氯消毒一直是给水处理工艺中必不可少的一个环节，但随着水源污染的加剧及水质监测技术的提高，发现某些源水经氯气消毒后，在其出水中检测出了三氯甲烷等多种致癌或可诱发癌变的有机物，这使人们对氯消毒的安全性产生了怀疑。欧、美等国从20世纪70年代开始对替代氯消毒的其他消毒剂进行了深入研究，认为二氧化氯是其中性价比最优的一种［1］。
目前，二氧化氯已在欧美数千家水厂得到应用，而我国在这方面起步和发展较慢，从20世纪90年代以后才开始在一些中、小型水厂中加以应用。从二氧化氯本身的优势以及在解决由水源污染而造成的水质问题上所具的作用来看，二氧化氯在我国饮用水处理中的应用已逐渐引起了人们的重视，二氧化氯作为水厂的常规可选消毒剂在我国的推广也是必然的趋势。
1 二氧化氯与氯气的合理选择
1.1 二氧化氯与氯气的比较［2］
氯气作为一种成熟的消毒剂已有百年的应用历史，但近年来由于源水水质的恶化，氯消毒所引发的环境健康问题越来越引起人们的重视，氯消毒替代品的研究也越来越深入。在可选的新型消毒剂中，二氧化氯由于其高效、易得且具有持续的杀菌效果而成为首选的替代物之一。综合现有的研究成果，二氧化氯与氯气相比具有的优、缺点见表1。
由表1可以看出，二氧化氯作为消毒剂的综合指标要高于氯气，但二氧化氯也存在着相应的不足和缺点。因此，二氧化氯工艺的选择必须考虑它的最佳使用条件，才能取得良好的处理效果和经济效益。
表1 二氧化氯的优势与不足
二氧化氯所具有的优势
二氧化氯的不足
①二氧化氯能直接氧化水中的腐殖酸(HA)或黄腐酸(FA)等天然有机物，不与其形成三卤甲烷等氯化物，能大大降低消毒后水中三卤甲烷(THMS)等氯消毒副产物。
②二氧化氯在水中不发生水解，不与水中的氨氮反应，因此其杀菌效率不受水中pH值和水中氨氮浓度的影响。
③二氧化氯能有效地氧化去除水中的藻类、酚类及硫化物等有害物质，对这些物质造成水的色、嗅、味等具有比氯气更佳的去除效果。
④二氧化氯能有效杀灭水中用氯消毒效果较差的病毒和孢子等。
①消毒成本高。据资料报道，氯消毒的成本约为0.006元/t，二氧化氯消毒为0.03元/t，两者相差近5倍。
②二氧化氯的检测手段还不完备，分析检测较复杂，相对的操作管理水平也要求较高。
③二氧化氯的过量投加会在水中形成大量的亚氯酸根，对亚氯酸根的毒理学认识，目前仍处于研究阶段。
1.2 二氧化氯的最佳使用条件
任何一种消毒剂都有其最佳的使用条件。在我国，二氧化氯在水厂中的应用仍处于探索阶段，相应的标准和规范还未建立，因此在消毒工艺的选择上仍存在盲目的行为。根据二氧化氯所具有的特性及在一些水厂的应用实践，笔者认为二氧化氯应主要应用于以下4种情况：
①受有机物污染的地表水源
由于工业污染的加速，地表水源水质不断恶化，再加上有些地表河流的年径流量变化较大，造成枯水期水源中各种有机物、酚类、硫化物的指标严重超标。例如我国北方某城市，以黄河水为水源，在冬季枯水期用氯消毒时，水厂出水中常含有一种较强的氯酚气味，并且水的口感变差；当采用了二氧化氯进行消毒后，水中气味和口感得到明显改善。上海自来水公司在对黄浦江和长江水源的工艺研究中也得出二氧化氯与有机物不生成卤代烃，与氯消毒相比，水中氯仿含量可降低45%～62%，可以大大消除三氯甲烷等副产物的产生量。
②藻类、真菌造成的含色、嗅、味的水源
对一些以湖泊、水库为水源的水厂，水体富营养化而引起的藻类过量繁殖，以及部分藻类和植物腐烂后所导致的放线菌大量滋生，都会引起水质色度增高并含有异味。对这类水源采用二氧化氯作为消毒剂，或作为可选择的消毒剂，则比氯气具有更大的优势。据资料报道，比利时的Yvoir水厂和Taifer水厂采用二氧化氯来控制水中由于放线菌大量滋生而产生霉味(musty odor)和泥炭味(peaty)，具有明显的效果。山东滨州某县级水厂的水源为水库蓄积的黄河水，在夏季常产生大量的藻类，使水体颜色呈棕色，并有一种刺激性气味，细菌指标严重超标。采用二氧化氯消毒后，出水水质无嗅、无味，各项指标都达到了国家饮用水标准。
③pH值和氨氮含量较高的水源
与氯不同，二氧化氯在水中以分子形式存在，即使在稀溶液中也不发生水解，因此其消毒效率不像氯气那样随pH值的变化而变化。另外，二氧化氯不与氨氮反应生成低效率的氯胺，在高氨氮含量的条件下仍保持较高的杀菌效率。我国很多水源中氨氮值常常偏高，如果用氯气进行消毒，氯气的投加量会加大，投氯量的增大又导致出水中氯化副产物THMS的急剧增加，形成一个很难解决的矛盾，而二氧化氯则是解决这一矛盾的最佳选择。
④较高铁、锰含量的地下水源
实验证实，二氧化氯对水中铁、锰的去除效果要好于氯气，尤其是对水中锰的去除效果更佳。但在水厂中单独使用二氧化氯进行铁、锰的去除还未见报道。
综上所述，二氧化氯与氯气的优化选择应根据源水水质及处理要求而定。对一些污染较重的源水，采用二氧化氯作为滤前预氧化剂，而出水仍用氯气消毒的联合工艺(见图1)则更具有推广价值。据报道，这种工艺可使三卤甲烷(THMS)的生成量减少50%～70%，而且处理成本较低。
