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水处理消毒技术现状及研究进展

发布时间:2019-05-06 08:09

 
水处理的目的是用某种方法把水中的污染物质分离出来,或者将其转化分解成无害无毒的稳定物质从而使水得到净化。消毒是水处理工艺流程中不可缺少的一个重要环节。由于人们忽视了环境污染与人类健康的紧密关系,水体污染程度在不少地区日益加剧,现有的水处理消毒技术已经不能满足现有的处理要求和公众的期望;同时,科技的发展也促进了水处理消毒技术的发展,新的消毒技术不断被研究开发出来。如铜银离子化水消毒、生物消毒等;尤其随着前沿科技的迅速发展,传统的消毒方法也将逐步被取缔,铜银离子化水消毒将在水处理消毒领域的应用前景十分广阔。
 

水处理常规技术

水处理

氯化消毒

 
氯化消毒目前仍然得到最广泛的应用,也是传统的消毒方法。人们对其消毒机理进行了较多的研究,氯消毒主要是通过次氯酸的氧化作用来杀灭细菌,次氯酸是很小的中性分子,能扩散到带负电的细菌表面,通过细菌的细胞壁穿透到细菌内部,并起氧化作用破坏细菌的酶系统而使细菌死亡。但是对于水中的病毒,寄生虫卵的杀灭效果较差,需要在较高CT值,消毒剂浓度乘以接触时间才能达到理想的除菌效果。氯、液氯价廉但有毒、腐蚀性很强。在运输贮存和使用过程中,都须严格管理,一般限于较大型的水处理厂使用。氯消毒能较快地杀灭水中病菌,成本不高,主要问题是消毒过程中会产生有害副产物,特别是现代水源,由于不同程度地受到有机污染氯化这些有机污染物,会产生有机氯化物,不仅使水产生异臭和异味,而且有毒和致癌,对人体健康产生严重危害。
 

臭氧消毒

 
臭氧消毒技术杀菌和杀灭病毒的效果好,杀灭微生物的效果为氯的600-3000倍,产生的有害物极少能增加水中溶解氧,减少水中的BOD和COD,能脱色去臭,杀灭水中藻类也能氧化或分解水中的铁、锰、色素、悬浮微粒、有机农药和洗涤剂等,从而可大大改善水质。臭氧消毒所要解决的主要问题是生产设备(火花放电法)庞大,流程复杂,需要较高的运行管理水平,制取臭氧的产率低(1%-2%),电能消耗大,基建设备投资也较大,成本很高。此外,臭氧是一种不太稳定的气体,在水中容易分解。同时臭氧容易分解,在室温下,水中的臭氧的半衰期约为30 min,单独采用臭氧消毒难以保证持续的杀菌效果。
 

紫外线消毒

 
紫外线指的是波长在100-400nm的电磁波,而在消毒工艺中更有意义的波长为250-270nm,这也正是常用的低压汞灯所辐射的紫外线的主要波长范围,占全部能量输出的85%以上。在波长为254nm附近,两种重要的遗传物质DNA和RNA有强烈的吸收能力,紫外线能够改变DNA和RNA内含氮的杂环物质,在相邻的核苷之间产生新键,形成二聚物,这种作用导致微生物不能进行自我复制,达到了消毒的目的。所以,这是一种简便快速的消毒方法。但消毒效果受较多因素的影响,消毒水需经严格的预处理。紫外线消毒技术的优点比较明显,在小水量时有明显的经济优势,在很低的消毒剂量和很短的停留时间的条件下,就能够有效的杀灭致病菌,而且其中有一些致病菌是液氯消毒难以灭活的。紫外线消毒设备易于安装,运行和管理都非常方便,更重要的一点是紫外线处理作为一种物理处理方法,不向水中添加新的物质,消毒后的水中不会产生消毒副产物,这也正是化学消毒方法难以解决的一个问题。紫外线消毒处理水必须经过良好的预处理,而且消毒需要紫外线辐照剂量难以明确。另外,跟臭氧一样,紫外线消毒也不能保证持续的杀菌效果。

 

水消毒新技术进展

 

铜银离子水消毒

 
铜银离子水消毒就是用电解的方法产生铜银离子用于水的消毒。铜银离子的杀菌机理国外做了大量研究,现在一般认为铜银离子的杀菌功能是由于带正电的铜银离子和带负电的细菌细胞结合,并穿透细胞壁与细胞内特定部位的DNA和RNA结合,破坏细菌细胞的蛋白酶和呼吸酶,造成细菌细胞的溶解和死亡。铜银离子无色、无味、化学稳定性强、几乎不受阳光温度和时间的影响,在合适的p H值下可提供长时间稳定的残留浓度来维持消毒效果,并且不产生有毒副产物。基于以上特点,电解铜银离子化水消毒技术大都用在经过市政供水系统消毒后水的保持上,广泛使用在泳池的杀菌除藻,飞机、轮船、冷却塔、喷泉以及食品、酿造、饮料等化学消毒剂能对其产品品质造成影响的工业上。
 

生物消毒

 
由于生物化工等前沿科技的发展,生态环保型的生物消毒技术在水处理领域里的研究和应用也愈来愈广泛。在自然界中一些生物能够分泌一些物质来消灭病菌、病毒或使其丧失活性,而又不对环境产生任何连续性的破坏作用。受到这些生物的启发,人们很早就发展了利用这些生物及其代谢产物消毒的生物消毒法。传统的生物消毒法直接使用生物体自身进行消毒,过程缓慢,对细菌芽孢一般无杀灭作用,消毒效果难以确定,消毒效率不高,不利于规模化应用,达不到现代水处理工业中水消毒的要求。但是,随着一系列具有消毒活性的生物活性物质被提取出来,生物消毒法大规模地、经济地应用于市政水处理领域成为可能。日本已经有将一些植物的萃取物用作自来水供水管线上的抗菌剂的报道。国外一些公司如也已经有以生物活性物质为主要活性成分的相关产品应用于船舶压舱水的处理。实践证明,生物消毒具对人体健康无影响、环境友好、广谱杀菌、使用安全方便、成本相对低廉,是目前相对比较理想的消毒方法,因而,生物消毒法在市政水处理领域有比较好的应用前景。

 

超声波消毒

 
超声消毒的原理:水溶液在声波作用下,不断产生液泡。液泡在声波增强的半周期内增大,减弱的半周期内破裂。在液泡破裂时溶液产生高温高压,温度约为2000-4000压力约为330a m。液泡分裂时可将反应中心分为三个区:气相区、过渡区、液相区,在高温下的燃烧分解主要发生在这几个区,此时溶液中的水分解成OH、过氧化氢。而0 H、过氧化氢具有强的氧化杀菌作用,从而达到处理水消毒的目的。超声波消毒的效果与水的流速、超声波的频率功率有关,能够杀灭较多病菌,有广谱特征性。

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