徐 光 徐锦鸿
（深圳欧泰华环保技术有限公司，深圳，518004）
摘 要：随着二氧化氯在消毒领域的迅速发展，近年来我国各设计院和环保单位在工艺设计中正在逐步用二氧化氯替代氯气消毒，目前已有部分城镇生活污水采用二氧化氯消毒。本文着重论述二氧化氯消毒剂的特性以及其在城镇污水中的使用效果。
关键词：城镇污水，二氧化氯，消毒
1 前言
由于水体污染导致的突发性传染疾病已屡见不鲜，从2003年非典型性肺炎到2009年甲型流感病毒，各类传染性疾病已严重威胁到人类的生命安全。如何控制和消灭污水中的病毒，也逐渐引起人们的广泛关注。
为了保护人类的身体健康，保护好我们的生存环境，世界许多国家和地区（北美、欧盟、日本、韩国、台湾等）都要求对城市污水在排放前进行消毒处理，并制定了相应的消毒标准。我国也于2002年颁发了《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）。
杀菌消毒是城市污水处理的最终处理单元，也是防止病毒传播、保障居民身体健康最重要的环节。它关系到人类的健康，也关系到城镇经济的长远发展。一般的二级生物处理后的城市生活污水中大肠杆菌和病毒仍可达几万个到几十万个。因此，生活污水在排入自然水体前必须经过严格消毒。
2 二氧化氯的特点
二氧化氯是国际上公认的安全、无毒的绿色消毒剂，已被世界卫生组织（WHO）列为AⅠ级消毒剂。与其它氯系消毒剂相比，二氧化氯具有强氧化性，杀菌效果更好。
2.1 二氧化氯对细菌和病毒的灭活效果
二氧化氯对水中传播的病原微生物，包括病毒、芽孢以及水路系统中的异氧菌、硫酸盐还原菌和真菌均有很好的杀灭效果，特别是对大肠杆菌的处理效果更为突出。其机理是：二氧化氯通过吸附和透过细胞壁，有效氧化细胞壁内含巯基的酶，并可快速控制微生物蛋白质的合成。
根据权威机构相关的测试结果表明，二氧化氯可以杀灭五十多种病毒和细菌。包括猪霍乱沙门菌、猪传染性胃肠炎病毒、香港禽流感A、禽流感、金黄色葡萄球菌、腺病毒（引起呼吸系统感染）、爱滋病毒、乙型肝炎病毒、丙型肝炎病毒、疱疹病毒单一和单二型、人体冠状病毒、牛痘、狂犬病病毒、伤寒杆菌、鼠伤寒沙门氏菌等等。仅通过五分钟的接触时间，杀灭率即可达99.9%以上。
在2003年非典期间二氧化氯对SARS 病毒的传播起到了重要的控制作用。在2004 年禽流感期间，采用20mg/L二氧化氯与高致病禽流感的H5N1和H9N2亚型病毒直接接触5min，杀灭率达100%。包括2009年出现的甲型H1N1流感病毒，二氧化氯都能很快将其杀死。
实验证明二氧化氯在控制病毒传播方面的效果十分明显。尤其是通过水体进行传播的病毒，效果更加明显。由此可见，二氧化氯是目前使用的化学消毒剂中最理想的杀菌消毒剂。
2.2 二氧化氯对锰的氧化
2ClO2+5Mn2++6H2O=5MnO2+12H++2Cl-
二氧化氯能够把二价锰氧化成四价锰，使之形成不溶于水的二氧化锰(MnO2)，通过氧化，二氧化氯对锰的去除率为69%～81%，而氯对锰的去除率仅为25%。
2.3 二氧化氯对铁的氧化
ClO2＋5Fe(HCO3)2＋3H2O=5Fe(OH)3＋10CO2＋Cl－＋H＋
二氧化氯同样也能够把二价的铁氧化成三价的铁，形成氢氧化铁沉淀，通过氧化，二氧化氯对铁的去除率为78%～95%，而氯对铁的去除率仅为50%左右。
2.4 二氧化氯对硫化物的氧化
8ClO2+5S2-+4H2O=5SO42-+8Cl-+8H+
二氧化氯在pH值5～9的区间内，能很快将硫化物(S2-)氧化成硫酸盐(SO42-)，当二氧化氯的投加量为3.0mg/L时，硫的去除率为81%。
臭味往往是硫化物（如硫化铵、硫化氢、二甲基硫化物等）所致，此外氨、乙胺、二甲胺等都能产生臭味。二氧化氯气体与含硫污染物接触之后迅速发生氧化反应，转变为其它物质从而除去水体和空气中的臭味。
二氧化氯还可氧化破坏硫醇、硫醚和其它无机硫化物及仲胺和叔胺类霉臭物质，去除由藻类繁殖所形成的异味以及水中的泥腥味。
2.5 二氧化氯对有机物的氧化
二氧化氯对有机物的氧化降解，与氯所不同的最大特点是，它不会发生卤代反应，生成有机氯代物。二氧化氯可以控制三卤甲烷(THM)的形成，减少总有机卤的生成。众所周知，三卤甲烷的前驱物质通常有以下3类：一类是天然大分子有机物，如腐殖酸、灰黄霉酸等；另一类是小分子有机物，如酸类化合物、苯胺、苯醌、氨基酸等多种有机物；第三类是藻类及代谢产物。
我们知道，黄腐酸是腐殖质的主要组成物质，腐殖质里黄腐酸(FA)的含量高达90%。通过研究和试验表明，二氧化氯与黄腐酸几乎不生成氯仿，而液氯与黄腐酸反应，则会生成大量氯仿。而且，氯仿的生成量随着液氯的投加量和水中腐殖质含量的增加而增加。
2.6 二氧化氯的脱色作用
二氧化氯能氧化水中有色物质，其降低色度尤为明显。水色是由于水中一些物质的溶解与悬浮，使水呈现一定的颜色。通常低铁化合物使水呈蓝绿色，高铁化合物、四价锰化合物及含腐殖质使水呈现黄色，大量藻类使水呈亮绿色。二氧化氯对藻类的控制主要是因为它对苯环有一定的亲和性，能使苯环发生变化而无嗅无味。叶绿素中的吡咯环与苯环非常类似，二氧化氯也同样能作用于吡咯环。这样，二氧化氯氧化叶绿素，植物新陈代谢终止，使得蛋白质的合成中断。这个反应结果对植物的损害在于原生质脱水而带来高渗的收缩（质壁分离），这是个不可逆的过程，从而导致藻类死亡。使用二氧化氯可杜绝藻类产生和污染，其灭藻能力是氯气的3倍以上。二氧化氯具有较强的氧化作用使水脱色。而且它能很好地氧化去除水中的S2-、SO32-、CN-、SnO22-、AsO32-、NO2-等还原性酸根等，可降低水的浊度。
3 二氧化氯在污水厂的具体应用
污水中的病原体主要有三类：病原性细菌、肠道病毒和蠕虫卵。一般生活污水中含杆菌可达10万~100万个/mL，粪便链球菌1000~100000个/mL，除此以外，兰伯氏贾第虫的最大浓度也可达10万个/L，另外还可能有抗氯的隐孢子虫等。
二氧化氯在污水处理工艺中，一方面作为前期预氧化处理，去除铁、锰、藻类；另一方面是污水排放前的消毒处理，控制排放水中的微生物指标；除此之外，二氧化氯还可降低色度、除臭以及控制卤代有机物形成。
二氧化氯对病毒的灭活效果见下表：
表1
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消毒效果
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二氧化氯消毒(添加浓度及作用时间)
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文献
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对大肠杆菌达到99%的灭活率
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1.4mg/L，20分钟
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黄君礼，2002
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对金黄色葡萄球菌达到98%的灭活率
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2.5mg/L，2分钟
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对棱形鼓藻达到85%的杀灭率
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4mg/L，30分钟
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对隐孢子虫卵囊达到90%的灭活率
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1.3ppm，60分钟
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Korich et al, 1990
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对废水中噬菌体的杀灭效果（剂量5mg/L，作用30分钟）
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灭活3.0个对数级以上
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陈国青，1994
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对脊髓灰质炎病毒的杀灭效果（作用30分钟）
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1.0mg/L，失活
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黄君礼，2002
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深圳市龙岗平湖污水处理厂是广东省政府确定的东深沿线八个污水处理厂之一，建于1997年5月，采用具有国际先进水平的脱氮除磷工艺。目前接纳城市污水量为4.5万吨/日，污水处理后排入深圳市坪山河。
污水厂于2005年1月安装使用OTH2000-7000型复合二氧化氯发生器1台，设备使用效果良好，粪大肠菌群、余氯等指标均达到国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002一级[B]排放标准）。不仅能达到消毒的目的，对生活污水的脱色也有独特的功效。
污水消毒效果如下：
表2
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项目
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单位
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二氧化氯不同作用时间(min)的结果
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20
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30
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60
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细菌总数
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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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杀灭率
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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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总大肠菌群
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均值(个/L)
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＜90
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＜90
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＜90
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粪大肠菌群
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均值 (个/L)
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＜90
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＜90
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＜90
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4 结束语
二氧化氯在国外已经成熟应用于各个领域，并且取得了很好的效果。我国在80年代才开始接触二氧化氯，经过近二十年的发展，二氧化氯的处理效果逐渐得到环保领域的认可。二氧化氯作为一种优越的消毒方法，在不久的将来，一定会广泛应用于污水处理领域。
作者简介：
徐光，男，1958年3月出生，1980年沈阳化工学院化工机械专业毕业。工作单位：深圳欧泰华环保科技有限公司 总裁 教授级高级经济师。地址：深圳市罗湖区高新技术第一园区118栋6层；电话：0755-25726186；传真：0755-25704252；E-mail：xu-guang@163.com；邮编：518004。
徐锦鸿，男，1985年11月出生，毕业于美国印第安纳大学理学硕士；加拿大西蒙菲莎大学 管理学硕士。工作单位：深圳欧泰华环保科技有限公司 总经理 地址：深圳市罗湖区高新技术第一园区118栋6层；电话：0755-25726186；传真：0755-25704252；E-mail：jinhongx@gmail.com；邮编：518004。
