近年来，电化学消毒在海水净化及一些小型饮用水处理中得到重视。电化学消毒主要是依靠电场作用，通过电化学反应装置对水中细菌等进行杀灭去除。根据其作用原理，电化学消毒大体上可以分为直接电氧化消毒、间接电化学消毒与电磁消毒等三类。

　　消毒是饮用水处理过程中的环节，也是保障供水水质安全的重要屏障。随着饮用水中消毒副产物的检出及其对人体健康负面影响的证实，控制消毒过程产生的有毒有害副产物生成量也成了保障饮用水质安全、控制水质健康风险的重要问题。控制消毒副产物的生成主要有如下途径：强化去除消毒副产物前驱物;通过调控反应;采用替代消毒剂或新的消毒工艺;去除已经生成的消毒副产物。在工程实际中，上述不同方法可以综合应用，从根本上控制消毒副产物生成量、保障饮用水化学安全性。

　　直接电氧化消毒是在一个装配阴极和阳极并通入直流电的电化学反应器中进行。当水流经这一电解反应器时，通过阳极的直接电氧化作用将水中的微生物杀灭。该消毒方法设备简单，不需要辅助装置，操作容易，杀菌效率比较高。

　　电极是直接电化学消毒方法的关键因素。所用的阳极应采用惰性材料，如金属钛、钌钛、石墨等，通电以后阳极不会溶出，具有较小的过电位。近年来，为了提高电氧化消毒的效率，人们研究了多种新型电极材料，特别关注电极对点氧化反应的催化作用，如涂覆的钛电极、银掺杂的二氧化铅电极等，都被证明在直接电氧化消毒中具有催化作用。

　　最近，作者所在的研究小组在研究电聚浮饮用水处理技术系统时发现，在电聚浮水反应过程中，不仅水中的悬浮颗粒物得到高效去除，而且水中的大肠杆菌和细菌总数也得到明显降低。这种效果除了颗粒物吸附与气浮去除和微生物的絮凝去除以外，证明直接电氧化也发挥了重要作用。

　　但直接电化学方法耗电量大，不太合适于大规模供水厂的消毒处理，而应用在小型水处理系统则具有一定的性。

　　间接电化学消毒

　　这种电化学消毒主要不是通过阳极直接氧化作用杀灭水中微生物，而是通过电氧化产生消毒剂进行间接的。基本的原理是：当水中含有氯离子时，在电化学氧化过程中，发生以下反应：

　　2Cl-=====Cl2+2e

　　Cl2+H2O===== HClO+HCl

　　HClO=====H++ClO-

　　产生的氯气、次氯酸离子等可以非常有效地杀菌消毒。在这一过程中，水中含有氯离子的量是非常关键的因素。一般情况下，水中的氯离子含量都不会太高，因而很难产生足够量的氯消毒剂满足水处理要求。所以在必要的情况下，可以加入少量的氯离子以提供足量的消毒剂前体物。

　　2004年清华大学刁惠芳等对低压直流电化学消毒的机理和适用性进行比较系统的研究。研究发现，当水中氯离子浓度为600mg/L，停留时间为15s时，杀菌效率可以达到99.9%。氯离子浓度是影响间接电化学消毒的重要因素，适当提高水中氯离子含量，可以提高杀菌能力。如当氯离子浓度增加到6000mg/L时，仅需反应5s，杀菌率即可达到5-log。

　　对于水中含有较高氯离子浓度的原水，采用间接电化学消毒是一种具有协同效应的方法。它在将水中氯离子氧化成为氯气或次氯酸盐并对水进行高效消毒的同时，也减少了氯离子的含量，对提高水质具有双重效果。

　　电磁消毒

　　电磁消毒是施加一定电流的情况下，产生电磁场效应并杀灭水中微生物的过程。近年来，国内外对电磁水处理消毒技术高度关注，产生了一系列新方法和新装置。其中变频扫频电磁水处理器，即是其中具有代表性的一种，经研究和生产实践证明，这种反应器对水中细菌具有较高的杀灭效果。

　　该水处理器的基本原理如下：

　　(1)强大的直流脉冲电流在高电平转入低电平瞬间，积聚在感应线圈的能量，由于电路的突然关闭，为了得以释放，在线圈两端产生反冲高压，使水管中感应的电压瞬间猛增，产生了一个很大的瞬间电流，大大提高了电磁场能量的传递效率。

　　(2)在电磁作用及水处理过程，伴随着多种物理、化学、电化学和生物反应，这些反应和作用都不是同一频率的电场驱动下产生，而是分别对应于某种频率的电场力作用下进行有效的反应。

　　(3)采用直流脉冲电磁场，即具有交流感应性能，又具有直流电场阴阳极的电离作用，还具有脉冲波冲击功能。这样在水处理的复杂过程中，使电磁场能量能以多种形式有效地参与各种物理、化学和生物的反应，提高了水处理效果。

　　变频扫频电磁水处理器运行时，自动地、周期性和规律性地产生各种频率的强大的直流脉冲电磁场。反应器的电磁杀菌作用，一般是通过与发生装置连接并经过缠绕在水管上的导线传递而实现的。在电磁场的作用下，水中产生极性离子。这些离子的微弱电能在反抗外加脉冲电场的过程中相互碰撞，从而得以消耗，其运动强度和运动方向因此被束缚。由于金属管壁接阴极，管内水体为阳极，水中的各个质点与管壁形成一个脉冲电场。在这个脉冲电场作用下，水中各种离子分别组合成脉动的正负离子基团，使之产生电极反应，形成易排除物质同时水体的pH、二氧化碳、活性氧及OH-等的含量也发生了变化。水在直流脉冲电场作用下，迅速发生微弱的氧化还原反应，在阳极区附近产生一定量的氧化性物质，这些氧化性物质与细菌及藻类作用，破坏其正常的生理功能，使细胞膜过氧化而死亡，达到杀藻灭菌的目的。

　　在这种脉冲电磁场作用下，还会产生一些列微弱的化学变化，在阴极区附近产生大量的钙镁碳酸盐微晶核，改变了结晶物的结构形态。由于脉动的离子集团的引力对水管管壁上的老垢和水中结晶物进行吸引。直流脉冲式微电脑水处理器，通过传感线圈在水体中感应出一系列脉冲正电压。由于金属管壁施加负极，这样在水体和管壁间发生了电极效应，使管壁内壁表面形成氧化保护膜，防止了管道的腐蚀，延长了管道的使用寿命。

　　目前研制出的变频扫频电磁水处理器主要有两种形式，一种是交流变频水处理器，另一种是直流脉冲水处理器。试验时，将金属导线分3组缠绕于原水管外壁，原水通过设备的作用时间在1s以内。对两种处理的杀菌灭藻效果的比较。可见，采用交流变频式水处理器的杀菌率为45%，而采用直流脉冲式水处理器对细菌去除率可达76%。这说明，直流脉冲式要比交流变频式的能量传递效率高，对水中的细菌具有更为有效的杀灭效果。

　　缠绕在管式反应器上的线圈组数对杀菌效果具有重要影响由表可以看出。在相同的水力停留时间条件下，采用2组和3组线圈的情况下，杀菌效果要比1组线圈好;当停留时间为5min时，采用2组绕线方式比其他2种绕线方式的处理效果要好;当水的管道中的停留时间为10min时，采用1组、2组和3组线圈对水中细菌的去除率分别为76%、89%和96%，增加线圈组可提高对细菌的去除效率;但当停留时间足够长，如15min时，3种绕线方式对细菌的去除率几乎没有区别。

　　表 不同停留时间、不同线圈绕组情况下对细菌的去除效率

　　在线圈组数相同的条件下，随着处理停留时间的延长，其杀菌效率提高。在原水含菌量>107时，采用1组绕线方式，当水中管中的水力停留时间为5min时，对水中细菌去除率小于31%，停留10min，总细菌的去除率可以达到76%以上;停留时间达到15min时，其杀菌率达到95%以上。

　　在原水总细菌数高的情况下，杀菌率较原水总细菌数少时高，这可能是水中含细菌密度大时，更容易受电磁场的作用所致。变频扫频式电磁水处理器对大肠杆菌有很好的去除效果，在原水大肠菌数为16000时，停留时间为15min，线圈绕组为2组的情况下，对大肠杆菌的去除率达到96%。

　　根据需要，变频扫频式电磁水处理器可以设置不同输出功率。但研究和应用表明，水处理器的输出功率对杀菌效果影响不大，当输出功率由12W增大到468W时，功率增大了39倍，但杀菌效率却基本相同。由此可见，在以杀菌为主要处理目的时，水处理器不需采用很大的功率便能达到较高的细菌去除效果。