水中生物战剂的去除技术新进展

水中生物战剂的去除技术新进展摘要本文结合核化生等现代化战争威胁的现实以及近年来水处理技术的新进展，结合国内外研究的现状对去除水中生物战剂污染达到水的净化标准要求提出了一些建议，并对我军现行的一些摘要本文结合核化生等现代化战争威胁的现实以及近年来水处理技术的新进展，结合国内外研究的现状对去除水中生物战剂污染达到水的净化标准要求提出了一些建议，并对我军现行的一些去除水中生物战剂的装置做了简要的介绍。关键词水处理;生物战剂;膜分离技术生物战剂是一种对人和动物以及植物有一定的伤害作用且具有作战使用价值的毒素和致病微生物。一般具有致病力强，稳定性好，容易大量生产的特点，其必须具备能在水中存活且能经水传播疾病两种性能。常见的可用作生物战剂的有细菌、真菌、病毒、立克氏体、衣原体、毒素等，如鼠疫、炭疽、霍乱、伤寒、球孢子菌、黄热病病毒、Q热立克次体、肉毒毒素、T-2毒素等数十种。生物战剂可以以气溶胶、带菌昆虫或者生物以及食物的形式甚至直接通过冷冻干燥细菌或毒素污染水源来发挥其作战杀伤功能。其致病性一般表现在常通过多种途径导致疾病的发生继而引起相应的严重临床症状，严重时可导致疾病的暴发流行1。推荐期刊：工业水处理主要报道工业废水、工艺用水、循环冷却水、锅炉水、市政污水、海水淡化等的水处理技术动态、研究报告、专题述评、经验总结、科学管理及行业快讯等。读者对象主要是从事水处理工作的科研、设计、教学、生产、管理等单位的专业技术人员。1传统的水中生物战剂常用去除技术去除水中生物战剂传统的常用方法主要为煮沸，混凝、过滤、氯化，超氯消毒以及综合处理法。(1)煮沸消毒：一般细菌、病毒至少应煮沸15min以上，若为芽孢或者毒素则煮沸时间应在60min以上。(2)混凝、过滤、氯化：先用混凝剂沉淀后加含氯消毒剂消毒，再用活性炭吸附余氯后进行过滤。(3)超氯消毒：对于一些难以杀灭的细菌芽孢等则采取超氯消毒法，即对细菌芽孢加氯量按300mg/L计算，接触15min左右，若为非芽孢类菌加氯量则为2530mg/L，接触30min后水中游离余氯的浓度不得低于5mg/L，再对饮水进行经脱氯处理后饮用2。2水处理新技术在去除水中生物战剂中的应用2.1膜分离水处理技术的引入生物战剂污染的水由于致病物质涵盖范围广，包括细菌、病毒、毒素等，而水中的生物战剂由于本身难以去除且我军经研究后制定的严格饮用水卫生标准，传统的煮沸、吸附、消毒剂使用的方法已经无法满足水中生物战剂污染物的去除标准，而饮用水对维持人体健康，保证军事活动至关重要。士兵在没有得到充足补水的条件下，极易导致中度至重度的脱水，将导致身心健康严重损害并极大影响作战表现。为保障现代化战争的士兵饮用水的安全与卫生，尤其在士兵面临核化生袭击后饮水安全问题，水处理工作者逐渐在处理工艺方面选择最新最先进的工艺即膜分离技术，膜分离技术是一种以压力为推动力、利用不同孔径的膜进行水与水中颗粒物质(如离子、分子、细菌、病毒、沙粒等)筛选分离的技术，膜分离技术包括微滤、超滤、电渗透、纳滤、反渗透，电渗析和反渗透的分离下限可达到0.0001m，可分离出全部无机物、消毒副产物、合成有机物、包囊、细菌、病毒等，其中纳滤膜在去除水中致癌、致畸、致突变等三致物以及总有机碳(TOC)方面有着高效且能保留对人体健康有益的矿物质和省能耗等特点3-5。2.2纳滤组合工艺在去除水中生物战剂的使用由于反渗透技术在水处理中存在会去除一些对人体有益的矿物质离子等问题，因此纳滤组合常规氯消毒法在水中生物战剂的方法受到了相关研究者的注意。在一项关于TS40和TS80型的纳滤膜及ACM1反渗透膜在脱除水中无机盐、氨基酸、生化需氧量、化学需氧量、细菌、病毒等的实验中，纳滤膜与反渗透膜对水中TOC的去除率达到90%以上，但纳滤膜与反渗透膜相比可以保留一些必要的Ca2+等有益的无机盐离子，因此在去除水中生物战剂的工作中应首选纳滤膜。在采用类炭疽杆菌芽孢及其繁殖体观察净水装置的效果实验中发现先加三合二消毒剂，使其在水中有效氯浓度为50mg/L，作用20min后，开启纳滤净水装置处理后均不再有试验菌的检出。综合以上研究发现，纳滤组合技术在去除水中生物战剂方面有良好的应用前景6-7。2.3高压脉冲放电等离子体技术在水中生物战剂去除中的作用近年来，高压脉冲放电等离子体技术在水的深度处理方面受到人们的日益关注，高压脉冲放电等离子体技术是综合了高能电子束辐射氧化、紫外光照射、臭氧氧化和活性自由基物质的作用机制，不会造成水的二次污染等优点，能有效地规避含氯消毒剂使用后水中尚存在消毒副产物的缺点，因此是一种清洁的处理工艺。具体的消毒机制在由脉冲电源提供高压的情况下，放电电极间含有水雾的气体放电产生等离子体，这些生成物与水雾充分接触，产生四种效应：一是放电产生的臭氧包围水的雾珠后可充分溶于水，对水起超氧化作用;二是放电产生的某些自由基充分溶于水，可与水中的某些有毒物质反应或促进反应;三是放电产生的载能电子直接轰击水雾中的某些物质，使分子断链或离解成小分子;四是放电产生的紫外光照射水雾起杀灭细菌及提供某些物质反应的外部激励源的作用，所以高压脉冲放电等离子体技术在水中生物战剂去除中有着很好的应用前景8。2.4零价铁在病毒污染的水中的应用病毒由于体积小、机动性高、耐氯化和过滤等特点导致水工作者面临解决控制水中微生物病原体和处理残留消毒副产物这一矛盾的问题，零价铁被用来处理有机和无机污染物已经有很长一段时间，但是零价铁对水中生物战剂的去除能力才引起了人们的关注，在一项应用phiX174和MS-2型病毒测含有零价铁流动式吸附装置的去除效果中发现大多数病毒被铁以灭活和不可逆吸附的方式去除。因此铁的应用可以减少人们对含氯消毒剂的应用以及消毒副产物难处理的问题，具有良好的应用前景9。3我军研制的水中生物战剂去除装置在前期大量的研究基础上，我军逐渐开始了去除水中生物战剂装置的研制，目前投入使用的有单兵多功能净水器、三防;净水袋、氯化、碱化、吸附、混凝沉淀、活性炭和离子交换树脂过滤综合处理法以及有三防;净水功能的野战给水净化车3。其中氯化、碱化、吸附、混凝沉淀、活性炭和离子交换树脂过滤综合处理法以及三防;净水袋对炭疽芽孢、肉毒毒素污染的水处理后能达到军队战时饮用水卫生标准的要求10。野战给水净化车是我军或外军所研制的野战给水净化车，工艺上多是先经预处理(混凝、过滤)、再采用电渗析、反渗透、离子交换、蒸馏、活性炭过滤、氯消毒等方法11。通过净水车上述处理，一般均可将三类战剂去除。EFY99型车载式三防;饮水保障方舱，包括混凝沉淀、过滤、活性炭吸附、精滤和反渗透装置。战时，经该净水方舱净化后的饮水，检验达到战时饮水卫生标准后可直接饮用。单兵多功能净水器由过滤筒和手动加压泵组成。过滤筒中装有滤料和中空纤维超滤膜，滤料用于净化水中放射性污染物和化学毒剂，中空纤维超滤膜用于去除生物战剂和水中部分悬浮物，每一滤筒可净水20L。参考文献1李鑫，吴慧云，黄志松，等.生物战剂检测技术及其研究进展J.军事医学，2014(4)：312-316.2杨敏.美军净水装备及技术发展综述J.给水排水，2010，36(12)：125-130.3徐强，周宁玉，谢朝新，等.美军ASPEN1000DM净水装置对我军反渗透野营供水装备研究的启示J.后勤工程学院学报，2005，21(4)：76-79.4朱鋆珊，马平，郭丽.膜分离技术及其应用J.当代化工，2017(6)：1193-1195.5陈明.膜分离技术在垃圾渗滤液处理中的应用J.低碳世界，2017(3)：36-37.6何忠，王志良，杨绍贵，等.基于纳滤、反渗透膜工艺的饮用水安全研究J.环境科技，2016，29(2)：29-31.7张显球，侯小刚，张林生，等.面向软化水处理的纳滤膜分离技术J.膜科学与技术，2016，26(2)：64-67.8田一平，周新颖，袁晓莉，等.强电离放电等离子体在应急净化饮用水中的应用J.高电压技术，2017，43(6)：1792-1799.9YouY，HanJ，ChiuPC，etal.RemovalandinactivationofwaterbornevirusesusingzerovalentironJ.EnvironSciTechnol，2005，39(23)：9263-9269.10刘帅，周宁玉，谢朝新，等.便携式正渗透净水袋原理样机的耐用性能研究J.环境科技，2015(4)：33-37.11付勇，黄尉初，苏静静，等.便携式野战给水装置的研制J.实用医药杂志，2012，29(12)：1115-1116.