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天然湿地净水三部曲
湿地这个巨大的污水净化器,是通过物理、化学和生物三种方法净化污水的。
第一部:物理沉淀法
当污水进入湿地的时候,因为水体物理性质的变化,原先悬浮的颗粒会聚合沉淀下来,就像河水中的泥沙在入海口处汇聚沉下来形成沙洲一样。此外,这些悬浮颗粒还会被湿地土壤或植物体吸附,像筛子一样把清水过滤出去。就拿氮和磷这两种造成水体富营养化的“罪首”元素来说吧,如果水里它们的含量过多,就会造成水中植物生长异常、鱼类死亡等不良后果。因此,把污水排往水体之前,净氮、净磷是十分必要的,而相当一部分氮和磷就是通过这种物理降解的过程离开水体的。
第二部:化学溶解法
湿地水体会溶解土壤、河岸等地方的一些化学物质,当污水流进来时,这些化学物质可以和污水中的化学物质发生反应,也能起到一定的净化作用。比如当湿地中含钙离子(Ca2+)时,就可以和富磷污水中的磷酸根离子(PO43-)反应,生成难溶于水的磷酸钙沉淀下来,这样就进一步降低了水中磷元素的浓度。
第三部:生物转换法
当然,在污水净化中起到主要作用的,还要属湿地中的各种生物了。其中,植物和微生物是去污好拍档,它们的相互配合尤其令人叹服――20世纪70年代,德国生态学家发现,长在湿地中的挺水植物会用露在水面上的叶片吸收氧气,把氧气向下输导到根部,于是在根系附近形成了富含氧气的区域,适合喜欢氧气的好氧菌的繁殖。在远离植物根系的地方,又因为氧气含量低,那些适应缺氧环境的兼性菌和完全不喜欢氧气的厌氧菌可以尽情繁衍。这样,在湿地水体中就同时存在适合好氧菌、兼性菌和厌氧菌这三大类微生物生存的微环境,它们同时发力,在植物的配合下一起降解污染物,污水就这样慢慢变干净了。
举例来说,相当一部分氮就是这样被消除掉的―含氮有机物先是被微生物转化为氨离子(NH4+),氨离子在好氧的硝化菌作用下转化为亚硝酸根(NO2-)和硝酸根(NO3-)离子,它们又可以被兼性的反硝化菌转化成氮气(N2)。氨离子、亚硝酸根和硝酸根可以被湿地植物直接吸收,而氮气可以离开水体释放到空气中。经过这一番处理,留在水里面的氮就很少了。
“处理湿地”的净化功能
虽然天然湿地具有这样强的污水净化功能,但人们还是不满意,觉得效率有点低。为了加快污水的净化速度,科学家们专门打造了人工的“污水净化器”――人工“处理湿地”。
要想设计一块理想的用于污水净化的人工湿地,需要预先选定合适的基质(包括土壤和人工介质)、水生植物和微生物,还要对其形态做细心的设计。比如,有时候需要让水露天流动,这就是“表流湿地”,有时候需要让水在土壤表层以下流动,这就是“潜流湿地”。当然,不管这些人工湿地最后建成什么样子,目的都是要充分挖掘基质、水生植物和微生物的潜力,让它们相互配合,从物理、化学和生物三个方面一齐努力,实现把污水处理成无毒无害物质的目标。
今天,无论是农业污水、工业废水、垃圾渗滤液还是地下管道污水,甚至是城市在阴湿天气时产生的各种地面径流(如机场、停车场等路面因为暴雨产生的短期径流),都可以用人工处理湿地来净化。比起专门的污水处理厂来,人工处理湿地的建造和运行费用更低,更易于维护,不会造成二次污染,还可以提供美化环境、野生动物栖息、娱乐休闲等附加功能呢。
关键词:污水处理;氨氮;悬浮物;色度
收稿日期:2011-08-29
作者简介:张小华(1976―),女,黑龙江人,硕士,讲师,主要从事环境微生物的研究。
中图分类号:X172 文献标识码:A 文章编号:1674-9944(2011)09-0107-03
1 引言
城市河道和小区等景观水体是城市人居环境中重要的组成部分,由于生活污水、雨水及垃圾等原因,导致水体富营养化,造成水体缺氧而呈黑臭状态[1,2]。目前用于河水净化的主要方法是超滤和渗析,但去除有机污染物的能力较差[3],为此决定探索其它改善河水水质方法。
通过实验筛选了各种细菌,对污染河水进行处理,再采用重铬酸钾法、纳试试剂比色法、重量法及稀释倍数法分别对水中的COD、氨氮、悬浮物和色度进行测定,得到处理效果最较好的菌种,
2 材料与方法
材料选用牛肉膏蛋白胨培养基[4],污水检测所用试剂均为分析纯试剂。实验所用水样取自江苏农林职业技术学院南门河,泥样取自学院南门河的淤泥。
2.1 菌种的筛选
将0.5g泥样转入装有4.5mL无菌生理盐水的试管中,混匀后,静止10min,上清液即为10-1稀释液;将0.5mL 10-1稀释液转入装有4.5mL无菌生理盐水的试管中,即为10-2稀释液,以此类推。分别将10-3、10-4、10-53个浓度的稀释液各0.1mL涂布在牛肉膏蛋白胨固体培养基中,放入37℃的恒温培养箱中培养2d。将形态、颜色不同的菌落,分别进行划线分离培养,直至菌种纯化为止。
2.2 菌液的处理
将已纯化好的单菌落接入装有5mL牛肉膏蛋白胨液体培养基的试管中,在37℃,120r/min的摇床上培养2d。将培养好的菌液在4 500r/min条件下离心10min,去上清液,用无菌生理盐水混匀菌体沉淀,再离心。如此反复3次,直至将残留的液体培养基去除。
2.3 水样的处理
在33个250mL三角瓶中,分别装入100mL水样,121℃灭菌20min,冷却后备用。测定污水的COD、氨氮、SS和色度。将处理的10个菌种悬液(OD600nm1.65)按1%的接种量分别加入上述三角瓶中,每个菌种设3个平行,另设3个对照(不接菌)。所有样品在37℃,120r/min条件下培养5d,取出后,测其COD、氨氮、SS和色度。
2.4 样品测定
2.4.1 COD的测定
采用重铬酸钾法,参照文献,根据公式可得水样中COD含量。
COD(mg・L-1)。
式中C为硫酸亚铁铵标准滴定溶液的浓度(mol・L-1);V1为空白试验所消耗的硫酸亚铁铵标准滴定溶液的体积(mL);V2为试料测定所消耗的硫酸亚铁铵标准滴定溶液的体积(mL);8为氧(1/2 O)摩尔质量(g・mol-1);V0为试料的体积(mL)。
2.4.2 氨氮的测定
采用纳氏试剂比色法,先绘制标准曲线,再将水样测得的吸光度减去空白实验(以无氨水代替水样)的吸光度,根据标准曲线查得氨氮含量m,根据下式可得水样中氨氮含量。
氨氮(N,mg・L-1)m×1 000/V。
式中m为由校准曲线查得样品管的氨氮含量(mg);V为水样体积(mL)。
2.4.3 SS的测定
采用重量法,将经蒸馏水洗涤后的滤纸放在干燥的称量瓶中,105℃烘干2h后冷却,称重为A;取50mL混匀的水样,用干燥过的滤纸过滤,用少量蒸馏水冲洗,再放入原称量瓶中,105℃烘干2h后冷却,称重为B,根据下式可得水样中SS含量。
SS(mg・L-1)(B-A)×1 000×1 000/V。
式中A为滤纸+称量瓶(g);B为滤纸+滤渣+称量瓶(g);V为水样体积(mL)。
2.4.4 色度的测定方法
取每一处理过的水样10mL,置于比色管中,用蒸馏水稀释至50mL;以白色瓷板为背景,由上向下观察稀释后水样的颜色,并与等量蒸馏水相比较,直至澄清度一致,记录稀释倍数[9]。
3 实验结果与分析
3.1 菌种筛选
3.1.1 平板菌落形态
通过划线分离、纯化,共筛选出10种形态各异的菌株,见图1。
3.1.2 形态特征
通过对培养基上菌落形态观察及革兰氏染色,结果见表1。
表1 10种细菌的形态特征
3.2 COD的测定
由图2可知,与原水样中的COD(197.76mg・L-1)相比较,菌种A、B、D、E、F、G、H、I对污水的降解率均为40%以上,B和I两菌种的处理效果相对较好,尤其菌株B对污水的降解率为48.33%。然而,经过5d培养的对照水样,其COD降解到135.96mg・L-1,水体的自然降解率达31.25%,菌株B与对照相比,其降解率仅为24.84%。
3.3 氨氮的测定
3.3.1 标准曲线
将测得的数据绘制标准曲线见图3。
3.3.2 氨氮的测定结果
经菌种处理后的污水测得吸光度值见表2。
将表2中吸光度带入氨氮标准曲线,得各处理样品试管中的氨氮含量,经计算水样中氨氮的含量见图4。
表2 污水经菌种处理后的吸光度值
在自然情况下污水中氨氮值为83.18mg・L-1,对照组培养5d之后,水体中的氨氮量为73.50mg・L-1,降解率为11.64%。菌种B、C、D、F、H对污水的处理能力相对较强,尤以菌种F处理效果最佳,经菌种F处理后,水体中氨氮的含量为28.24mg・L-1,与原水样相比,其降解率达66.05%,与对照相比,其降解率为61.58%。
3.4 SS的测定
如图5所示,10种细菌对污水处理5d后,菌种D和I所产生的悬浮物较多。经培养,在接菌种D的三角瓶中可发现明显的絮凝及团状悬浮物,经烘干称重,计算出SS的重量为204mg・L-1;接菌种I的污水中,SS的重量为198mg・L-1,与对照组的SS重量(114mg・L-1)相比,悬浮物分别增加了78.95%和73.68%。
3.5 色度的测定 由表3可知,样品处理前后没有一定的规律可循,有的菌体使水体色度增加,可能是由于加入菌体后使水体中的悬浮物增加导致的。但从实验结果可以看出,菌株D对水体色度处理效果相对比较好,处理后只需稀释40倍即可。
4 结语
通过分离纯化,筛选出10种细菌A~J,采用重铬酸盐氧化法、纳氏试剂比色法、过滤和稀释倍数法,对污水的COD,氨氮,悬浮物和色度进行了测定和分析。污水经过菌株B处理之后,COD由135.96 mg・L-1降低到102.176mg・L-1,降解率为24.84%;经过菌株F处理,氨氮值由73.50mg・L-1降解到28.24mg・L-1,降解率达61.58%;经菌株D和I处理后,所测水体的悬浮物的质量分别为204mg・L-1、198mg・L-1,悬浮物分别增加了78.95%和73.68%;菌株D对色度的处理效果较好,由处理前的100倍降到了40倍。
表3 污水处理前后稀释倍数
污水中氨氮的净化主要通过植物吸收、微生物净化和沉淀作用3条途径[10]。通过数据比较,可以看出,水体本身具有很好的自净能力,可能是通过水体本身所含有的化合物,促进水体中颗粒物的絮凝,导致沉降;同时,通过菌株F的作用,使水体中氨氮的降解率较高。
本实验只对单个菌种进行单因素实验,在今后的研究中,应进行正交试验,发现最佳组合,为城市富营养化河水的净化提供理论依据。
参考文献:
[1] 张增胜,徐功娣,陈季华,等.生物净化槽/强化生态浮床工艺处理农村生活污水[J].中国给水排水,2009,25(9):8~11.
[2] 吴春笃,杨 峰,俞杰翔,等.生态浮床与接触氧化法协同处理生活污水[J].水处理技术,2008,34(4):48~51.
[3] 樊水祥,秦城虎,李 坚,等.绍兴环城河水质净化新方法的研究[J].水资源与水工程学报,2009,20(5):150~154.
[4] 张 青.葛箐萍主编.微生物学[M].北京:科学出版社,2004.
[5] 北京市化工研究院.GB11914-89水质化学需氧量的测定[S].北京:中国标准出版社,1987.
[6] 孙丽英,白玉妍,盖广辉,等.规模化水貂、狐养殖场粪便的检测[J].经济动物学报,2010:14(4):193~196.
[7] 中国环境保护部.HJ 535-2009水质氨氮的测定[S].北京:中国环境科学出版社,2009.
[8] 水环境编写组,中国标准出版社第二编辑室.GB/T 11901-1989水质悬浮物的测定[S].北京:中国标准出版社,2007.
[9] 国家环境保护总局,《水和废水监测分析方法》编委会编.水和废水监测分析方法(第4版)[M].北京:中国环境科学出版社,2002.
[10] 彭 齐,顾洪如,沈益新.多花黑麦草对猪场污水氨氮净化效果研究[J].江苏农业科学,2008,(6):269~271.
Characteristic Study on Separation and Purification of Purification Bacteria
in Eutrophic Water
Zhang Xiaohua,Wang Huarong,Lu Jianlan
(Department of Bioengineering,Jiangsu Polytechnic College of Agriculture and Forestry,
Jurong 212400,China)
关键词:水处理 微涡流 沉淀 纤维过滤
1 水质净化技术的重要性
随着社会经济的不断发展,水资源短缺和水环境的污染问题愈加严重,但生产、生活对水质的要求却日益提高,水质标准也不断的提高。在这样的水环境政策法规背景下,净水工艺的处理要求大大地提高。出水水质不仅要在感观性和一般理化性指标方面达到标准,而且还要在微生物学指标、毒理性有机物、无机物指标和放射性指标等等方面达标。目前在大多数水厂应用的常规的水处理工艺:混凝一沉淀一砂滤一投氯消毒工艺已不能完全满足当今的水处理要求,他们对澄清水质消除水中病原菌十分有效,但是对于去除现存于水体中大量增加的有机物,效果平平,不能够进行有效处理和降解。
2 水厂净水工艺的现状和发展
给水处理的主要任务和目的就是通过必要的处理方法去除水中的杂质,以价格合理、水质优良的水供给人们使用,并提供符合质量要求的水用于工业。常规的工艺主要包括混凝、沉淀、过滤和消毒四大部分。给水工程技术人员面临的主要问题是工程的投资效益,即如何以最低的工程总投资来完成简单的处理目标。因此,在这段时间里,研究出了许多比较经济的净水技术和工艺,这些研究包括改进沉淀池设计,出现了斜管沉淀池、斜板沉淀池和气浮池等快速澄清工艺,还有快速过滤工艺和将絮凝、沉淀和过滤工艺组合在一起的专用集成设备。
3 净水工艺的内容
3.1微涡流混凝工艺
在水处理工艺中,混凝和絮凝是否完全是决定工艺效果的一个重要因素,它们决定了矾花的形态和质量,直接影响后续沉淀工艺和过滤工艺。在实际工艺中,混凝和絮凝的效果完全由絮凝的设备来决定,主要有水力搅拌和机械搅拌两种。由于在运行中,机械搅拌能量难以均匀分配,能量利用率低,而且带来机械设备维修方面等繁琐的问题,水厂需要在设备维修方面支配大量人力和财力,因此在我国大多数净水工艺主要采用水力搅拌的方式,具体有折板、隔板、网格等,折板、隔板等絮凝设备在净水工艺应用历史较长。
3.1.1微涡流混凝机理
从絮凝动力学角度对絮体凝聚机理的研究可以知道,紊流中稍大于颗粒尺寸的涡旋对絮体之间的碰撞极有利,在涡旋中产生的涡旋剪切力和惯性离心力为颗粒的碰撞提供了必要的条件,而絮体凝聚的效率主要取决于水中胶体脱稳的程度和碰撞的机率,在微涡流反应器中形成的微涡旋流动,为颗粒的碰撞提供了很好的环境条件,能够有效地促进水中微粒的扩散和碰撞。这是因为一方面,混凝剂水解形成胶体,在微涡流作用下快速扩散并与水中胶体充分碰撞,使水中胶体快速脱稳;另一方面,水中脱稳胶体在微涡流作用下具有更多碰撞机会,涡流的作用使流层之问产生较大的流速差,造成了流层中携带微粒的相对运动,从而增加了微粒的碰撞机率。
3.1.2实际应用条件
微涡流混凝反应的核心是涡流反应器。涡流反应器采用空心壳体,球形结构,表面开有大量的小孔,ABS塑料注塑而成,内外表面均打毛。涡流反应器没有方向性,可直接投入水中使用,相互堆积不会堵塞壁孔。在应用时,尽量将水流组织成竖向流,即垂直于水平面向上或向下的水流,因为涡流反应器必须置于竖向流水中,否则会在反应器内产生絮体沉积。水流的过程可以是“上一下,下一上,上一下”,也可以是“下一上,上一下,下一上”,这样的水流使涡流反应器上下均能够受到水流的作用,从而减小泥在反应器内沉积过长时间。而且各段的水流速度逐步降低或基本保持不变,水流通过各段的总停留时间不少于5~8分钟。关于泥渣问题,需要合理的设置排泥区,在混凝池内可能产生泥渣的地方设置排泥斗,这样每天可以将在混凝区产生的大量泥渣排出池外,由于涡流反应器内含有悬浮泥渣,这样有利于与水流中已形成的絮体进行接触絮凝,因此可以将反应器内悬浮泥渣之外的泥排出干净。
3.2沉淀技术
斜板沉淀池根据水流方向可分为逆向流(上向流)、侧向流及同向流(下向流)三种。在同向流斜板沉淀池中,水流方向和颗粒沉降方向相同,积泥容易滑落至污泥斗,同逆向流(侧向流)相比,可以有更小的倾角、更大的板问流速和投影面积,大大提高了沉淀池的表面负荷。但以往的同向流沉淀池,清水与污泥混合而使得清水收集成为一个难题,但现在应用了新型的清水收集方式,消除了以往同向流集水管容易堵塞的缺陷,使得同向流沉淀池的优势发挥至最大。
如上图所示,进水通过配水孔进入配水池,然后自上而下流入斜板区,在斜板末端是滑泥段,在滑泥段斜板部分,每两块板之间又增加了一块斜板,在增加的斜板上添加了两板形成的“人字型”结构,水从此实现泥水分离,清水自人字型板上端流入清水渠,而污泥则通过斜板滑入污泥区,这就是该工艺突出的泥水分离特点,它取消了传统同向流沉淀池的清水收集系统,避免了用集水管收集清水时容易出现集水孔被污泥堵塞的问题。
3.3高效纤维滤池
采用软填料――纤维束作为滤元,其滤料单丝直径可以达到几十微米甚至几微米,属微米级滤料(而砂滤料属毫米级),所以纤维束滤料具有巨大的比表面积,而且过滤阻力小,打破了滤料的过滤精度由于滤料粒径不能进一步缩小的限制。
3.3.1囊调节式过滤器工作原理
由纤维滤料组成的过滤器,在过滤的时候要求纤维处于压实状态;而在清洗的时候要求纤维处于完全松散状态。在这样的前提条件下就产生了囊调节式过滤器。在纤维滤层内部或安置一个或几个不透水的柔性材料制成的囊,此囊将滤层空间分隔成可通水的过滤室及压缩纤维的加压室。过滤时,在加压囊内注入一定体积的水,使滤层被不断地均匀压实。
3.3.2自助力式过滤器工作原理
在过滤设备内部设黄自助力式纤维密度调节装置,该装置不需额外动力和附加操作,仅在正常过滤操作和反洗操作过程中通过水力完成对纤维滤层的压缩和放松。在过滤操作时,随着进水量的增加,密度调节装置将滤层压缩至所需状态,而且绝不损伤纤维,也不会导致靠近活动支撑装置的纤维密度大于滤层主体密度的不利层态。在反洗操作时,无论滤层积泥量有多大,滤层被压缩得多紧密,在气、水的冲洗的作用下均能将滤层彻底放松,达到清洗的最佳状态。
4 结语
因此全球的水资源都是非常宝贵的,而在我国水资源的珍贵性就更为明显。尽管一方面水资源匮乏,水环境恶化,但另一方面用水需求不断增加,水质标准也在不断地提高。随着科技水平的迅猛发展,中国饮用水的处理技术,检测水平有很大的进步,越来越多的污染物质被检测出来,现行的水质标准再也不能满足人们的要求和当前的原水实际状况,水质标准在不断地提高。
5 参考文献
【1】浅谈中国水资源与可持续保护金子,李怡庭,2001
自然课上,施老师神秘地说:“你们信不信,我会变魔术,能把一杯很脏很脏的水变得干干净净?”同学们直摇头,我半信半疑。
正说着,只见施老师拿出一只烧杯,灌了点水,又往水里撒了点土和木屑之类的脏物,轻轻摇晃了几下,那水就变得又黑又脏。
施老师风趣地说:“你们仔细看着,老师开始变魔术了,这魔术的名称叫‘水的净化’,现在开始第一步——‘沉淀’。”施老师把烧杯稳稳当当地放在桌面上。我们不敢有丝毫放松,瞪大眼睛紧盯着烧杯,观察着水的变化。烧杯里的水正在发生着微妙的变化,悄悄地进行着两极分化,只见泥土之类的脏物向杯底下沉,木屑之类的脏物向水面上浮。大约过了十分钟,脏物完全走向了两极,中间的水变清澈了。这时施老师小心翼翼地把烧杯里的水倒入另一只烧杯。
我嘟哝着:“真可惜,只除掉了沉在下面的脏物,浮在水面上的怎么就除不掉呢?”施老师接着我的话茬说:“这位同学说得对,‘沉淀’不是万能的,它只能除掉那些像泥土之类可以沉在水底的脏物,木屑之类浮在水面的脏物,它就爱莫能助了。请看水的净化第二步——过滤!”
施老师那铿锵有力的话语使我们精神为之一振。只见施老师一边拿出一张圆形纸片,一边说:“这可不是一张普通的纸,这是一张滤纸,它神奇得很呢!”听施老师这么一说,我们更不能懈怠了,我擦了擦眼睛像小猫盯着鱼儿似的瞅着老师。只见施老师把滤纸窝成了漏斗形,插入漏斗里并使滤纸紧贴漏斗内壁。施老师小心地把烧杯里的水沿着玻璃棒慢慢地倒入漏斗,渗过滤纸流入另一只烧杯的水竟然变得清澈无比。“真的好神奇呀!”我们惊讶不已,这时施老师从漏斗里拿出那张滤纸,原来脏物都被滤纸截住了。
“施老师,这水好干净呢?让我喝一口吧!”我情不自禁地说。施老师直摇头说:“不,不,这水表面看起来似乎很干净,但还有细菌等有害物质,就得进行水的净化的第三步——消毒。我们生活中最常用的消毒方法就是把水煮沸,当水温达到摄氏一百度时绝大部分的有害细菌就会被杀死,那水我们也就可以大胆地喝了。”
这次实验,我受益匪浅。我想我们既然能净化一杯水,那么一定能净化一桶水、一江水,也一定能净化整个地球上的水,但愿我们地球上所有的水都干净起来。
指导教师:黄惠娟
水是人类生活的命脉,城市生活离不开城市供水,饮用水质量的好坏关系着一个国家国民身体的健康,更对国家的发展有着深远的影响。随着时代的不断进步,人们对饮用水水质的要求也在不断地提高,为适应净水事业的发展,有关部门进行大量科研工作,取得了喜人的成果。但是另一方面,随着水源污染的日益严重,饮用水的净化问题也成为国家面临的一项严峻的考验。传统的液氯消毒虽然投资少,但液氯与水体中的某些天然有机物易形成危害人类健康的卤化物,因此,寻求替代氯的高效消毒剂成为一段时期来水务科技工作者的当务之急,而在众多的消毒剂中,二氧化氯具有广谱杀菌能力,具有很强的反应活性和氧化能力且其消毒效果不受PH值得影响,并且在净化过程中基本不生成有害的卤化物,在发达国家早已经有了普遍的应用。我国从九十年代开始在一些中小型水厂相继实施二氧化氯消毒法,至今已有数百家水厂实施。
二・二氧化氯的消毒机理
二氧化氯是一种广谱性的消毒剂,它对微生物的灭活机理原则上与一般氧化剂类消毒剂相同。首先它进入微生物体内,破坏微生物体内的酶和蛋白质以达到灭活微生物的目的,但二氧化氯的消毒机理的独特之处在于:首先,二氧化氯对细胞壁有较强的吸附和穿透能力,特别是在低浓度时更加突出,因此它比一般的消毒剂更易进入微生物体内,即在同等条件下它对微生物的灭活机会增加;其次,二氧化氯的共轭结构及其独特的电子转移机制导致它具有较强的氧化能力。
二氧化氯通过两种机理灭活微生物。一是二氧化氯与微生物体内的生物分子反应,氧化,破坏微生物蛋白质中的部分氨基酸,从而通过快速的抑制微生物体内蛋白质的合成来破坏微生物,最终导致微生物的灭活或者死亡。由于细菌、病毒、真菌都是单细胞的低级微生物,其酶系分布于细胞表面,易于受到二氧化氯的攻击而失活。而人和动物细胞中,酶系位于细胞质中,受到外部系统的保护,二氧化氯难以和酶直接接触,故对人和的危害较小。二是影响微生物的生理功能,破坏微生物的外部细胞膜。最近的文献报道,二氧化氯明显改变了微生物外部细胞膜的蛋白质和油脂,从而增大了细胞膜的渗透性。
三・二氧化氯净化饮用水的优势
二氧化氯对病毒和细菌的灭活能力非常好,其杀菌效果不受细胞表面负电性的影响。有研究表明,二氧化氯可能通过单纯扩散的方式透过细胞膜,不需要载体蛋白参与,因此二氧化氯的杀菌作用不受细菌的代谢活力影响,这一特点导致二氧化氯几乎对一切会导致水介传染病的病原微生物均有很好的灭活效果。
二氧化氯在净化饮用水时几乎不产生卤代消毒副产物。二氧化氯与有机物的反应特性导致它与有机物的反应类型是氧化而不是取代。尽管二氧化氯在消毒过程中会产生一定的亚氯酸盐和氯酸盐,但通常用于消毒的二氧化氯投加量比较低,并且目前也已经有控制副产物生成的有效措施,因此二氧化氯的安全性被世界安全组织(WHO)定为AI级。
二氧化氯能氧化去除铁、锰、硫化物等,提高混凝效果,并且去除率比其他的氧化剂高。在原水含锰量0.60~0.72mg/L、浊度3.30~5.20 NTU、PH值7.0~8.0的条件下,当二氧化氯和液氯的投加量均为6.0 mg/L,它们分别在投加混凝剂的同时、之前10 min、之后20 min投加时发,前者滤后水锰的去除率分别比后者高40.3%、20.37%、2.33%。
二氧化氯可以有效去除由藻类或腐败生物引起的嗅、味、色,有效去除致臭的氯酚类化合物,除臭效果比氯要好。并且其消毒效果基本不受PH值和氨氮的影响,在黑暗条件下具有较好的稳定性,可以保持持续消毒能力。
四・二氧化氯净化饮用水的主要问题
研究表明,二氧化氯在净水过程中产生的副产物主要包括两部分:一是被其氧化生成的有机副产物,二是本身被还原产生的无机副产物。其中亚氯酸盐和氯酸盐为最大的弊病,其中以亚氯酸盐作用最强。研究人员认为二氧化氯及其副产物的不利影响主要在于它的强氧化性和对人体神经系统的毒害作用。并且二氧化氯的发生器优化运行控制有一定的难度,运行不佳时容易导致原料如氯、亚氯酸盐。氯酸盐等进入水体,并由此引起更多副产物的形成。
二氧化氯制作成本高,相关的实验分析手段还不够完善。
五・二氧化氯净化饮用水的研究方向
目前对二氧化氯净化饮用水技术的研究主要在三个方面:1、二氧化氯预氧化技术。二氧化氯预氧化可从一定程度上破坏原水的胶体、氧化分解有机物和藻类,减少它们对絮凝过程的干扰,在一定程度上提高常规处理工艺对污染物质的去除效果,在去除水中的天然有机物和其他微污染物质上有独有的功效。2、二氧化氯消毒技术。早在20世纪40年代,一些学者就对二氧化氯的灭菌效率进行过探讨,但二氧化氯消毒真正被重视和普遍应用是在20世纪70年代,人们已经认识到氯消毒的自来水中存在的有机卤代物及其危害性。二氧化氯对绝大多数细菌和病原微生物的高效率灭活作用和其低危害性值得我们更加深入的研究和开发。3、二氧化氯有害副产物的生成抑制和去除。二氧化氯净化饮用水的副产物中由于有机副产物很少,毒害作用小,所以我们应当把更多的注意力放在无机副产物上。无论哪种二氧化氯的发生方法,都不可避免的产生亚氯酸盐、氯酸盐等副产物。而随着对二氧化氯研究的深入,二氧化氯发生器性能不断提高,发生方法不断改善,二氧化氯的纯度在不断地增加,从而有效的减少了投加二氧化氯产生的有害副产物量。其次是对低浓度二氧化氯及其相关成分检测手段还不够完善,应对这方面进行研究与学习。
结语
二氧化氯作为一种新型饮用水消毒剂已越来越受到国家和科研工作者的关注,它与传统的消毒剂液氯相比具有一系列的优越性。无论是从技术上还是经济上都是可行的,它在饮用水净化处理方面的潜力巨大。尽管在发生和消毒过程中还存在着许多的问题,但是它的优势也不可否认,我们要在将来的研究中降低二氧化氯的发生成本,减少其副产物的危害,使二氧化氯在饮用水处理中得到广泛的应用
参考文献:
[1]饮用水二氧化氯净化技术.张金松.尤作亮.北京:化学工业出版社,2002.12