制三鹵甲烷(THM)的形成，減少總有機(jī)鹵的生成。眾所周知，三鹵甲烷的前驅(qū)物質(zhì)通常有以下3類(lèi)：一類(lèi)是天然大分子有機(jī)物，如腐殖酸、灰黃霉酸等；另一類(lèi)是小分子有機(jī)物，如酸類(lèi)化合物、苯胺、苯醌、氨基酸等多種有機(jī)物；第三類(lèi)是藻類(lèi)及代謝產(chǎn)物。
我們知道，黃腐酸是腐殖質(zhì)的主要組成物質(zhì)，腐殖質(zhì)里黃腐酸(FA)的含量高達(dá)90%。通過(guò)研究和試驗(yàn)表明，二氧化氯與黃腐酸幾乎不生成氯仿，而液氯與黃腐酸反應(yīng)，則會(huì)生成大量氯仿。而且，氯仿的生成量隨著液氯的投加量和水中腐殖質(zhì)含量的增加而增加。
2.6 二氧化氯的脫色作用
二氧化氯能氧化水中有色物質(zhì)，其降低色度尤為明顯。水色是由于水中一些物質(zhì)的溶解與懸浮，使水呈現(xiàn)一定的顏色。通常低鐵化合物使水呈藍(lán)綠色，高鐵化合物、四價(jià)錳化合物及含腐殖質(zhì)使水呈現(xiàn)黃色，大量藻類(lèi)使水呈亮綠色。二氧化氯對(duì)藻類(lèi)的控制主要是因?yàn)樗鼘?duì)苯環(huán)有一定的親和性，能使苯環(huán)發(fā)生變化而無(wú)嗅無(wú)味。葉綠素中的吡咯環(huán)與苯環(huán)非常類(lèi)似，二氧化氯也同樣能作用于吡咯環(huán)。這樣，二氧化氯氧化葉綠素，植物新陳代謝終止，使得蛋白質(zhì)的合成中斷。這個(gè)反應(yīng)結(jié)果對(duì)植物的損害在于原生質(zhì)脫水而帶來(lái)高滲的收縮（質(zhì)壁分離），這是個(gè)不可逆的過(guò)程，從而導(dǎo)致藻類(lèi)死亡。使用二氧化氯可杜絕藻類(lèi)產(chǎn)生和污染，其滅藻能力是氯氣的3倍以上。二氧化氯具有較強(qiáng)的氧化作用使水脫色。而且它能很好地氧化去除水中的S2-、SO32-、CN-、SnO22-、AsO32-、NO2-等還原性酸根等，可降低水的濁度。
3 二氧化氯在污水廠(chǎng)的具體應(yīng)用
污水中的病原體主要有三類(lèi)：病原性細(xì)菌、腸道病毒和蠕蟲(chóng)卵。一般生活污水中含桿菌可達(dá)10萬(wàn)~100萬(wàn)個(gè)/mL，糞便鏈球菌1000~100000個(gè)/mL，除此以外，蘭伯氏賈第蟲(chóng)的最大濃度也可達(dá)10萬(wàn)個(gè)/L，另外還可能有抗氯的隱孢子蟲(chóng)等。
二氧化氯在污水處理工藝中，一方面作為前期預(yù)氧化處理，去除鐵、錳、藻類(lèi)；另一方面是污水排放前的消毒處理，控制排放水中的微生物指標(biāo)；除此之外，二氧化氯還可降低色度、除臭以及控制鹵代有機(jī)物形成。
二氧化氯對(duì)病毒的滅活效果見(jiàn)下表：
表1
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消毒效果
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二氧化氯消毒(添加濃度及作用時(shí)間)
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文獻(xiàn)
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對(duì)大腸桿菌達(dá)到99%的滅活率
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1.4mg/L，20分鐘
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黃君禮，2002
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對(duì)金黃色葡萄球菌達(dá)到98%的滅活率
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2.5mg/L，2分鐘
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對(duì)棱形鼓藻達(dá)到85%的殺滅率
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4mg/L，30分鐘
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對(duì)隱孢子蟲(chóng)卵囊達(dá)到90%的滅活率
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1.3ppm，60分鐘
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Korich et al, 1990
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對(duì)廢水中噬菌體的殺滅效果（劑量5mg/L，作用30分鐘）
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滅活3.0個(gè)對(duì)數(shù)級(jí)以上
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陳國(guó)青，1994
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對(duì)脊髓灰質(zhì)炎病毒的殺滅效果（作用30分鐘）
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1.0mg/L，失活
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黃君禮，2002
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深圳市龍崗平湖污水處理廠(chǎng)是廣東省政府確定的東深沿線(xiàn)八個(gè)污水處理廠(chǎng)之一，建于1997年5月，采用具有國(guó)際先進(jìn)水平的脫氮除磷工藝。目前接納城市污水量為4.5萬(wàn)噸/日，污水處理后排入深圳市坪山河。
污水廠(chǎng)于2005年1月安裝使用OTH2000-7000型復(fù)合二氧化氯發(fā)生器1臺(tái)，設(shè)備使用效果良好，糞大腸菌群、余氯等指標(biāo)均達(dá)到國(guó)家《城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002一級(jí)[B]排放標(biāo)準(zhǔn)）。不僅能達(dá)到消毒的目的，對(duì)生活污水的脫色也有獨(dú)特的功效。
污水消毒效果如下：
表2
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項(xiàng)目
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單位
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二氧化氯不同作用時(shí)間(min)的結(jié)果
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20
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30
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60
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細(xì)菌總數(shù)
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均值
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36
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35
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35
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殺滅率
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(%)
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99.92
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99.94
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99.97
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總大腸菌群
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均值(個(gè)/L)
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＜90
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＜90
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＜90
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糞大腸菌群
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均值 (個(gè)/L)
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＜90
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＜90
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＜90
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4 結(jié)束語(yǔ)
二氧化氯在國(guó)外已經(jīng)成熟應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，并且取得了很好的效果。我國(guó)在80年代才開(kāi)始接觸二氧化氯，經(jīng)過(guò)近二十年的發(fā)展，二氧化氯的處理效果逐漸得到環(huán)保領(lǐng)域的認(rèn)可。二氧化氯作為一種優(yōu)越的消毒方法，在不久的將來(lái)，一定會(huì)廣泛應(yīng)用于污水處理領(lǐng)域。
作者簡(jiǎn)介：
徐光，男，1958年3月出生，1980年沈陽(yáng)化工學(xué)院化工機(jī)械專(zhuān)業(yè)畢業(yè)。工作單位：深圳歐泰華環(huán)�？萍加邢薰� 總裁 教授級(jí)高級(jí)經(jīng)濟(jì)師。地址：深圳市羅湖區(qū)高新技術(shù)第一園區(qū)118棟6層；電話(huà)：0755-25726186；傳真：0755-25704252；E-mail：xu-guang@163.com；郵編：518004。
徐錦鴻，男，1985年11月出生，畢業(yè)于美國(guó)印第安納大學(xué)理學(xué)碩士；加拿大西蒙菲莎大學(xué) 管理學(xué)碩士。工作單位：深圳歐泰華環(huán)保科技有限公司 總經(jīng)理 地址：深圳市羅湖區(qū)高新技術(shù)第一園區(qū)118棟6層；電話(huà)：0755-25726186；傳真：0755-25704252；E-mail：jinhongx@gmail.com；郵編：518004。
