紫外强化氯消毒协同作用机理研究

氯消毒不能满足优质饮水标准对杀灭高抗性病菌和控制消毒副产物的双重需求。如增加投氯量强化消毒，将导致消毒副产物含量升高。紫外光强化氯消毒能够产生几倍于单独氯或紫外光消毒的协同作用，实现"低投量，高灭活"目标，在保证高效消毒的同时控制消毒副产物生成量。由于消毒剂相互作用反应复杂，使用方式显著影响协同效果。为了更好地发挥协同效能，在实际中灵活应用，需要进行协同作用机理研究，而反应历程研究是进行协同作用机理研究的前提和关键。本项目采用分子生物学与化学反应历程相结合的研究方法，先查明紫外光子与氯的反应模式及中间产物，通过消毒动力学分析各种消毒剂和中间产物对消毒效能的贡献，采用分子生物学手段分析灭活方式，深入研究协同作用发生机理。本项目有助于深刻理解紫外光催化氯消毒协同作用机制，丰富消毒领域研究方法和科学内涵，为指导工艺设计、运行提供直接理论基础，有重要的理论价值和实际意义。

本文主要研究了在不同紫外照射剂量下，IHSS HA, IHSS NOM及多种水样加氯（胺）消毒后余氯（胺）的衰减规律，运用滴定、荧光光谱等分析手段，探索引起该衰减动力学规律的内部原因，并以大肠杆菌作为研究对象，通过ICP-AES分析手段探索和分析产生灭活协同作用的原因。. 滴定结果表明，不同的水样在相同紫外照射剂量下，其氯（胺）消毒过程中具有不同的衰减规律，而相同的水样在不同剂量的紫外照射下，其氯（胺）消毒过程中也具有不同的衰减规律。通过荧光光谱分析发现，其明显增大的荧光强度以及特征荧光峰的蓝移表明，氯（胺）在消毒反应中能选择性的去除活性芳香环以及把NOM分子分解成更小的分子碎片。. 而通过ICP-AES分析手段发现，在单独紫外消毒和氯消毒的过程中，大肠杆菌含铁量并未发生明显变化。而在紫外照射后的氯消毒过程中，大肠杆菌含铁量明显上升，表明紫外照射会导致大肠杆菌体内的铁元素平衡被打破从而造成其过量吸收体外的铁元素。而在单独紫外消毒过程中，外加亚铁溶液会导致大肠杆菌含铁量的升高则进一步说明紫外照射会导致大肠杆菌在铁元素平衡被破坏后对铁元素的过量吸收。当大肠杆菌在受到紫外照射而过量吸收额外加入的铁元素后，后续氯消毒过程中的灭活协同作用进一步增强。这说明因紫外照射所导致的大肠杆菌体内铁元素过量吸收而增加的对氯消毒剂的敏感性，是紫外强化氯消毒协同作用的原因之一。