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【摘 要】 随着生活水平的提高，人们对生活质量的要求也逐渐提高，饮用水是人们生活的基础，因此清洁的饮用水更是人们高质量、高水平生活的基本保证。本文概述的介绍了饮用水的几种消毒技术，重点介绍了二氧化氯的机理，及与其他几种消毒技术相比二氧化氯消毒技术的优势，并简单介绍了给水处理系统中消毒技术的发展趋势。
【关键词】 饮用水；消毒技术；消毒剂；二氧化氯
清洁饮用水是人类生活的一个根本要求，随着水资源越来越贫乏水污染越来越严重，人们为了使用方便，或者交易获得水源，便取用当地的未经预处理的或者稍加处理的可利用的水作为生活饮用水，引起了一系列的健康和卫生的问题。在发展中国家，人口不断增长，因此对水源的需求也在不断的增长，致使饮用水的缺乏成为一个日益严峻的问题。
饮用水消毒技术的应用消除了威胁生命的疾病，如霍乱、伤寒等，为全球减少人口发病率和死亡率做出了重要的贡献。在饮用水供应中，消毒过程有两个作用，
一是作为预处理，二是去除水中的病菌微生物和污染物或使其失活[4]。而饮用水消毒以沉淀、絮凝、过滤以及诸如加氯或臭氧的化学处理过程等形式存在于水处理过程中，其处理方法具有可靠、成本低、构造廉价和随时可修等特点。因此，简单易用的饮用水消毒方法已经成为现在饮用水处理中的研究重点。饮用水消毒技术归纳起来主要有物理法和化学法两大类。
物理法是采用热、紫外线照射、超声波高频辐射等方法使细菌内蛋白质在物理能的作用下发生凝聚或使遗传因子发生突变而改变细菌的遗传特征，从而达到消毒的目的；化学法则是利用无机或有机化学药剂灭活微生物特殊的酶，或通过剧烈的氧化反应使细菌的细胞质发生破坏性的降解而达到杀菌的作用。
其中物理消毒法包括：紫外消毒法、TiO2光催化消毒法、臭氧消毒法。
化學剂消毒法包括：液氯消毒法、碘消毒法、高锰酸钾消毒法、双氧水消毒法、二氧化氯消毒法。
1 常见的饮用水消毒剂种类及其不足之处
现在自来水工厂中常用的消毒方法有臭氧消毒、紫外线消毒、氯气（液氯）消毒、二氧化氯消毒灯等。如果只考虑杀菌效果，每一种处理方法都能够达到饮用水水质要求，但是如果全面考虑水处理的效果，各种方法的不足之处便纷纷暴露出来。
1.1 臭氧消毒
臭氧是一种强氧化剂，已被逐渐应用于饮用水消毒中。使用臭氧消毒的优点在于其强氧化性可以高效去除几乎所有的有机污染物；但是在降解有机物和去除少数无机物的同时，相应生成一定的氧化产物，而在这些氧化产物中有一部分对人体有害，并且在饮用水处理后续工艺中难以脱除[1]；另外，由于臭氧在水中会迅速分解，难于在一定时间内维持必需的残余浓度，不利于预防水体在管网运输过程中可能的二次污染；再者，臭氧发生器等设备造价高，提高了水处理成本，这些问题都限制了臭氧消毒方法的推广应用。
1.2 紫外线消毒
目前，鉴于氯气消毒的种种弊端，使用紫外线消毒悄然兴起。紫外线消毒的优点是所需接触时间短，杀菌效率高，不改变水的物理化学性质；不产生残留物质和不良异味；缺点是无持续杀菌作用，每支灯管处理水量有限，且需定期清洗更换，成本也较贵。试验证明，紫外线消毒可以有效的杀灭水中的菌类，如果配合一定的催化剂，又可以同时完全降解微量的有机污染物，并不产生任何其它的效应如产生次生污染物等，应该是饮用水消毒处理的较好选择，阻碍其应用与推广的限制性因素是仪器的维护和造价问题，而且紫外光源寿命一般较短，这样不可避免的提高了饮用水的处理成本。
1.3 液氯（氯气）消毒
气消毒过程中，氯气和水反应生成次氯酸根等离子，次氯酸根离子具有较强的氧化性能，是氯气消毒的关键部分。次氯酸与水中的氨会继续生成氯化胺类化合物，以一氯胺为主，而它本身就可作为一种消毒剂使用。
自1908年美国新泽西州首次采用液氯对饮用水进行消毒以来，因其强大的杀菌力、低廉的价格，氯一度成为当今世界上使用最多、应用最广泛的一种杀菌剂，并作为饮水安全的主要手段而沿用至今。然而氯消毒带来的问题也逐渐显露出来，主要在于氯在消毒过程中能够与水中有机物反应，并生成相应的氧化产物和氯代产物，这两类化合物逐渐被证实具有很强的毒性和致癌作用。
1.4 二氧化氯消毒
二氧化氯是一种强氧化剂，虽然二氧化氯具有爆炸性，必须在现场制备，立即使用，其成本较其它消毒方法高，且近来发现，在二氧化氯消毒后的水体中曾检出乙醛、乙二醛。这两种物质已被联合国卫生组织认定为可疑致癌物。但是它在饮用水的消毒中有以下独特的优点：可减少水中三卤甲烷等氯化副产物的形成；当水中含氨时不与氨反应，其二氧化氯的氧化和消毒作用不受影响；能杀灭水中的病原微生物和病毒；消毒作用不受水质酸碱度的影响；经二氧化氯处理后，水中余氯稳定持久，防止再污染的能力强；因氧化作用强，可除去水中的色和味，不与酚形成氯酚臭；对铁、锰的去除效果较氯强；二氧化氯的水溶液可以安全生产和使用。
经过比较和饮用水处理经验来看，二氧化氯作为消毒剂，处理效果更好，且人们更易接受。
2 二氧化氯消毒的原理与优势
被称为“第四代”广谱杀菌消毒剂的二氧化氯作为新型饮用水杀菌剂已脱颖而出，并在全世界范围内得到迅速的推广与应用，这归功于它的高效和无副作用。
2.1 二氧化氯消毒的原理
降解污染物原理：二氧化氯性质极不稳定，遇水迅速分解，能生成多种强氧化剂，如氯酸、亚氯酸、次氯酸、氯气等，这些氯化物组合在一起，能够形成独特的协同作用，产生多种强氧化性自由基，活化有机污染物芳环上的不活泼氢，发生脱氢反应生成R·自由基，并作为进一步氧化的诱发基团；自由基还能通过经基取代反应，将芳烃环上的-SO3H、-NO2等基团取代下来，生成稳定性较差的经基取中间体，这些中间体易于发生开环反应，直至完全降解生成无机物[2]。 杀菌原理：二氧化氯可以快速高效的杀灭各种致病菌和病毒，其杀菌作用是通过在水中分解出的中间产物如氯气等穿透细胞壁，使蛋白质变性而实现的。
2.2 ClO2消毒的优势
与其它消毒剂相比，二氧化氯具有非常强大的优势：
1）氧化性极强，高效：有资料称二氧化氯的氧化性能是次氯酸的9倍，是氯气的27倍，实验表明，二氧化氯能够有效的彻底的清除水中的酚类、氰化物、硫化物、胺类、氯化酚等有机物，可以除去有机胺类、有机硫化物所引起的水质异味，同时还能与S2-，SO32-，NO2-，CN-等以及其它有害物质发生氧化还原反应，降低其浓度[3]。在常用消毒剂中，相同时间内达到同样的杀菌效果所需的ClO2浓度是最低的。
2）快速、持久。ClO2溶于水后，基本不与水发生化学反应，扩散速度与渗透能力都比氯快。
3）反应彻底，不会产生二次污染物，安全：与传统的消毒杀菌剂氯气相比，使用二氧化氯消毒最大的优势是二氧化氯不会产生二次污染，不会与水中的有机物生成次生有害物质，例如二氧化氯不会与水中的酚类产生氯酚，不会与水中腐殖质及有机物反應，也不会产生有毒的有机卤代烃。
4）杀菌力强，使用剂盘小，作用快：2.0mg/L的二氧化氯溶液作用30s时即能杀灭10%的微生物，而剩余的二氧化氯还可以达到0.9rng/[4]。二氧化氯消毒杀菌范围广，如大肠杆菌，乙肝表面抗原HbsAg、沙氏门菌、金黄葡萄球菌等，尤其是铁细菌和硫酸还原菌，且效果持久。另外，对其他细菌如：对芽孢、病毒、异氧菌、铁细菌、硫酸盐还原和真菌等也都有很强的杀灭作用，且在使用过程中不易产生抗药性。
5）所适用pH值范围广：其杀菌作用受pH值的影响比氯气小，能够用于高pH值系统的杀菌灭藻，工业试验表明，（0.6～1.8）mg/L的ClO2在pH>7时的杀菌作用明显高于氯气[5]。
目前，欧美等发达国家已广泛以二氧化氯作为杀菌剂来处理饮用水，一些国家还颁布了强制使用二氧化氯的各种规定。由于其经济实用又对人体无害，世界卫生组织已将其列为IA级安全、高效、快速的杀菌剂。
3 展望
在饮用水处理中，二氧化氯会生成亚氯酸盐和氯酸盐，应在今后的实际应用工作中加以重视，关注残余亚氯酸盐和氯酸盐的性质及其生物效应，防患于未然。另外由于二氧化氯的使用成本高于氯气，如何提高二氧化氯的利用效率将会是推广应用二氧化氯的重要问题。随着人们对生活质量要求的逐步提高，以二氧化氯作为新一代消毒剂必将具有广阔发展前景。
建议尽快建立给水二氧化氯消毒的二氧化氯常规检测方法，便于二氧化氯消毒设备的科学合理地推广应用以及对供水水质的准确检测分析与评价。以确保供水企业的给水消毒质量。就目前二氧化氯消毒装置在实际应用中的现状，建议用户结合实际采取谨慎的态度选择给水消毒方式，严格按照现行国家或行业给水饮用水消毒卫生标准对供水水质进行处理，确保给水消毒工艺便于检测和管理，从而保证供水质量。
参考文献：
[1]王净，付学起.饮用水消毒净化过程产生的副产物净水技术Vol.18，No.3，2000.
[2]陈鸿林，张长寿，苏静.二氧化氯在工业废水处理中的应用.工业水处理.Vol.19，No.6，1999.
[3]石油化工冷却水处理技术编写组.石油化工冷却水处理技术.北京：中国石油出版社，1989.
[4]晏小平，彭明勇.二氧化氯在我厂循环水系统中的应用.工业水处理Vol.20，No.10，2000.
[5]陈鸿林，张长寿，苏静.混凝一二氧化氯组合法处理印染废水.工业水处理.Vol.19，No.3，1999.
[6]符九龙.水处理工程[M].北京：中国建筑工业出版社，2007：132-133.
[7]王永仪.二氧化氯及其在水处理中的应用[J].化工进展，1996（1）：30-33.
【关键词】 饮用水；消毒技术；消毒剂；二氧化氯
清洁饮用水是人类生活的一个根本要求，随着水资源越来越贫乏水污染越来越严重，人们为了使用方便，或者交易获得水源，便取用当地的未经预处理的或者稍加处理的可利用的水作为生活饮用水，引起了一系列的健康和卫生的问题。在发展中国家，人口不断增长，因此对水源的需求也在不断的增长，致使饮用水的缺乏成为一个日益严峻的问题。
饮用水消毒技术的应用消除了威胁生命的疾病，如霍乱、伤寒等，为全球减少人口发病率和死亡率做出了重要的贡献。在饮用水供应中，消毒过程有两个作用，
一是作为预处理，二是去除水中的病菌微生物和污染物或使其失活[4]。而饮用水消毒以沉淀、絮凝、过滤以及诸如加氯或臭氧的化学处理过程等形式存在于水处理过程中，其处理方法具有可靠、成本低、构造廉价和随时可修等特点。因此，简单易用的饮用水消毒方法已经成为现在饮用水处理中的研究重点。饮用水消毒技术归纳起来主要有物理法和化学法两大类。
物理法是采用热、紫外线照射、超声波高频辐射等方法使细菌内蛋白质在物理能的作用下发生凝聚或使遗传因子发生突变而改变细菌的遗传特征，从而达到消毒的目的；化学法则是利用无机或有机化学药剂灭活微生物特殊的酶，或通过剧烈的氧化反应使细菌的细胞质发生破坏性的降解而达到杀菌的作用。
其中物理消毒法包括：紫外消毒法、TiO2光催化消毒法、臭氧消毒法。
化學剂消毒法包括：液氯消毒法、碘消毒法、高锰酸钾消毒法、双氧水消毒法、二氧化氯消毒法。
1 常见的饮用水消毒剂种类及其不足之处
现在自来水工厂中常用的消毒方法有臭氧消毒、紫外线消毒、氯气（液氯）消毒、二氧化氯消毒灯等。如果只考虑杀菌效果，每一种处理方法都能够达到饮用水水质要求，但是如果全面考虑水处理的效果，各种方法的不足之处便纷纷暴露出来。
1.1 臭氧消毒
臭氧是一种强氧化剂，已被逐渐应用于饮用水消毒中。使用臭氧消毒的优点在于其强氧化性可以高效去除几乎所有的有机污染物；但是在降解有机物和去除少数无机物的同时，相应生成一定的氧化产物，而在这些氧化产物中有一部分对人体有害，并且在饮用水处理后续工艺中难以脱除[1]；另外，由于臭氧在水中会迅速分解，难于在一定时间内维持必需的残余浓度，不利于预防水体在管网运输过程中可能的二次污染；再者，臭氧发生器等设备造价高，提高了水处理成本，这些问题都限制了臭氧消毒方法的推广应用。
1.2 紫外线消毒
目前，鉴于氯气消毒的种种弊端，使用紫外线消毒悄然兴起。紫外线消毒的优点是所需接触时间短，杀菌效率高，不改变水的物理化学性质；不产生残留物质和不良异味；缺点是无持续杀菌作用，每支灯管处理水量有限，且需定期清洗更换，成本也较贵。试验证明，紫外线消毒可以有效的杀灭水中的菌类，如果配合一定的催化剂，又可以同时完全降解微量的有机污染物，并不产生任何其它的效应如产生次生污染物等，应该是饮用水消毒处理的较好选择，阻碍其应用与推广的限制性因素是仪器的维护和造价问题，而且紫外光源寿命一般较短，这样不可避免的提高了饮用水的处理成本。
1.3 液氯（氯气）消毒
气消毒过程中，氯气和水反应生成次氯酸根等离子，次氯酸根离子具有较强的氧化性能，是氯气消毒的关键部分。次氯酸与水中的氨会继续生成氯化胺类化合物，以一氯胺为主，而它本身就可作为一种消毒剂使用。
自1908年美国新泽西州首次采用液氯对饮用水进行消毒以来，因其强大的杀菌力、低廉的价格，氯一度成为当今世界上使用最多、应用最广泛的一种杀菌剂，并作为饮水安全的主要手段而沿用至今。然而氯消毒带来的问题也逐渐显露出来，主要在于氯在消毒过程中能够与水中有机物反应，并生成相应的氧化产物和氯代产物，这两类化合物逐渐被证实具有很强的毒性和致癌作用。
1.4 二氧化氯消毒
二氧化氯是一种强氧化剂，虽然二氧化氯具有爆炸性，必须在现场制备，立即使用，其成本较其它消毒方法高，且近来发现，在二氧化氯消毒后的水体中曾检出乙醛、乙二醛。这两种物质已被联合国卫生组织认定为可疑致癌物。但是它在饮用水的消毒中有以下独特的优点：可减少水中三卤甲烷等氯化副产物的形成；当水中含氨时不与氨反应，其二氧化氯的氧化和消毒作用不受影响；能杀灭水中的病原微生物和病毒；消毒作用不受水质酸碱度的影响；经二氧化氯处理后，水中余氯稳定持久，防止再污染的能力强；因氧化作用强，可除去水中的色和味，不与酚形成氯酚臭；对铁、锰的去除效果较氯强；二氧化氯的水溶液可以安全生产和使用。
经过比较和饮用水处理经验来看，二氧化氯作为消毒剂，处理效果更好，且人们更易接受。
2 二氧化氯消毒的原理与优势
被称为“第四代”广谱杀菌消毒剂的二氧化氯作为新型饮用水杀菌剂已脱颖而出，并在全世界范围内得到迅速的推广与应用，这归功于它的高效和无副作用。
2.1 二氧化氯消毒的原理
降解污染物原理：二氧化氯性质极不稳定，遇水迅速分解，能生成多种强氧化剂，如氯酸、亚氯酸、次氯酸、氯气等，这些氯化物组合在一起，能够形成独特的协同作用，产生多种强氧化性自由基，活化有机污染物芳环上的不活泼氢，发生脱氢反应生成R·自由基，并作为进一步氧化的诱发基团；自由基还能通过经基取代反应，将芳烃环上的-SO3H、-NO2等基团取代下来，生成稳定性较差的经基取中间体，这些中间体易于发生开环反应，直至完全降解生成无机物[2]。 杀菌原理：二氧化氯可以快速高效的杀灭各种致病菌和病毒，其杀菌作用是通过在水中分解出的中间产物如氯气等穿透细胞壁，使蛋白质变性而实现的。
2.2 ClO2消毒的优势
与其它消毒剂相比，二氧化氯具有非常强大的优势：
1）氧化性极强，高效：有资料称二氧化氯的氧化性能是次氯酸的9倍，是氯气的27倍，实验表明，二氧化氯能够有效的彻底的清除水中的酚类、氰化物、硫化物、胺类、氯化酚等有机物，可以除去有机胺类、有机硫化物所引起的水质异味，同时还能与S2-，SO32-，NO2-，CN-等以及其它有害物质发生氧化还原反应，降低其浓度[3]。在常用消毒剂中，相同时间内达到同样的杀菌效果所需的ClO2浓度是最低的。
2）快速、持久。ClO2溶于水后，基本不与水发生化学反应，扩散速度与渗透能力都比氯快。
3）反应彻底，不会产生二次污染物，安全：与传统的消毒杀菌剂氯气相比，使用二氧化氯消毒最大的优势是二氧化氯不会产生二次污染，不会与水中的有机物生成次生有害物质，例如二氧化氯不会与水中的酚类产生氯酚，不会与水中腐殖质及有机物反應，也不会产生有毒的有机卤代烃。
4）杀菌力强，使用剂盘小，作用快：2.0mg/L的二氧化氯溶液作用30s时即能杀灭10%的微生物，而剩余的二氧化氯还可以达到0.9rng/[4]。二氧化氯消毒杀菌范围广，如大肠杆菌，乙肝表面抗原HbsAg、沙氏门菌、金黄葡萄球菌等，尤其是铁细菌和硫酸还原菌，且效果持久。另外，对其他细菌如：对芽孢、病毒、异氧菌、铁细菌、硫酸盐还原和真菌等也都有很强的杀灭作用，且在使用过程中不易产生抗药性。
5）所适用pH值范围广：其杀菌作用受pH值的影响比氯气小，能够用于高pH值系统的杀菌灭藻，工业试验表明，（0.6～1.8）mg/L的ClO2在pH>7时的杀菌作用明显高于氯气[5]。
目前，欧美等发达国家已广泛以二氧化氯作为杀菌剂来处理饮用水，一些国家还颁布了强制使用二氧化氯的各种规定。由于其经济实用又对人体无害，世界卫生组织已将其列为IA级安全、高效、快速的杀菌剂。
3 展望
在饮用水处理中，二氧化氯会生成亚氯酸盐和氯酸盐，应在今后的实际应用工作中加以重视，关注残余亚氯酸盐和氯酸盐的性质及其生物效应，防患于未然。另外由于二氧化氯的使用成本高于氯气，如何提高二氧化氯的利用效率将会是推广应用二氧化氯的重要问题。随着人们对生活质量要求的逐步提高，以二氧化氯作为新一代消毒剂必将具有广阔发展前景。
建议尽快建立给水二氧化氯消毒的二氧化氯常规检测方法，便于二氧化氯消毒设备的科学合理地推广应用以及对供水水质的准确检测分析与评价。以确保供水企业的给水消毒质量。就目前二氧化氯消毒装置在实际应用中的现状，建议用户结合实际采取谨慎的态度选择给水消毒方式，严格按照现行国家或行业给水饮用水消毒卫生标准对供水水质进行处理，确保给水消毒工艺便于检测和管理，从而保证供水质量。
参考文献：
[1]王净，付学起.饮用水消毒净化过程产生的副产物净水技术Vol.18，No.3，2000.
[2]陈鸿林，张长寿，苏静.二氧化氯在工业废水处理中的应用.工业水处理.Vol.19，No.6，1999.
[3]石油化工冷却水处理技术编写组.石油化工冷却水处理技术.北京：中国石油出版社，1989.
[4]晏小平，彭明勇.二氧化氯在我厂循环水系统中的应用.工业水处理Vol.20，No.10，2000.
[5]陈鸿林，张长寿，苏静.混凝一二氧化氯组合法处理印染废水.工业水处理.Vol.19，No.3，1999.
[6]符九龙.水处理工程[M].北京：中国建筑工业出版社，2007：132-133.
[7]王永仪.二氧化氯及其在水处理中的应用[J].化工进展，1996（1）：30-33.