论文生活饮用水消毒技术的应用与进展，本文是生活饮用水方面有关论文如何怎么撰写与生活饮用水和消毒和研究进展方面学术论文怎么写.
崔海松1,2 汤 杰1 魏 峰1,2 刘 威1
（1.杭州绿洁水务科技股份有限公司,浙江 杭州 310015；2.复旦大学环境科学与工程系,上海 200433）
摘 要：随着人们对健康的重视程度越来越高,饮用水的质量成为人们生活中关注的重要部分.文章综述了饮用水消毒技术的发展过程及分析了各种消毒技术的利弊,通过对比这些消毒工艺的利与弊,得出了联合消毒技术不仅能够节约能耗,还可以保证很好的消毒效果,具有极大的推广价值.
关键词：生活饮用水；消毒技术；消毒副产物；联合消毒；饮用水质量 文献标识码：A
中图分类号：R123 文章编号：1009-2374（2016）26-0043-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.26.021
清洁饮用水是人类生活的一个根本要求,可是随着人类人口不断大量的增长,人类对水资源的需求量也开始不断扩增,导致生活饮用水日益短缺这个问题渐渐变得十分严峻起来.采用安全、高效的饮用水消毒方法是维护人类健康的根本前提.未来生活饮用水消毒技术的发展既要保证对饮用水的消毒效果,也应该最大化减少化学药剂的使用与投放,最大程度使得有害消毒副产物的产生得到减少.传统的饮用水消毒是氯消毒,始于19世纪初.它可以十分有效地杀灭水体中病原微生物,能够使人们感染伤寒、霍乱等水传播疾病的概率最大程度降低.可是从20世纪70年代起,由于氯消毒过程中产生的三卤甲烷（THMs）消毒副产物不断被检出,THMs有致癌作用,对人体的健康影响非常大,因此氯消毒的安全性受到了质疑.同时氯消毒对隐孢子虫、贾第鞭毛虫等病原体是低效甚至无效的,于是其他消毒技术开始逐渐得到了应用和发展,主要包括化学消毒法、物理消毒法以及联合消毒法.
1 化学剂消毒法
1.1 ClO2消毒
由于ClO2具有很强的氧化性,所以它对微生物的细胞壁有着十分强的吸附和穿透能力,能够非常有效地将细胞内含硫基的酶给氧化,十分迅速地控制微生物蛋白质的合成进而阻碍微生物的生长繁殖,从而完成消毒杀菌的目的.近些年来,研究发现ClO2不仅能杀灭水中病毒、铁细菌、细菌、硫酸盐还原菌、藻类、真菌及浮游生物甚至包括抗逆性最强的芽孢,而且对新国标中的“两虫”（隐孢子虫和贾第鞭毛虫）也可以达到满意的灭活效果.自20世纪90年代以来,我国开始向美国自来水厂学习,在一些中小型自来水厂中应用ClO2来对饮用水进行灭菌杀毒处理.如果和氯消毒技术做比较的话,使用ClO2来消毒生活饮用水的时候,即使不太可能会产生卤乙酸、三卤甲烷等这种有强致癌作用的消毒副产物,但还是会生成氯酸盐、亚氯酸盐等这种无机的并且有毒有害的消毒副产物.另外,ClO2不宜在水中保存和运输,一般采用现场制备的方式,对某些中小型水厂较为合适,但是对某些大型的水厂,因为人为投加ClO2的量很大,那么在现场制备ClO2的产量也随之相应不断增大,所以使用这种方式进行消毒就显得非常不合适.总之,我们不断地寻找ClO2既经济且适用的制备方法,它已经成为了相关研究的热点.
1.2 氯胺消毒
氯胺作为一种新型饮水消毒剂,其优点在于产生少量的三卤甲烷以及能维持很长时间的消毒效果.由于单独使用氯胺的消毒效果较差,往往采用联合应用将氯胺作为末端消毒剂来使用到生活饮用水的杀毒灭菌中来.最主要的原因还是相对于饮用水中的游离的氯,氯胺在水体中呈现出更加良好的稳定性,可以在饮用水体中保存停留很长的一段时间,使得水体中能够保持一定量的余氯,这样能够防止水体再次受到污染.由于氯胺在消毒饮水方面有很多可取之处,因此在我国不少水厂已经开始采用氯胺消毒工艺.
1.3 臭氧消毒
O3一直是属于非常高效的消毒剂的范畴,对各种各样的微生物都能够十分有效地杀死灭活,O3气体或者将它溶在水溶液中都会产生十分强大的杀灭许多微生物的作用,并且相对于有效氯而言,臭氧杀死多种微生物的速度要比其他消毒剂快且快数百倍.臭氧正是靠着它强大的氧化能力,不仅能够杀灭生活饮用水体中绝大多数的细菌、病毒、包囊、芽孢,还能够破坏大部分微生物内部的有机物,同时臭氧还可以起到去臭、脱色作用.臭氧的消毒效果比氯消毒好太多了,如果控制水温越低,臭氧的消毒效果就会越来越好.
臭氧消毒的不足之处在于：第一,O3气体的稳定性太差、水溶性十分小,对生活饮用水充分彻底地消毒后,无法在水体中保持余留量,并没有持续的杀菌灭毒效果；第二,臭氧被用作在生活饮用水中的消毒剂,虽然在杀菌灭毒过程中不会生成氯化消毒副产物,但有很大的可能性它会在水体中生成溴酸盐、醛类和过氧化物等一类具有高度潜在危险和毒性的副产物,其中溴酸盐被国际癌症研究机构定位2B级潜在致癌物.臭氧在杀灭生活饮用水菌体的过程中,影响它产生和生产溴酸盐的因素复杂得简直令人不可思议,它不仅受到生活饮用水体中溴化物含量的重大影响,还会受到O3气体的浓度、接触生活饮用水体的时间、生活饮用水体的ORP电位等很多因素的影响,因此必须有效地控制溴酸盐的产生.
1.4 NaClO消毒
NaClO一般情况下是可以直接将其投加到生活饮用水中进行杀毒灭菌的,这样做的目的是既可以避免Cl2投加到生活饮用水中所出现的审批问题,又可以避免投加二氧化氯到生活饮用水中时不可避免所带来的消防安全问题,因此次氯酸钠杀毒灭菌在某种程度上具有投加非常方便、审批非常简单、较低的安全要求等许许多多的优点,从这方面看,次氯酸钠相对其他消毒剂而言,算是很好的生活饮用水消毒替代方式.可是NaClO溶液也存在明显的不稳定性,随着放置空气中时间的延长,其消毒效果会越来越差.为了尽量解决NaClO的不稳定、易降解的特点,建议在现场制备使用此种方式时解决此问题.同时,NaClO如果和液氯方式进行对比,由于次氯酸钠的消毒灭菌原理与液氯杀毒灭菌原理基本相同,因此在某种意义上,次氯酸钠杀毒灭菌也会存在对“两虫”（包括隐孢子虫和贾第鞭毛虫）等杀毒效果非常差劲以及会产生消毒副产物的问题,所以需要将其和其他消毒方法（紫外线等）进行联合应用,以达到更好的消毒效果.
1.5 高铁酸盐消毒
高铁酸盐作为一种绿色、无机、多功能强氧化剂越来越受到国内外普遍关注.它具有氧化、吸附、絮凝、杀菌、消毒等多功能性质,操作方便且杀菌力强.高铁酸盐在氧化消毒过程中产生的还原产物Fe（OH）3不仅安全性较高,而且它作为助凝剂也是十分良好的.高铁酸盐在去除有害细菌和病毒的同时可有效去除水中的悬浮物及重金属离子,因此高铁酸盐这种安全无任何毒副作用的多功能高效水处理药剂,在饮用水杀菌消毒领域中具有重要的研究开发和应用前景.
2 物理消毒方法
2.1 紫外线（UV）消毒
将紫外线消毒应用于生活饮用水杀毒灭菌,具有消毒十分彻底、快速、便捷并且不会污染生活饮用水质的优点,最重要的是操作起来十分简便、使用和维护的费用很低等.紫外线杀菌的原理是利用紫外线光量子的能量使与之接触的微生物体的核酸结构受到破坏,微生物最终失去复制以及繁殖的能力.紫外线消毒是一种比较环保的技术,具有无需化学药剂添加、无消毒副产物形成以及成本经济等优点,在水质净化领域中的使用方面是非常广泛且普遍的.
虽然对绝大多数的病原体来说,紫外线的消毒灭菌的效果非常好,但是到现在为止,市场上普遍的紫外消毒灭菌的系统都是为灯管浸没式,这种灯管存在下列非常普遍的问题：更换紫外灯管十分困难,石英的管壁需要经常的维护和清洗,紫外线利用的效率非常低,同时能耗很高,如果将紫外线直接浸没在水中,紫外灯中的汞不仅对环境,而且对人体的健康都存在很大潜在的威胁,因此一种高效且非常可靠的光纤传导紫外光消毒技术就出现在市场上.该技术的基本原理就是利用光学聚焦系统将光源产生的紫外光汇聚于一点,然后通过石英光纤再将其导入水中,并在光纤散光点处均匀地透射,从而灭活水中生存的微生物.
紫外线消毒灭菌的最大的缺点就是无法具有可持续性,不能绝对保证输送和配送水管网内各类微生物的灭活稳定性,所以通常需要联合常规消毒方式实现持续消毒效果.此外,生活饮用水体中的悬浮颗粒物、有机物COD及氨氮（NH3-N）都会在紫外线的传播过程中带来许许多多的干扰,进而十分影响消毒灭菌的效果,所以紫外线处理水要求水体具备很高的透明度.
2.2 超声波消毒
超声波辐射技术是一项非常好的水处理技术,它具有很好的发展前景,它在浮游生物的灭活、过滤膜及陶瓷滤芯的清洗等方面已有应用.从相关文献得知,高频率超声的主要作用就是将水体中的菌胶团解聚,然而对于细菌的灭活的效用并不是太好,低频率的超声波才真正地具备有消毒灭菌的效果,可是如果只想单纯地依靠超声波消毒,我们又会面临可能出现的能耗较高的问题.因此往往将超声波与紫外线联合应用进行消毒,这样不仅比单纯的超声波或紫外线消毒工艺节约能耗,而且能产生很好消毒效果.
2.3 TiO2光催化消毒技术
TiO2光催化反应的基本原理就是利用具有强氧化性的活性自由基（羟基自由基）参与到生活饮用水体中的各种化学反应,由于羟基自由基具有很强的氧化性能,能够将绝大多数水体中的有机物氧化分解并且最终将其矿化为水和二氧化碳等无机小分子.此外,TiO2光催化消毒技术具有很大的杀菌消毒的功效,TiO2作为催化剂本身不会溶解于水,没有毒性,且不会对生活饮用水体产生污染,非常适用在饮用水方面进行消毒灭菌.近些年,正是由于TiO2光催化消毒技术在其性能上具有得天独厚的优势,其光催化杀毒灭菌机理及TiO2在生活饮用水消毒灭菌领域中的广泛应用,所以TiO2光催化消毒技术逐渐成为各国科学家的研究热点.
2.4 膜消毒
膜技术是20世纪60年代后迅速崛起的一门分离技术.它去除水中杂质的主要原理是机械筛分,膜技术应用于饮水消毒具有水质优良、操作简单、占地小等优点,已成为人们提高水质的一项重要措施.在国外,膜技术用于饮用水消毒的研究十分多且复杂,用膜对病毒、致病细菌以及贾第虫和隐孢子虫这“两虫”消毒灭菌,能够有很好的去除效果.
3 联合消毒方式
3.1 “紫外线＋氯（氯胺）”联合消毒
在饮用水处理中,紫外线消毒对微生物灭活特性与氯（氯胺）消毒相比较是正好相反的.其中紫外线对原生动物和细菌的灭活效果最好,而氯消毒则是对大多数的病毒和细菌灭活效果最好,可是对“两虫”（贾第虫和隐孢子虫）效果较差.因此采用“液氯和紫外线（氯胺）”联合的消毒灭菌技术,不仅可以满足实现新国标里面对病原微生物指标控制的要求,还可以为生活饮用水提供很多级别的灭菌消毒的安全保障.
在实际工程中,由于紫外线对各类水体中微生物灭活效率很高,因此我们通常利用这一特点,在最开始的净水工艺流程中,我们就是采用紫外线消毒灭菌来作为消毒的主工艺,必须充分保证对微生物的灭活效果,随之仅使用少量余氯就可以非常有效抑制微生物的复活,不仅可有效减少后续氯的投加使用量,从而减少消毒副产物的产生,因此紫外线与氯（氯胺）消毒工艺相结合,将会对处理饮用水具有十分重要的现实意义.
3.2 紫外线＋超声波＋氯（氯胺）联合消毒
超声波和紫外线联合起来对水体进行消毒的效果在某种意义上肯定会优于这二者单独作用于生活饮用水中的消毒效果,如果单独采用超声波进行预处理,我们可以将水中比较大粒径的悬浮颗粒和菌胶团进行彻底击碎、完全分散.我们在紫外线消毒的过程中,紫外线也将能够更容易接触到各类微生物及悬浮颗粒,从而可以不断加强紫外线的杀菌灭菌的效果,提高紫外线的消毒效率.如果我们采用超声波对水体进行一定程度上的预处理,我们只会需要很短的辐射时间就能把紫外线的消除效率进行显著地提高,同时所用的能耗并没有增加太多,因此我们将超声波与紫外线进行联合作用.这样我们不仅能够减少末端投加消毒剂（液氯或氯胺）所产生消毒副产物带来的影响,同时一定程度上还可以抑制水体中微生物的复生现象,从而满足新国标中对病原微生物指标严格控制的要求.这种杀菌消毒技术在国内某些企业中正在被研究应用,并且已经取得了初步的研究
成果.
除了以上消毒技术,还有高级氧化技术、水力空化、银法＋紫外、磁化法、静电法、微电解法等新型消毒技术,这些新型消毒技术的研究大多只局限于理论研究阶段,缺乏规模化的应用实验研究.由于饮用水消毒关系到人们的健康,开发发展新的消毒技术还需要长期的应用研究.
4 展望
今天我们身处全世界在进行城市化这个庞大的背景之下,因为我们人类现在十分关注环境与安全方面所暴露出来的问题,当人们面临用消毒剂处理饮用水问题时,人们不仅对化学消毒剂的安全使用提出了一定的要求,而且对政府监督也提出了更高的要求.由于当前我国饮用水的水源水质相对于国外的饮用水质来说,不仅更为复杂,而且处理起来更加困难,最重要的是和国情与发达国家相比,现在我国的经济状况和他们有着非常庞大的差距,这也导致我国在供水方面和排水等方面与发达国家的水平存在着相当大的差距.与此同时,国内目前还没有研究出一种能够完全满足人们要求的消毒杀菌剂,我们只能按照消毒的对象和消毒目的来进一步确认选择不仅经济且适用的消毒剂.每一种消毒技术都存在优点和缺点,我们知道传统的消毒工艺需要改进,那么生活饮用水联合消毒的工艺就值得大量推广和应用,如紫外线-氯（氯胺）消毒工艺等.在实际的生产生活中,应该花大力去开发新型的消毒技术以及物美价廉性价比更高的新型消毒剂,之后再结合我们国家的饮用水水源水质,还有最重要的经济状况也必须考虑其中,第一步就是将消毒工艺进行不断地优化,在保证水的质量的前提下,我们应该尽量降低和减少最后一道消毒工艺的处理污染负荷,切实地缩小和降低运行成本,以便获得最好的处理效果,这样我们就能够得到最优质的饮用水.
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基金项目：国家水体污染控制与治理科技重大专项课题（2012ZX07403-003）.
作者简介：崔海松（1982-）,男,河北安国人,供职于杭州绿洁水务科技股份有限公司,浙江省重点科技创新团队“饮用水安全保障与城市水环境治理”核心参与人员,硕士,研究方向：分析仪器方法、系统集成等.
（责任编辑：蒋建华）
简而言之,此文为关于生活饮用水和消毒和研究进展方面的生活饮用水论文题目、论文提纲、生活饮用水论文开题报告、文献综述、参考文献的相关大学硕士和本科毕业论文.
参考文献：
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