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摘要：利用研制的电极电解水产生强氧化剂，进行杀灭微生物、除铁改善水箱中水质的实验。结果表明，水流单程通过处理，杀菌率＞99％，电耗≤0.1kWh/m³；除铁率＞99％，电耗≤0.08kWh/m³。通过检测水中溶解氧含量的变化确认杀藻效果。循环处理水箱中的水，水中总铁含量从14mg/L降至≤0.3mg/L，细菌总数从10⁴个/mL降至≤30个/mL。用处理后的水冲洗小便池，消除了尿垢。

关键词：水处理 电化学 杀菌 除铁

  

　　Abstract:Experiments of water treatment for killing mocrobe and removing iron to improve the quality of the water in water tanks were conducted using a strong oxidizing agent produced during electrolysis of water by a self-develped electrode．The results showed that by once - through treatment of water flow，bacteria killing rate was ＞ 99％ with electrical power consumption ≤ 0.1 kWh/m³，and iron removal rate was ＞ 99％ with electrical power consumption ≤ 0.08 kWh/m³．The algae removal effect was examined by measuring the dissolved oxygen content in the water．With cyclic treatment of water in water tanks，the total iron content in the water dropped from 14 mg/L to ≤ 0.3mg/L，and the total number of bacteria from 10⁴ cfu/mL to ≤30 cfu/mL．When the treated water was used in flushing urinal，urinous scale was eliminated．

　　Key words:water treatment；electrochemistry；bacteria killing；iron removal

  

　　随着社会经济的发展和生活水平的提高，城市居民对用水质量的要求日益增高，但工业化生产排放的废水对水源的污染也越来越大。按传统的自来水处理方法，只有增大加氯的剂量。由于水中有机物含量增加，这样做难免会产生“三致”物质。而且，即使投入更多的氯，也难以保证在管道末梢的余氯值大于0.05mg/L，往往发现建筑物的供水管道和屋顶水箱中细菌和藻类滋生的现象。微生物分泌的粘液吸附水中杂质，淤积在管壁上形成粘泥层，增加对水流的阻力；在粘泥覆盖下，管道表面因贫氧形成浓差电池，引起管壁锈蚀，使流出的水发黄带铁腥味。对此，我们在实验的基础上，在建筑物的水箱处增加一级电化学水处理，可以起到杀菌、杀藻、除铁的作用，有效地改善了水质。该方法不需添加化学药剂，无二次污染，可以根据水质调节用电量。

1.1 作用机理
　　根据电解的原理，研制的阳极，以钛板或钛棒为基体，用高温热解氧化法在表面生成含铱等贵金属氧化物的涂层。该电极在电解过程中自身不溶解，催化产生具有极强杀生能力的活性物质，如OH自由基、初生态O、H₂O₂和O₃等活性氧；水中存在的氯离子，被激活成ClO₂、HClO、ClO^-等活性氯协同杀菌。微生物表面带负电，在电场力的作用下向阳极迁移。电极与水的界面存在的双电层电场强度较高，如微生物被电场吸引或随水流冲进双电层，会因触电致死，用电杀菌具有广谱性的杀菌效果，不会产生耐药性；产生的H₂O₂和余氯赋予水体持续抑菌的能力。
1.2 实验装置和实验方法
　　根据上述工作机理，研制出杀菌灭藻电水处理器，有平板型和圆柱型两种型式，结构如图1所示。阳极采用有表面涂层的钛板或钛棒，阴极采用不锈钢。水流从处理器的下部流入，上部流出，额定流量为1m³/h。两种形式处理器的阳极面积相同，平板型耗电量较低，圆柱型强度较高。检验杀菌效果的组合实验装置如图2所示，水箱容积1.0m³带搅拌器；水流由离心式水泵提供，用流量计控制流量。

实验用水为配水，自来水经活性炭过滤后流入水箱，加人自行培养的细菌并搅拌均匀，原水细菌总数在10⁶个/mL左右。过滤水经邻联甲苯胺方法比色确认无余氯。培养菌种从自来水中采取。
　　水流一次通过处理器，在处理器进、出口处用无菌瓶取水样，立即检测，用标准平皿法37℃培养48h后计算细菌总数。
1.3 实验结果与讨论
　　水流单程通过处理，消耗的电功率与杀菌效果的关系如图3所示。由图3可见，很小的电功率即可产生杀菌效果，随着电功率的增大，杀菌率迅速提高，在电功率50W左右杀菌率达到99％以上，折合成每立方米水耗电0.05kWh。如果采用循环处理的方法，使处理器中没有耗尽的杀菌性活性物质在管道和水箱中继续起作用，可以节约更多的电能或处理更多的水量。

　　杀藻实验用水取自池塘水，pH7，水中藻类总量约1.8×10⁵个/mL，种类为绿藻（小球藻、栅列藻等），也有蓝藻（螺旋藻、微囊藻等）。实验在图2所示的实验装置上进行，原水注入水箱后搅拌均匀。水流量0.5m³/h，电流密度2－6mA/cm²。水流单程通过处理器，在出水口处取水样检测处理效果。因为处理后死藻的叶绿素短期不褪色，显微镜下无法直接判断藻体死活，所以采用监测水中溶解氧浓度变化的方法判断杀藻效果。藻类白天因光合作用产生氧气使水中溶解氧含量增高，晚上则呼吸消耗溶解氧。
　　在处理器的出水口取水样，分别盛于500mL的有塞广口瓶中，静置于室内朝阳的桌上，定期测定水中溶解氧。实验结果如图4所示。图中显示，未经处理的水样溶解氧浓度昼夜波动大于3mg/L，而灭藻后的水样溶解氧浓度不断降低，之后趋于不再变化，这表明藻类因光合作用功能的丧失而逐渐死亡。死藻一方面不产生氧气，另一方面残存的呼吸作用消耗水中的氧。