科學(xué)技術(shù)的發(fā)展帶來了人類文明，社會(huì)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)騰飛，但也給人類帶來一些憂慮。例如：飲用水氯消毒已有近百年歷史，它在殺滅腸道傳染病等方面發(fā)揮了重要作用，但自上世紀(jì)70年代中期以來，發(fā)現(xiàn)氯消毒產(chǎn)生了對人類有潛在危害的氯仿(CHCl3)等有機(jī)鹵代物，已引起世界各國強(qiáng)烈關(guān)注和無限憂慮。自那時(shí)起，各國學(xué)者積極探求和研究其它替代消毒劑，包括O3、氯胺、UV和ClO2等，其中二氧化氯(ClO2)已被USEPA列為水消毒的首選消毒劑，是世界衛(wèi)生組織(WHO)和世界糧農(nóng)組織(FAO)向全世界推薦的A1級廣譜、安全和高效消毒劑。
　　1. 水消毒劑
　　當(dāng)選擇消毒方法時(shí)，必須考慮被處理水的水質(zhì)和靶子微生物兩方面。其他的重要因素是溫度、pH、濁度、色度、有機(jī)和無機(jī)物以及接觸時(shí)間。還必須考慮有毒副產(chǎn)物的發(fā)生、試劑安全性以及易操作等。目前，作為飲用水的消毒劑主要有液氯(Cl2)、臭氧(O3)、氯胺(NH2Cl和NHCl2等)和二氧化氯(ClO2)等，其中液氯消毒在全球仍很普遍，但是液氯消毒產(chǎn)生三鹵甲烷等有機(jī)鹵代物的潛在危險(xiǎn)已成為共識。
　　1.1 氯消毒
　　飲用水氯消毒產(chǎn)生鹵仿已引起國內(nèi)外學(xué)者的強(qiáng)烈關(guān)注，美國國會(huì)已通過了安全飲用水條例1996年修正案，其中1998年9月生效的第一階段飲用水規(guī)定中三鹵甲烷THMS為80μg/L，我國規(guī)定氯仿小于60μg/L。多年來，我們對全國24個(gè)大中城市自來水廠的鹵仿進(jìn)行了全面調(diào)查和研究，同時(shí)進(jìn)行了游離性和化合性有效氯對氯仿形成的影響，腐殖質(zhì)等THMS前驅(qū)物質(zhì)對氯仿形成的影響，氯化黃腐酸形成氯仿的反應(yīng)歷程，飲用水氯消毒中氯仿形成的預(yù)測模型和三鹵甲烷形成潛力THMFP的預(yù)測模型以及反應(yīng)動(dòng)力學(xué)等多項(xiàng)研究。這些研究對減少和控制飲用水氯消毒中氯仿的形成具有重要理論意義和實(shí)用價(jià)值。但是，欲徹底控制飲用水消毒中氯仿等有機(jī)鹵代物的形成，則必須使用新型消毒劑。
　　含氯制劑，包括氯（液氯(Cl2)、NaClO和Ca(OCl)2•3H2O等）、二氯異氰尿酸鈉和三氰異氰尿酸及二氧化氯ClO2。前3種含氯制劑分別稱為第一、第二和第三代消毒劑，而ClO2稱為第四代消毒劑。前3種含氯制劑溶于水后均產(chǎn)生HOCl，例如：
　　
　　產(chǎn)生的HOCl與液氯消毒中一樣，均會(huì)與水中THMS前驅(qū)物質(zhì)發(fā)生氯取代反應(yīng)而產(chǎn)生對人體有害的三鹵甲烷等有機(jī)鹵代物。而ClO2與前3種氯制劑的性質(zhì)截然不同，與水中有機(jī)物反應(yīng)幾乎不產(chǎn)生氯仿CHCl3等有機(jī)鹵代物。
　　1.2 臭氧O3消毒
　　O3是一種優(yōu)良的消毒劑和強(qiáng)氧化劑，不僅能殺滅水中的許多微生物，而且還能將水中的大分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為易生物降解和易被活性炭吸附的小分子有機(jī)物。自O(shè)3出現(xiàn)以來，相續(xù)有臭氧/活性炭(GAC)、臭氧/生物活性炭(O3/BAC)、臭氧/固定化生物活性炭等聯(lián)合工藝用于飲用水深度處理，使臭氧在消毒和凈水中的應(yīng)用更有廣泛前景。應(yīng)該指出，O3在自來水中的半衰期約為20min (20℃)，因此在這些工藝的最后仍然需要采用其他消毒劑消毒，以維持管網(wǎng)中的持續(xù)消毒作用。
　　1.3 紫外線消毒
　　紫外線消毒是醫(yī)院中常用的空間消毒方式，也開始用于水消毒。紫外線消毒的優(yōu)點(diǎn)是消毒后水中不增加化學(xué)添加物，也不產(chǎn)生任何新的化學(xué)合成物，更不能去除水中有益的礦物質(zhì)。但是，紫外線消毒不能實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)中的持續(xù)消毒作用，還會(huì)引起微生物的繁殖。因此，采用其他化學(xué)消毒劑仍是十分必要的。
　　1.4 氯胺消毒
　　氯胺又稱化合性有效氯(CAC)，它實(shí)際上是一種復(fù)雜的無機(jī)氯胺NHXClY和有機(jī)氯胺(RNClZ)的混合物：
　　 CAC＝NHXClY + RNClZ
　　式中，x, y, z為0-3的數(shù)值。
　　其中無機(jī)氯胺，當(dāng)pH為7~10時(shí)，氯和氨的稀溶液很快化合成氯胺。按其結(jié)構(gòu)氯胺是氨分子中的氫原子被氯原子取代的產(chǎn)物，這些產(chǎn)物有一氯胺NH2Cl、二氯胺NHCl2和三氯胺NCl3。
　　 NH3 + HOCl ＝ NH2Cl + H2O
　　 NH2Cl + HOCl ＝ NHCl 2+ H2O
　　 NHCl2 + HOCl ＝ NCl 3+ H2O
　　氯胺是廢水和低質(zhì)量冷卻水的較好消毒劑。研究表明：氯胺消毒飲用水可達(dá)到比較滿意的消毒效果，且與游離性有效氯(Cl2)較之，可降低三鹵甲烷的生成量，一般可減少50%~70%，但仍然沒有從根本上解決不產(chǎn)氯仿等有機(jī)鹵代物問題。
　　1.5 ClO2消毒
　　二氧化氯ClO2是自然界中完全或幾乎完全以單體游離原子團(tuán)型體存在的少數(shù)化合物之一，常溫下是黃綠色或橘紅色氣體，ClO2蒸氣在外觀和味道上酷似氯氣，有窒息性臭味；ClO2的電子分布雖然呈不飽和狀態(tài)（有順磁性），但沒有明顯的二聚或多聚的傾向，ClO2易溶于水，溶解中形成黃綠色的溶液，在水溶液中以ClO2分子型體存在，有利于在水中擴(kuò)散。ClO2的濃蒸氣超過大氣壓強(qiáng)41kPa時(shí)爆炸，即在40kPa壓強(qiáng)時(shí)爆炸；當(dāng)溶液中ClO2濃度高于10%(Wt/V)或空氣中大于10%(V/V)時(shí)，易發(fā)生低水平爆炸，在有機(jī)蒸氣存在下，這種爆炸可能變得強(qiáng)烈。壓縮或貯存二氧化氯的一切嘗試，無論是單獨(dú)或同其他氣體結(jié)合，在商業(yè)上均未成功。因?yàn)樗�的爆炸危險(xiǎn)，二氧化氯必須在使用地點(diǎn)制造。應(yīng)該指出，氣體ClO2用空氣沖稀到10%(V/V)以下的濃度時(shí)較為安全，ClO2水溶液的濃度低于大約8~10g/L，將不產(chǎn)生足夠引起爆炸危險(xiǎn)的高壓蒸氣。在水處理的實(shí)踐中，ClO2濃度很少超過4g/L，處理水平一般在0.1到5.0mg/L這樣的范圍內(nèi)。ClO2水溶液如果保存在陰涼處、嚴(yán)格密封而且避光，水溶液是非常穩(wěn)定的。二氧化氯溶液稍微酸化(pH=6)，即由于抑制了它的歧化而加強(qiáng)了穩(wěn)定性。ClO2水溶液的紫外吸收光譜有寬闊的譜帶，在360nm處有一吸收峰，摩爾吸收系數(shù)ε為1230L/(mol•cm)。紫外吸收光譜法已被用于分析單獨(dú)存在或同其他氯氧化物的混合物中的二氧化氯。連續(xù)碘量法和電流滴定法等也被用于測量單獨(dú)存在或同其他氯氧化物混合存在情況下的二氧化氯。二氧化氯消毒具有優(yōu)良性能。
　　2 二氧化氯的優(yōu)良性能
　　2.1 ClO2消毒幾乎不產(chǎn)生CHCl3等有機(jī)鹵代物
　　ClO2與水中黃腐酸FA以及模擬化合物包括間苯二酚、間苯三酚、3,5-甲苯二酚、間羥基苯甲酸(2,4-和3,5-二羥基苯甲酸)、對羥基苯甲、鄰苯二酚、對苯二酚、間甲酚、對甲酚、鄰甲酚、鄰硝基酚、2,4-二氯苯酚和對氯苯酚以及4-羥基-3,5-甲氧基苯甲酸（丁香酸）、4-羥基-3-甲氧基苯甲酸、對羥基肉桂酸、3,4,5和2,4,6-三羥基苯甲酸等的反應(yīng)，幾乎只檢出很低的CHCl3量(1.5~7.0μg/L) (見表1)。
　　ClO2與水中FA及其模擬化合物的反應(yīng)是以氧化還原反應(yīng)為主，將有機(jī)物氧化成以含氧基團(tuán)為主的產(chǎn)物，ClO2被還原為亞氯酸鹽ClO2－。當(dāng)ClO2過量時(shí)，反應(yīng)中沒有氯代物的生成。
　　　表1 ClO2對模擬化合物形成CHCl3的影響 (μg / L)
模擬化合物 消毒劑① 模擬化合物濃度 (mg / L)
1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
3,5-甲苯二酚 ClO2 3.2 5.0 5.0 4.0 4.6
Cl2 189.0 410.0 500.0 1150.0 1850.0
間羥基苯甲酸 ClO2 2.9 0.8 4.6 0.2 4.1
Cl2 85.0 87.0 95.0 105.0 1120.0
間苯三酚 ClO2 0.0② 0.0 0.0 0.0 0.0
Cl2 280.0 520.0 700.0 1650.0 2800.0
鄰苯二酚 ClO2 1.4 1.6 0.9 2.2 2.5
Cl2 22.0 26.5 31.6 37.3 51.0
對苯二酚 ClO2 10.3 6.2 1.6 1.3 5.3
Cl2 10.5 38.0 46.0 46.0 60.0
間苯二酚 ClO2 3.0 0.6 4.3 4.3 5.0
Cl2 500.0 1070.0 1920.0 2360.0 2900.0
間甲酚 ClO2 0.9 1.6 1.4 0.5 4.0
Cl2 10.4 22.4 32.0 35.0 47.1
對甲酚 ClO2 0.0 0.0 0.2 1.4 1.9
Cl2 9.8 15.0 21.0 19.8 54.0
鄰甲酚 ClO2 2.5 4.0 4.0 1.9 2.5
Cl2 31.6 56.5 185.0 210.0 310.0
鄰硝基酚 ClO2 0.0 0.3 0.0 2.2 1.5
Cl2 110.0 115.0 122.0 201.0 331.0
2,4-二氯苯酚 ClO2 3.0 3.5 4.7 7.6 7.3
Cl2 100.0 109.0 140.0 152.0 310.0
對氯苯酚 ClO2 8.0 9.0 9.0 7.6 7.3
Cl2 21.6 26.2 39.5 48.5 75.0
　　① ClO2和Cl2均為20.0mg / L，pH＝7，25℃，反應(yīng)4h。　　
　　② 0.0均指生成CHCl3量＜0.1μg / L。
　　2.2 ClO2具有良好的殺菌效果
　　 (1) ClO2消毒劑鑒定：
　　我們按國家消毒劑規(guī)范（國家衛(wèi)生部，消毒技術(shù)規(guī)范，1991.12公布）中規(guī)定選用葡萄球菌、大腸桿菌和枯草芽孢桿菌等純菌種進(jìn)行鑒定，ClO2對鑒定菌種的滅菌效果是顯著和高效的（見表2），明顯優(yōu)于Cl2。例如：消毒劑投量為1.0mg/L時(shí)，ClO2對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的致死率均已達(dá)100%，而Cl2分別為99.16%（還有1960CFU/ml細(xì)菌存活）和99.98% （殘留大腸桿菌數(shù)40CFU/L）。消毒劑投量為6.0mg/L時(shí)，ClO2對枯草芽孢桿菌的致死率為100%，而Cl2只有99,82%（尚有480CFU/ml未被殺死）。
　　(2) ClO2對水中細(xì)菌的殺滅效果
　　我們研究了ClO2對水中細(xì)菌的殺滅效果，結(jié)果表明：ClO2對水中金黃色葡萄球菌、綠膿桿菌、枯草芽孢桿菌、藤黃八迭球菌、痢疾桿菌、沙門氏菌和志賀氏菌等多種致病菌具有優(yōu)良的殺滅效果（如ClO2對綠膿桿菌的滅菌效果見圖1），并明顯好于Cl2。
　　表2 ClO2與Cl2對三種純菌種的滅菌效果 (滅菌40min，pH=7.2)
　　
消毒劑　　(mg/L) 　　
金黃色葡萄球菌 　　
枯草芽孢桿菌 　　
大腸桿菌
　　
ClO2 　　
Cl2 　　
ClO2 　　
Cl2 　　
ClO2 　　
Cl2
　　
細(xì)菌數(shù) 致死率 　　
細(xì)菌數(shù) 致死率 　　
細(xì)菌數(shù) 致死率 　　
細(xì)菌數(shù) 致死率 　　
細(xì)菌數(shù) 致死率 　　
細(xì)菌數(shù) 致死率
　　0
　　1.0
　　3.0
　　6.0
　　9.0
　　12.0 　　2.33×105
　　 0 100 　　2.33×105
　　1960 99.16
　　20 99.99
　　0 100 　　2.65×105
　　5400 97.96
　　 60 99.98
　　 0 100 　　2.65×105
　　 7600 97.13
　　 560 99.79
　　 480 99.82
　　 120 99.95
　　 20 99.99 　　1.82×105
　　 0 100 　　1.82×105
　　 40 99.98
　　 0 100
　　注：細(xì)菌數(shù)單位：CFU/ml，致死率單位：%

　　2.3 ClO2對病毒的失活效果
　　 (1) ClO2對水中病毒的失活效果
　　我們研究了ClO2不同投量、接觸時(shí)間和pH值等條件下對水中主要病毒的失活效果，結(jié)果表明ClO2對病毒的失活效果明顯優(yōu)于液氯（見表3）。
　　表3 pH值對病毒的失活效果的影響
　　　　　　　 （消毒劑投量：3.0mg / L，接觸時(shí)間：30min）
　　病　毒 　　pH 　　病毒致細(xì)胞病變程度
　　Cl2 　　ClO2
　　 消毒前 　　　　消毒后 　　 消毒前 　　　消毒后
　　脊髓灰質(zhì)炎病毒I型 　　 3.0
　　 5.0
　　 7.0
　　9.0 　　+
　　+
　　+
　　+ 　　+
　　+
　　+
　　 + 　　+
　　+
　　+
　　 + 　　－
　　－
　　－
　　+
　　柯薩奇病毒B3 　　3.0
　　 5.0
　　 7.0
　　9.0 　　+
　　+
　　+
　　 + 　　+
　　+
　　+
　　 + 　　+
　　+
　　+
　　+ 　　－
　　－
　　－
　　 +
　　艾可病毒Ⅱ型 　　3.0
　　 5.0
　　 7.0
　　9.0 　　+
　　+
　　+
　　 + 　　+
　　+
　　+
　　 + 　　+
　　+
　　+
　　 + 　　－
　　－
　　－
　　 +
　　腺病毒7型 　　3.0
　　 5.0
　　 7.0
　　9.0 　　+
　　+
　　+
　　 + 　　+
　　+
　　+
　　 + 　　+
　　+
　　+
　　 + 　　－
　　－
　　－
　　 +
　　單純皰疹病毒I型 　　3.0
　　 5.0
　　 7.0
　　9.0 　　+
　　+
　　+
　　 + 　　+
　　+
　　+
　　 + 　　+
　　+
　　+
　　 + 　　－
　　－
　　－
　　 +
　　腮腺炎病毒 　　3.0
　　 5.0
　　 7.0
　　9.0 　　+
　　+
　　+
　　 + 　　+
　　+
　　+
　　 + 　　+
　　+
　　+
　　 + 　　－
　　－
　　－
　　 +
　　　注：“＋”表示病毒未被失活，使細(xì)胞發(fā)生病變；“－”表示病毒被失活。
　　(2) ClO2對乙肝病毒的失活效果
　　乙型肝炎是病毒性肝炎中最具有特殊性的一種傳染病，它具有感染率高、攜帶率高，流行面廣、合并癥多和慢性傾向嚴(yán)重的特點(diǎn)，已成為嚴(yán)重威協(xié)人類健康的重要疾病。
　　我們研究了ClO2對乙肝病毒的失活效果，結(jié)果表明：ClO2對乙肝病毒的失活率遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于Cl2。
　　(3) ClO2對水中流感病毒的消毒效果
　　研究了ClO2對呼吸道病毒，包括流感病毒Ⅰ型、流感病毒Ⅱ型和流感病毒Ⅲ型的消毒效果，并與液氯進(jìn)行了比較。結(jié)果表明：ClO2投加量40mg/L，作用20min，ClO2對試驗(yàn)的流感病毒具有很好的滅活效果（見表4），同樣好于Cl2。
　　
　　2.4 ClO2及消毒水的毒性
　　(1) ClO2、ClO2－和ClO3－及其消毒水的致突變性(包括Ames試驗(yàn)和微核試驗(yàn))結(jié)果均為陰性。
　　(2) ClO2、ClO2－和ClO3－的一般毒性
　　① 小鼠急性毒性試驗(yàn)：實(shí)際無毒水溶液；
　　② 小鼠蓄積性試驗(yàn)：無明顯著蓄積作用；
　　③ 亞慢性毒性試驗(yàn)(90d喂養(yǎng))：大鼠體重增長、食物利用率、血液學(xué)指標(biāo)和病理組織檢查等未見有任何副作用
　　2.5 ClO2對水中無機(jī)污染的去除效果
　　ClO2對水中Fe2＋、Mn2＋、S2－和CN－及NO2－等有良好的去除效果。
　　2.6 ClO2對水中有機(jī)污染物的去除效果
　　ClO2對水中酚類等有機(jī)化合物具有較好的去除效果。
　　2.7 ClO2作為飲用水消毒劑的優(yōu)點(diǎn)
　　(1) ClO2在失活病毒、隱孢子蟲和賈第蟲方面比Cl2更有效；
　　(2) ClO2不形成氯仿等有機(jī)鹵代物；
　　(3) ClO2殺菌特性幾乎不受pH影響，且殺菌效果明顯好于Cl2；
　　(4) ClO2可用于控制藻類、腐敗植物和酚類化合物產(chǎn)生的嗅和味問題；
　　(5) ClO2氧化鐵、錳、硫化物、氰化物和亞硝酸鹽以及許多有機(jī)物；
　　(6) ClO2在水中的剩余量，將延長或保證管網(wǎng)水中的消毒作用；
　　(7) ClO2不與氨反應(yīng)，也不與溴化物反應(yīng)形成溴或溴酸鹽；
　　(8) ClO2在減少殺滅斑貽貝方面是有效的。
　　3. 二氧化氯在國內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀
　　今天，在歐洲和北美市政當(dāng)局已廣泛地使用NaClO2發(fā)生ClO2，在歐洲有成千家設(shè)施使用ClO2，美國和加拿大也有600家以上水廠使用ClO2。例如，比利時(shí)的布魯塞爾、瑞士的蘇黎士和伯爾尼、德國的柏林和杜塞爾多夫、法國的巴黎和圖盧茲、英國的利物浦以及奧地利的維也納等歐洲許多大城市將ClO2用于飲用水預(yù)氧化和后消毒；其中意大利是用ClO2處理飲用水的主要用戶，不僅將ClO2用于水消毒，而且在意大利南部鋼廠(海水)、中部電廠(海水)、北部鋼廠(海水)、南部紙漿廠(湖泊水)和地中海島嶼上的石油化工廠(海水)等用水和冷卻水系統(tǒng)中用ClO2作為控制生物污染的藥劑；德國有超過70%的飲用水使用ClO2作為后消毒劑處理；還有美國賓夕法尼亞州的費(fèi)拉德爾菲亞（費(fèi)城）、加利福尼亞州的亞特蘭大、俄亥俄州的哈密爾頓、科羅拉多州的丹佛、印第安那州的埃文斯維爾和辛辛那提、德克薩斯州的加爾維斯頓和埃爾帕索、亞拉巴馬州的莫比爾和堪薩斯州的堪薩斯城以及路易斯安那州的新奧爾良市等北美約有600多座水廠用ClO2進(jìn)行預(yù)消毒和廢水處理，其中美國就有約500座左右。我國也有崑山水廠、深水集團(tuán)梅林一村直飲水凈水站、賓縣水廠等幾十家水廠應(yīng)用ClO2消毒。
　　50年前就發(fā)現(xiàn)ClO2是紡織和木紙漿漂白非常有效和可選用的氧化劑，尤其應(yīng)用于木紙漿漂白時(shí)，生產(chǎn)制造出的紙張潔白、牢固和光滑；目前，還沒有能達(dá)到ClO2這樣高質(zhì)量效果相匹敵的工藝或技術(shù)。現(xiàn)在，二氧化氯以2000t / d的消耗量用于紙漿漂白領(lǐng)域中。在北美和歐洲紙漿/造紙行業(yè)中用ClO2進(jìn)行漂白已很普遍。在我國許多紡織行業(yè)中用NaClO2在酸化條件下發(fā)生ClO2進(jìn)行漂白(俗稱亞漂)，例如哈爾濱亞麻廠、青島針織一廠、泰州彈力衫總廠、上海第一印染廠、上海第七印染廠、邯鄲針織廠、泰安棉紡織廠、濟(jì)寧針織廠、廣州索裕興針織廠和秦皇島針織內(nèi)衣總廠等已應(yīng)用近20年了。在紙漿/造紙行業(yè)中，我國有柳江紙漿廠、廣西河澗紙漿廠和福建召武竹漿廠以及臺灣紙漿造紙公司和重華紙漿廠等許多企業(yè)采用ClO2進(jìn)行漂白也已多年了。
　　二氧化氯作為消毒劑、漂白劑、脫味劑、清潔劑在其相關(guān)領(lǐng)域中正得到非常普遍的應(yīng)用。例如，在肉類、水果和疏菜加工、牛奶及乳品業(yè)、造紙業(yè)、制革和紡織業(yè)、循環(huán)冷卻水和廢水處理、油類和燃?xì)夤�業(yè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)以及醫(yī)療場所等領(lǐng)域中的應(yīng)用在逐年增加。
　　近20年來，ClO2應(yīng)用日益增長，主要是因?yàn)镃lO2已被證明做為一種替代包括從常規(guī)的液氯Cl2到臭氧O3等其它消毒工藝的消毒劑以及漂白劑是可行和有效的。
　　美國環(huán)保局USEPA1977年就提出用O3、ClO2和氯胺替代氯Cl2對飲用水進(jìn)行消毒，1997年提出國家初級飲用水規(guī)則——消毒劑和消毒副產(chǎn)物，1998年對消毒劑/消毒副產(chǎn)物進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)評估。20多年來USEPA對飲用水ClO2消毒一直密切關(guān)注（見表5）。
　　

　　4 ClO2在醫(yī)療衛(wèi)生業(yè)中的應(yīng)用
　　4.1 二氧化氯處理醫(yī)院污水
　　我們采用的二氧化氯（ClO2）消毒劑，經(jīng)過鑒定，完全符合國家規(guī)定的《消毒劑規(guī)范》要求。通過大量有效的試驗(yàn)，全面系統(tǒng)地研究了ClO2對醫(yī)院污水中含細(xì)菌、大腸菌群的殺滅效果以及對污水中有機(jī)物的去除效果，還對醫(yī)院污水中的細(xì)菌進(jìn)行了分離鑒定，并做了ClO2的殺菌效果試驗(yàn)。結(jié)果表明：不僅ClO2的殺菌結(jié)果明顯好于Cl2，而且ClO2對醫(yī)院污水的處理效果完全符合國家排放標(biāo)準(zhǔn)。證明了ClO2用于醫(yī)院污水處理是可行的，并提出了相應(yīng)的用于醫(yī)院污水消毒的ClO2的工程運(yùn)行參數(shù)和建議。
　　4.1.1 ClO2消毒劑鑒定和研究方法
　　(1) 試劑和菌種
　　ClO2水溶液：自制化學(xué)法ClO2發(fā)生器，產(chǎn)生ClO2純度98%以上，溶于蒸餾水中，貯于棕色瓶內(nèi)，低溫、密封、避光保存。使用時(shí)配成需要濃度。
　　純菌種：金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、枯草芽孢桿菌、志賀氏菌和沙門氏菌等，均由沈陽市衛(wèi)生防疫站提供。
　　(2) 分析方法
　　ClO2與Cl2的測定：碘量法；細(xì)菌總數(shù)：平板法；大腸菌群數(shù)：發(fā)酵法；COD：密封法測定COD；BOD520，O3：碘量法。細(xì)菌分離鑒定：平板分離，斜面培養(yǎng)；顯微鏡觀察（個(gè)體形態(tài)特征）；平板培養(yǎng)（觀察菌落特征）；生理生化反應(yīng)試驗(yàn)等[22~26]。
　　(3) 消毒劑鑒定
　　消毒劑鑒定：按國家消毒劑規(guī)范 (國家衛(wèi)生部，消毒技術(shù)規(guī)范，1991, 12公布) 中規(guī)定選用葡萄球菌、大腸桿菌、枯草芽孢桿菌等純菌種，在試管中用蒸餾水制成菌懸液，然后進(jìn)行ClO2消毒劑鑒定試驗(yàn)。
　　醫(yī)院污水：以哈爾濱鐵路中心醫(yī)院的污水為處理對象。該醫(yī)院污水處理站消毒前污水的特點(diǎn)是：不含放射性物質(zhì)；無不可過濾殘?jiān)�（已在沉淀井�?nèi)沉淀）；細(xì)菌總數(shù)通常在105~106CFU/ml，大腸菌群數(shù)在104~105CFU/L；含部分有機(jī)物，其BOD520 20~121mg O2/L，COD約為BOD520的兩倍；水質(zhì)水量不均勻。該醫(yī)院的污水量平均為900L/d•床，共700張床。本研究用污水是經(jīng)化糞池、沉淀池之后、進(jìn)入污水處理間之前的污水，用ClO2和Cl2進(jìn)行消毒處理試驗(yàn)。該試驗(yàn)污水處理站示意圖如下：
　

　　4.1.2 ClO2對“消毒劑鑒定”規(guī)定細(xì)菌的滅菌效果
　　由表2可見，對三種純菌種的滅菌效果隨消毒劑投量的增加而增加，且ClO2的效果明顯好于Cl2。可見，ClO2對國家規(guī)定的消毒劑鑒定菌種的滅菌效果是顯著和高效的。
　　4.1.3 ClO2對醫(yī)院污水的滅菌效果
　　(1) 醫(yī)院污水中致病菌的分離鑒定及滅菌效果
　　我們對醫(yī)院污水最常見的三種致病菌——志賀氏菌屬、沙門氏菌屬和大腸桿菌屬進(jìn)行了分離鑒定和殺菌效果試驗(yàn)（見表6）。由表6可見，ClO2投量為10.0mg/L時(shí)，滅菌40min，上述3種致病菌全部被殺死；而Cl2為25.0mg/L時(shí)，才全部殺死。可見ClO2對醫(yī)院污水中致病菌的殺滅效果明顯優(yōu)于Cl2。
　　 表6 消毒劑對醫(yī)院污水中致病菌的滅菌效果
　　 （滅菌：40min pH=7.2）
　　消毒劑
　　(mg/L) 　　剩 余 菌 屬
　　ClO2 　　Cl2
　　0
　　5.0
　　10.0
　　15.0
　　20.0
　　25.0 　　大腸桿菌、沙門氏菌、志賀氏菌
　　沙門氏菌、志賀氏菌
　　無
　　無
　　無
　　無 　　大腸桿菌、沙門氏菌、志賀氏菌
　　大腸桿菌、沙門氏菌、志賀氏菌
　　大腸桿菌、沙門氏菌、志賀氏菌
　　沙門氏菌、志賀氏菌
　　志賀氏菌
　　無
　　(2) ClO2對醫(yī)院污水中細(xì)菌的滅菌效果
　　將濃度為0.0，5.0，10.0，15.0，20.0和30.0mg/L ClO2或Cl2分別加入到一定量醫(yī)院污水中，滅菌60min，分別測定細(xì)菌總數(shù)和大腸菌群數(shù)（見圖2和圖3）。結(jié)果表明，隨消毒劑投量的增加，滅菌效果越來越好，且ClO2的效果明顯好于Cl2。例如：原水中細(xì)菌總數(shù)為1.62×105CFU/ml，當(dāng)消毒劑投量為20mg/L，滅菌60min后，ClO2的致死率達(dá)99.98%（存活36CFU/ml），Cl2為99.73%（仍有435CFU/ml存活）。又如，原水中大腸菌群數(shù)為9.4×104CFU/L，消毒劑投量為10mg/L，滅菌60min后，ClO2的致死率已達(dá)100%，而Cl2只有97.45%（尚有2400CFU/L存活）。當(dāng)ClO2和Cl2分別投加5mg/L和15mg/L時(shí)，對大腸菌群細(xì)菌的致死率達(dá)99.57%（還有400CFU/L存活），已達(dá)排放標(biāo)準(zhǔn)（大腸菌群數(shù)≤500CFU/L）(國家衛(wèi)生部GBJ48-88，醫(yī)院污水排放標(biāo)準(zhǔn))。

　　當(dāng)消毒劑投量分別為30mg/L和10mg/L，pH=7.0，與原水接觸20，40，60，80，100和120min后，其滅菌效果隨滅菌時(shí)間的增加而加強(qiáng)（數(shù)據(jù)略）。且達(dá)到同樣效果，ClO2滅菌時(shí)間明顯短于Cl2。例如，ClO2對大腸菌群（原水中3.3×104CFU/L）全部致死，需60min，而Cl2則需90min或更長。
　　(3) ClO2和O3對醫(yī)院污水中細(xì)菌的滅菌效果比較
　　由表7可見，隨ClO2和O3投量增加，其滅菌效果漸強(qiáng)，且ClO2的效果略強(qiáng)于O3。例如，消毒劑投加25ml/L時(shí)，ClO2對細(xì)菌或大腸菌群的致死率已近或已達(dá)100%；而O3的致死率也達(dá)到了99.99% (還有細(xì)菌650CFU/ml)和99.73%（尚有大腸菌群數(shù)940CFU/L），尚未達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。
　　表7 ClO2和O3對醫(yī)院污水中細(xì)菌的滅菌效果比較
　　 （滅菌時(shí)間60min，pH=8.0）
　　消毒劑
　　(mg/L) 　　細(xì) 菌 　　大 腸 菌 群
　　ClO2 　　O3 　　ClO2 　　O3
　　細(xì)菌總數(shù) 致死率 　　細(xì)菌總數(shù) 致死率 　　細(xì)菌總數(shù) 致死率 　　細(xì)菌總數(shù) 致死率
　　0
　　5
　　10
　　15
　　20
　　25 　　7.25×106
　　6.75×105 90.6
　　4.75×104 99.34
　　6.25×103 99.91
　　715 99.98
　　13 ~100 　　7.25×106
　　1.1×106 84.83
　　5.5×105 92.41
　　8.3×104 98.86
　　6.95×103 99.90
　　650 99.99 　　3.5×105
　　1.3×104 96.92
　　5.4×103 98.46
　　1.5×103 99.57
　　210 99.94
　　0 100 　　3.5×105
　　3.5×104 90.00
　　1.6×104 95.43
　　9.2×103 97.37
　　2.8×103 99.51
　　940 99.73
　　注：細(xì)菌總數(shù)單位：CFU/ml，致死率單位：%。
　　4.1.4 ClO2對醫(yī)院污水中有機(jī)物的處理效果
　　由圖4和圖5可見，隨消毒劑投量的增加，其COD和BOD520的去除效果也增加，且ClO2的效果好于Cl2。例如，原水中COD為115.2mg O2/L，ClO2投量10mg/L，處理后水中COD為89.6mg O2/L，已小于國家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（≤100mg O2/L）；而Cl2達(dá)到同樣效果需投加15mg/L。又如，原水中BOD520為68.0mg O2/L時(shí)，ClO2投加20mg/L，BOD520降至29.5mg O2/L，已達(dá)排放標(biāo)準(zhǔn)（≤30mg O2/L）（國家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)，GB8978-88）；而Cl2達(dá)到同樣效果，則需30mg/L。

　　4.1.5ClO2處理醫(yī)院污水的工程運(yùn)行參數(shù)及運(yùn)行費(fèi)用估算
　　通過上述研究可見，如該醫(yī)院污水中細(xì)菌總數(shù)多達(dá)7.25×106CFU/ml ，大腸菌群數(shù)多至3.5×105CFU/L ，COD 為192mg O2/L 和BOD5 為121mg O2/L 時(shí)，投加ClO2 25mg/L，作用60min，處理后均可達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，且ClO2的效果明顯優(yōu)于Cl2，稍好于O3。因此，建議工程運(yùn)行參數(shù)為ClO2投量25mg/L，接觸60min，處理后水即可達(dá)滿意效果。ClO2的運(yùn)行費(fèi)用與O3相當(dāng)，是Cl2的3倍多（數(shù)據(jù)略）。從消毒效果以及不產(chǎn)生有潛在危害的CHCl3等有機(jī)鹵代物、尤其ClO2對病毒的失活效果明顯優(yōu)于Cl2等方面考慮，上述價(jià)格是可以接受的。
　　4.1.6結(jié) 語
　　 (1) ClO2對國家規(guī)定的消毒劑鑒定菌種的殺滅效果是顯著和高效的，符合國家衛(wèi)生部的規(guī)范要求。
　　 (2) ClO2對醫(yī)院污水中分離鑒定出來的非致病菌和致病菌的消毒效果明顯好于液氯。
　　 (3) ClO2可在pH3.0~9.0范圍有效殺滅醫(yī)院污水中的細(xì)菌（含大腸菌群），而Cl2只有在中性條件下才達(dá)到滿意效果。
　　 (4) ClO2對醫(yī)院污水中COD和BOD5的去除效果優(yōu)于液氯。
　　 (5) 建議ClO2處?