徐 光 徐錦鴻
（深圳歐泰華環保技術有限公司，深圳，518004）
摘 要：隨著二氧化氯在消毒領域的迅速發展，近年來我國各設計院和環保單位在工藝設計中正在逐步用二氧化氯替代氯氣消毒，目前已有部分城鎮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污水中的使用效果。
關鍵詞：城鎮污水，二氧化氯，消毒
1 前言
由于水體污染導致的突發性傳染疾病已屢見不鮮，從2003年非典型性肺炎到2009年甲型流感病毒，各類傳染性疾病已嚴重威脅到人類的生命安全。如何控制和消滅污水中的病毒，也逐漸引起人們的廣泛關注。
為了保護人類的身體健康，保護好我們的生存環境，世界許多國家和地區（北美、歐盟、日本、韓國、臺灣等）都要求對城市污水在排放前進行消毒處理，并制定了相應的消毒標準。我國也于2002年頒發了《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（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節。它關系到人類的健康，也關系到城鎮經濟的長遠發展。一般的二級生物處理后的城市生活污水中大腸桿菌和病毒仍可達幾萬個到幾十萬個。因此，生活污水在排入自然水體前必須經過嚴格消毒。
2 二氧化氯的特點
二氧化氯是國際上公認的安全、無毒的綠色消毒劑，已被世界衛生組織（WHO）列為AⅠ級消毒劑。與其它氯系消毒劑相比，二氧化氯具有強氧化性，殺菌效果更好。
2.1 二氧化氯對細菌和病毒的滅活效果
二氧化氯對水中傳播的病原微生物，包括病毒、芽孢以及水路系統中的異氧菌、硫酸鹽還原菌和真菌均有很好的殺滅效果，特別是對大腸桿菌的處理效果更為突出。其機理是：二氧化氯通過吸附和透過細胞壁，有效氧化細胞壁內含巰基的酶，并可快速控制微生物蛋白質的合成。
根據權威機構相關的測試結果表明，二氧化氯可以殺滅五十多種病毒和細菌。包括豬霍亂沙門菌、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（引起呼吸系統感染）、愛滋病毒、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、鼠傷寒沙門氏菌等等。僅通過五分鐘的接觸時間，殺滅率即可達99.9%以上。
在2003年非典期間二氧化氯對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100%。包括2009年出現的甲型H1N1流感病毒，二氧化氯都能很快將其殺死。
實驗證明二氧化氯在控制病毒傳播方面的效果十分明顯。尤其是通過水體進行傳播的病毒，效果更加明顯。由此可見，二氧化氯是目前使用的化學消毒劑中最理想的殺菌消毒劑。
2.2 二氧化氯對錳的氧化
2ClO2+5Mn2++6H2O=5MnO2+12H++2Cl-
二氧化氯能夠把二價錳氧化成四價錳，使之形成不溶于水的二氧化錳(MnO2)，通過氧化，二氧化氯對錳的去除率為69%～81%，而氯對錳的去除率僅為25%。
2.3 二氧化氯對鐵的氧化
ClO2＋5Fe(HCO3)2＋3H2O=5Fe(OH)3＋10CO2＋Cl－＋H＋
二氧化氯同樣也能夠把二價的鐵氧化成三價的鐵，形成氫氧化鐵沉淀，通過氧化，二氧化氯對鐵的去除率為78%～95%，而氯對鐵的去除率僅為50%左右。
2.4 二氧化氯對硫化物的氧化
8ClO2+5S2-+4H2O=5SO42-+8Cl-+8H+
二氧化氯在pH值5～9的區間內，能很快將硫化物(S2-)氧化成硫酸鹽(SO42-)，當二氧化氯的投加量為3.0mg/L時，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、二甲胺等都能產生臭味。二氧化氯氣體與含硫污染物接觸之后迅速發生氧化反應，轉變為其它物質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、硫醚和其它無機硫化物及仲胺和叔胺類霉臭物質，去除由藻類繁殖所形成的異味以及水中的泥腥味。
2.5 二氧化氯對有機物的氧化
二氧化氯對有機物的氧化降解，與氯所不同的最大特點是，它不會發生鹵代反應，生成有機氯代物。二氧化氯可以控制三鹵甲烷(THM)的形成，減少總有機鹵的生成。眾所周知，三鹵甲烷的前驅物質通常有以下3類：一類是天然大分子有機物，如腐殖酸、灰黃霉酸等；另一類是小分子有機物，如酸類化合物、苯胺、苯醌、氨基酸等多種有機物；第三類是藻類及代謝產物。
我們知道，黃腐酸是腐殖質的主要組成物質，腐殖質里黃腐酸(FA)的含量高達90%。通過研究和試驗表明，二氧化氯與黃腐酸幾乎不生成氯仿，而液氯與黃腐酸反應，則會生成大量氯仿。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，其降低色度尤為明顯。水色是由于水中一些物質的溶解與懸浮，使水呈現一定的顏色。通常低鐵化合物使水呈藍綠色，高鐵化合物、四價錳化合物及含腐殖質使水呈現黃色，大量藻類使水呈亮綠色。二氧化氯對藻類的控制主要是因為它對苯環有一定的親和性，能使苯環發生變化而無嗅無味。葉綠素中的吡咯環與苯環非常類似，二氧化氯也同樣能作用于吡咯環。這樣，二氧化氯氧化葉綠素，植物新陳代謝終止，使得蛋白質的合成中斷。這個反應結果對植物的損害在于原生質脫水而帶來高滲的收縮（質壁分離），這是個不可逆的過程，從而導致藻類死亡。使用二氧化氯可杜絕藻類產生和污染，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 二氧化氯在污水廠的具體應用
污水中的病原體主要有三類：病原性細菌、腸道病毒和蠕蟲卵。一般生活污水中含桿菌可達10萬~100萬個/mL，糞便鏈球菌1000~100000個/mL，除此以外，蘭伯氏賈第蟲的最大濃度也可達10萬個/L，另外還可能有抗氯的隱孢子蟲等。
二氧化氯在污水處理工藝中，一方面作為前期預氧化處理，去除鐵、錳、藻類；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；除此之外，二氧化氯還可降低色度、除臭以及控制鹵代有機物形成。
二氧化氯對病毒的滅活效果見下表：
表1
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消毒效果
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二氧化氯消毒(添加濃度及作用時間)
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文獻
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對大腸桿菌達到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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對金黃色葡萄球菌達到98%的滅活率
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2.5mg/L，2分鐘
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對棱形鼓藻達到85%的殺滅率
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4mg/L，30分鐘
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對隱孢子蟲卵囊達到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個對數級以上
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陳國青，1994
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對脊髓灰質炎病毒的殺滅效果（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是廣東省政府確定的東深沿線八個污水處理廠之一，建于1997年5月，采用具有國際先進水平的脫氮除磷工藝。目前接納城市污水量為4.5萬噸/日，污水處理后排入深圳市坪山河。
污水廠于2005年1月安裝使用OTH2000-7000型復合二氧化氯發生器1臺，設備使用效果良好，糞大腸菌群、余氯等指標均達到國家《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002一級[B]排放標準）。不僅能達到消毒的目的，對生活污水的脫色也有獨特的功效。
污水消毒效果如下：
表2
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項目
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單位
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二氧化氯不同作用時間(min)的結果
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20
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30
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60
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細菌總數
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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/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/L)
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＜90
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＜90
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＜90
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4 結束語
二氧化氯在國外已經成熟應用于各個領域，并且取得了很好的效果。我國在80年代才開始接觸二氧化氯，經過近二十年的發展，二氧化氯的處理效果逐漸得到環保領域的認可。二氧化氯作為一種優越的消毒方法，在不久的將來，一定會廣泛應用于污水處理領域。
作者簡介：
徐光，男，1958年3月出生，1980年沈陽化工學院化工機械專業畢業。工作單位：深圳歐泰華環保科技有限公司 總裁 教授級高級經濟師。地址：深圳市羅湖區高新技術第一園區118棟6層；電話：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，畢業于美國印第安納大學理學碩士；加拿大西蒙菲莎大學 管理學碩士。工作單位：深圳歐泰華環保科技有限公司 總經理 地址：深圳市羅湖區高新技術第一園區118棟6層；電話：0755-25726186；傳真：0755-25704252；E-mail：jinhongx@gmail.com；郵編：518004。
