消毒方法可分為物理消毒法和化學消毒法。物理消毒法主要利用加熱、冷凍、輻照等方法對微生物的遺傳物質核酸進行破壞而達到消毒目的，工程中常用的物理消毒方法主要有紫外線消毒法等。化學消毒法是利用消毒劑的強氧化性來破壞微生物的結構而達到消毒的目的，工程中常用的化學消毒方法有液氯消毒、-30-
二氧化氯消毒、臭氧消毒以及新型活性氧消毒( 如單過硫酸氫鉀)等。
1.1 氯消毒
氯與水反應時，壹般產生“歧化反應”，生成次氯酸(HOCl) 和鹽酸(HCl)。其反應式為：
Cl2+H2O = HOCl+Cl-+H+
氯的滅菌作用主要是次氯酸，因為它是體積很小的中性分子，能擴散到帶有負電荷的細菌表面，具有較強的滲透力，能穿透細胞壁進入細菌內部。氯對細菌的作用是破壞其酶系統，導致細菌死亡。而氯對病毒的作用，主要是對核酸破壞的致死性作用。
自從20 世紀初，氯化法就廣泛地應用於水消毒工藝。目前，氯化法消毒仍是應用最廣的化學消毒方法，其主要特點是：
1)處理水量較大時，單位水體的處理費用較低。
2)水體氯消毒後能長時間地保持壹定數量的余氯，從而具有持續消毒能力。
3)氯消毒歷史較長，經驗較多，是壹種比較成熟的消毒方法。江心洲汙水處理廠原先選擇這樣的消毒工藝肯定也是考慮到氯消毒的這些特點。
但據研究發現氯消毒至今已知的消毒副產物已經有500 種以上，但是絕大多數的濃度只有微克/ 升(μg/ L)
級，且許多消毒副產物未作進壹步的研究。在大量的消毒副產物中，目前集中研究的只有三鹵甲烷、鹵乙酸、鹵乙腈、鹵代酮、鹵代醛、鹵代酚等20 余種， 其中對於THMs
的致癌性已有***識，其它大部分具有壹般毒性，部分具有致突性。THMs
等鹵化有機物的產生主要是水體中的有機物與氯作用的結果，而城市生活汙水中含有大量的有機物，經氯消毒後，會生成鹵化有機物等消毒副產物，隨汙水進入地面水體，汙染水源，並對魚類等水生生物產生毒害作用。氯消毒的副產物已經引起了廣泛的關註，我國新型頒布的水質指標中就明確增加對鹵代產物的控制，新標準將在2012
年7 月1 號之前全部實施，因此，改變江心洲汙水處理廠目前的氯消毒工藝勢在必行。
1.2 二氧化氯消毒
二氧化氯也是壹種強氧化劑，其氧化能力是氯的25 倍，消毒能力僅次於臭氧，高於氯。試驗表明，二氧化氯在控制THMs
的形成和減少總有機鹵方面，與氯相比具有優越性，二氧化氯與水中的腐殖酸和富裏酸等腐殖質都不會生成THMs，即使在飲水消毒過程中，投加少量的二氧化氯，也能有效地抑制THMs
的生成。二氧化氯是廣譜型消毒劑，對水中的病原微生物包括：病毒、芽孢、真菌、致病菌及肉毒桿菌均有很高的滅活效果，有剩余消毒能力，二氧化氯對孢子和病毒的滅活作用均比氯有效，並且在高pH
值與含氨的水中滅菌效果不受影響。另外，二氧化氯去除水中的色度、嗅、味的能力也較強。
制備二氧化氯的起始原料有氯酸鈉和亞氯酸鈉，
因亞氯酸鈉不能貯存，必須現場制取及時使用，且亞氯酸鈉價格昂貴，成本較高，所以現在壹般用氯酸納制備二氧化氯的比較多。為了全面了解二氧化氯工藝，
江心洲汙水處理廠委托某環保公司專門設計了壹整套的工程方案。工程方案中以二氧化氯發生器來制備二氧化氯，其反應式為：
2NaClO3 + 4HCl = 2ClO2 + 2NaCl + Cl2 + 2H2O
但在與該公司的技術溝通中，我們了解到不管是用亞氯酸鈉還是氯酸鈉制備二氧化氯，它們在消毒過程中都會產生消毒副產物，當反應不完全時，自由性氯同樣會與有機物反應，有可能生成THMs，所以使用二氧化氯也要追加壹定的安全管理成本。
1.3 臭氧消毒
臭氧是強氧化劑，臭氧化和氯化壹樣，既起消毒的作用，也起氧化作用，但是臭氧的消毒能力和氧化性都比氯強，能氧化水中的有機物，並能殺死病毒、芽孢及細菌。臭氧都是在現場用空氣或純氧通過臭氧發生器制取，產率分別為1%-3%
和2%-6%。
根據目前的研究可以發現：
1)臭氧消毒反應迅速，殺菌效率高，同時能有效地去除水中殘留有機物、色、嗅、味等，受pH 值、溫度的影響很小。
2)臭氧能夠減少水中THMs 等鹵代烷類消毒副產物的生成量。
3)臭氧消毒可以降低水中總有機鹵化物的濃度。
由於臭氧消毒工藝目前在大型城市汙水處理廠運用的較少，另外臭氧穩定性差容易分解為氧氣，故不能瓶裝貯存和運輸，必須現場制備及時使用，設備投資大，電耗大，成本較高;運行管理比較復雜。所以江心洲汙水處理廠在選擇的替代消毒工藝中並沒有考慮臭氧工藝。
1.4 紫外線消毒
紫外線根據生物效應的不同，按照波長劃分為A、B、C、D 四個波段，水處理領域的消毒主要采用的是C
波段紫外線。水的紫外線消毒，是壹種光化學效應。研究表明，紫外線主要是通過對微生物(細菌、病毒、芽孢等病原體)的輻射損傷和破壞核酸的功能使微生物致死從而達到消毒的目的。微生物的核酸分子吸收光譜的範圍是240nm
～ 280 nm，對波長260nm 的紫外線有最大吸收，而低壓紫外線消毒燈所產生的光波波長其中心輻射波長是253.7 nm，正好與之相符合。 -31-
紫外線消毒是壹種物理方法，相比於化學方法，
它的優點也很多。它不向水中增加任何物質，沒有副作用，不會產生消毒副產物，它的消毒速度快﹑效率高﹑占地面積小;設備操作簡單，便於運行管理和實現自動化等。然而，紫外線的滅菌作用只在其輻照期間有效，所以被處理的水壹旦離開消毒器就不具有殘余的消毒能力，容易遭受二次汙染，所以當細菌未被滅活而進入後續系統，就無法阻止其粘附在下遊管道表面並繁衍後代;只有吸收紫外線的微生物才會被滅活，因此對於懸浮固體很多水質較差的水，例如汙水，
由於懸浮固體可以庇護微生物使其免遭傷害，消毒效果很難保證。尤其江心洲汙水處理廠日處理為64 萬噸，
如果其處理效果不理想的話，這麽大量的出水勢必會對接納水體長江造成巨大的汙染。另外，由於紫外線消毒采取的是明渠，而我廠為接觸池，需要進行部分的土建改造。
1.5 活性氧消毒劑( 以單過硫酸氫鉀為例)
單過硫酸氫鉀復合物溶於水後，經過循環鏈式反應，連續持久產生新生態氧「O」：
HSO5- → HSO4- +「O」
HSO4- + 2H2O → HSO5- + 2H+ + 2e
復合物在水中釋放出壹定濃度的超氧自由基「ROOO」，反應活性大，氧化能力極強，可以使細胞中的單糖、多糖、蛋白質、DNA、RNA 等發生氧化，
遭受損傷與破壞。活性氧自由基在極低濃度時就能完全殺滅水中的原生動物、藻類、孢子細菌等策生物， 剩余的基因及微生物屍體均可被分解成H2O、CO2、O2
及無機鹽類，沒有藥劑殘留。
單過硫酸氫鉀復合物溶於水後具有如下的特點：
(1)氧化能力強，殺滅效率高，不但能殺滅水中的各種微生物，還能殺滅原蟲和藻類。
(2)可直接氧化水中的腐植物及三鹵甲烷前體物，因此反應不產生三鹵甲烷(thm)、鹵乙酸和其它有害物質。
(3)能破壞水中的酚類、硫化物類、氰化物類、亞硝酸類及其它有害化合物，特別是對酚類控制效果好，不產生有厭氧氣味的氯酚，提高了水質和除臭作用，同時能和水中有色、味的有機物反應，脫去其色和味，改善水的味道。
(4)在水中通過鏈式反應，維持微量新生態[O] 氧和活性氧自由基[ROOO]
使其氧化能力穩定，作用持久，可以防止水中的再次汙染。通過它的特點我們可以看出其消毒劑的消毒能力是強於液氯的，而同時又不產生消毒副產物，還有它的作用持久以及氧化能力的穩定又是紫外線工藝所不能及的。
考慮采用此工藝設計變更，可以很好的利用現有的已經建成的管道、水泵等設備，另外，溶藥罐也可以從壹級加藥處理的投資設備中調劑使用，不需要增加更多的投資。
2 汙水消毒工藝的經濟比較
通過對比以上這些工藝的特點，單過硫酸氫鉀為代表的活性氧消毒工藝顯示出了超出其它工藝的優點。但是否適合投入到汙水處理的消毒中還需要看他們的實際投資及運行成本，所以，下面我們又對其投資運行的經濟性做了比較。
以江心洲汙水處理廠64 萬噸/ 日處理量為例， 設備投資按照10 年使用壽命周期計算。
說明：從上表我們可以分析得出，紫外線消毒的投資成本最高，活性氧的投資成本最低;液氯的運行成本最低，活性氧的運行成本最高。
3 結論
(1)傳統的化學消毒工藝消毒液氯和二氧化氯， 都比較容易產生副產物，安全管理成本較高。(2) 臭氧消毒工藝由於在大型汙水處理廠使用的並不多，
而且它的投入成本較大，運營管理成本也很高。(3)
物理的方法紫外線消毒由於它對水質要求比較高，設備投資和運行維護費用也較高，以及後續的消毒效果差也沒有顯示出優勢來。(4)新型的活性氧消毒劑在水處理過程中體現出了高效、安全等優勢，同時操作簡單，工藝也不復雜，適合大、中、小型汙水處理廠。(5)江心洲汙水處理廠針對目前的設備設施現狀，
如果要完善液氯的所有設施及安全用具，其投資不會低於100 萬元;如果通過設計變更，采用活性氧消毒工藝，需要增加36
萬元的投資;采用二氧化氯消毒工藝;需要增加投資200 萬元元;采用紫外線消毒工藝， 需要增加投資800~1000
萬元。經綜合技術經濟分析比較，以及今後消毒運行的實際情況，我們最終建議了江心洲汙水處理廠采用活性氧消毒工藝的變更。