淺析二氧化氯在飲用水消毒中的應(yīng)用

1、淺析二氧化氯在飲用水消毒中的應(yīng)用摘要：在現(xiàn)如今的水廠的消毒工藝之中，氯消毒一直都是 非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，但是在水資源不斷加劇以及水質(zhì)監(jiān)測(cè)技術(shù) 逐漸提高的背景之下，在發(fā)現(xiàn)部分源水經(jīng)過氯氣的消毒之 后，在其水中檢測(cè)出了三氯甲烷等多種致癌或可誘發(fā)癌變的 有機(jī)物，這會(huì)使得人們對(duì)于氯消毒的安全性產(chǎn)生了質(zhì)疑。本 文主要介紹了二氧化氯在飲用水水廠消毒中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：水廠消毒；二氧化氯；應(yīng)用中圖分類號(hào)：tu991文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a引言在世界的歷史之中，氯消毒已經(jīng)有百年的悠久歷史，其 主要就是將其應(yīng)用在滅殺水中的病毒、微生物以及細(xì)菌。但 是，近年來人們發(fā)現(xiàn)氯會(huì)和水中的一部分有機(jī)物質(zhì)發(fā)生反 應(yīng)，從而就會(huì)產(chǎn)生一部分對(duì)于人

2、體來說，有害的氯苯和三氯 甲烷等有機(jī)物。這些物質(zhì)對(duì)于人體是一種長(zhǎng)期性危害，成為 了世界人民廣泛關(guān)注的焦點(diǎn)話題，各個(gè)國家的政府開始尋找 可以替代氯進(jìn)行消毒的物質(zhì)。1、消毒劑的選擇1. 1、二氧化氯與氯氣的比較在水處理的消毒劑之中，氯氣的應(yīng)用已經(jīng)有了數(shù)百年的 時(shí)間，但是因?yàn)楝F(xiàn)如今水質(zhì)惡化現(xiàn)象嚴(yán)重，也引發(fā)各種健康 問題，該類問題也就相應(yīng)的引起了人們的廣泛關(guān)注，所以氯 氣的替代品也就很好的得到開發(fā)。依據(jù)現(xiàn)有的研究，我們發(fā) 現(xiàn)了二氧化氯的各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)如下：優(yōu)勢(shì)：（1）二氧化氯是可以直接性的作用在水中的天然 有機(jī)物，和發(fā)生反應(yīng)的生成的有機(jī)氯化物，可以在很大程度 之上有效地降低在消毒之后產(chǎn)生消毒副產(chǎn)物。（2）二

3、氧化氯 具有良好的不溶性，不會(huì)溶解在水中，也就是在消毒殺菌的 過程之中不會(huì)對(duì)水的氨氮濃度與酸堿度所造成的影響。（3） 二氧化氯可以有效的消除水中的酚類、硫化物以及藻類，其 對(duì)于該類問題的處理比氯氣效果好得多。（4）二氧化氯對(duì)于 水中病毒的處理效果要比氯氣好得多。通過這部分均可以了 解到二氧化氯的綜合指標(biāo)要比氯氣強(qiáng)很多，但是相應(yīng)的起也 存在缺點(diǎn)以及不足：（1）其成本要比氯氣高很多，依據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)顯示， 氯消毒的成本每噸在0. 006元，然而二氧化氯的成本則是每 噸0. 03元。（2）在檢測(cè)的手段之上，二氧化氯還不是很完 善，因?yàn)槠浞治鰴z測(cè)的過程比較復(fù)雜，所以對(duì)于此操作的管 理水平與相應(yīng)的有比較高

4、的水平要求。（3）假使二氧化氯投 入過量就會(huì)形成亞氯酸根，現(xiàn)今對(duì)于其毒理學(xué)好沒有完全的 認(rèn)識(shí)。1.2、二氧化氯使用條件依據(jù)二氧化氯的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及其本身的特性，主要可以應(yīng)用到以下四種情況中： 地下水源猛、鐵含量比較高二氧化氯不僅僅是對(duì)于有機(jī)物以及病菌具有良好的去 除效果，與此同事在去除水中鐵、猛的效果之上也要比氯氣 強(qiáng)，特別是對(duì)于猛的去除效果，更是氯氣所不能及的。但是 現(xiàn)今水廠之中還未從根本上來將水中的鐵、猛完全去除。所 以，二氧化氯的使用應(yīng)該得充分的考慮到水質(zhì)要求與水源的 情況，通過綜合分析來確定選擇出來氯氣還是二氧化氯作為 消毒劑。 水源氨氮含量以及酸堿度較高二氧化氯在水中的存在形式和氯氣不同

5、的是其是以分 子形式存在的，不會(huì)發(fā)生水解的情況，因此對(duì)于水中的ph 值影響要比氯氣小，且還不會(huì)受到水中酸堿度的影響。我國 水源一般氨氮含量均比較高，傳統(tǒng)的氯消毒為了充分的保障 消毒的效果則就得相應(yīng)的加大氯氣量，但是必須得注重投入 量，其中過大的氯氣投入量就會(huì)逐漸的加大氯化的副產(chǎn)物， 該矛盾一時(shí)很難的得到解決，然而二氧化氯的使用咋就可以 很好的將該類矛盾徹底的解決。 影響水源色、嗅、味的物質(zhì)很多水廠都是以水庫以及湖泊為水源，該類水源中水體 會(huì)出現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象，而導(dǎo)致藻類反之過量，藻類以及植物 在腐爛后水體中的放線菌就會(huì)大量的反之，從而改變了水質(zhì) 的色澤以及味道。這類水源采用二氧化氯消毒的效果從實(shí)

6、際 研究中發(fā)現(xiàn)，要高于氯氣消毒效果。 有機(jī)物污染水源由于工業(yè)的發(fā)展，很多地表水源會(huì)受到工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中 產(chǎn)生的廢物的直接污染，因而水質(zhì)惡化，加之很多地表河流 受到生態(tài)影響，其年徑流流量變化不穩(wěn)定，因而在枯水期時(shí) 地表水源中有機(jī)物以及硫化物、酚類指標(biāo)超標(biāo)嚴(yán)重。2、殺菌消毒的作用二氧化氯不會(huì)發(fā)生水解歧化反映，即不會(huì)和水發(fā)生化學(xué) 反應(yīng)，因此在穩(wěn)定性上較為理想。由于其自然狀態(tài)下幾乎都 是游離單體狀態(tài)，因此也不存在二聚或者是多聚狀態(tài)，所以 其在水中的擴(kuò)散和滲透能力都很強(qiáng)，其氧化性比氯的氧化性 高出2. 6倍，尤其是在低濃度的二氧化氯溶液中，二氧化氯 分子在水中的擴(kuò)散速度十分明顯。由于二氧化氯特殊的化學(xué) 性

7、質(zhì)，它的殺菌作用不會(huì)受到外界酸堿值的影響，因此二氧 化氯能夠適用于酸堿值在3. 09. 0的水中3、二氧化氯的制取工藝3. 1、氯酸鈉工藝采用氯酸鈉和鹽酸為原料進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)式如下：nac103+2hcl=c102+l/2c12+nacl+h20對(duì)于該工藝來說，其中最大的缺點(diǎn)就是在產(chǎn)生二氧化氯 的同時(shí)好大約占到的了二氧化氯產(chǎn)量一半的氯氣發(fā)生。相關(guān) 實(shí)驗(yàn)充分的表明，二氧化氯的有效轉(zhuǎn)化率通常在50%左右， 且受到的鹽酸濃度與反應(yīng)溫度的影響。要提高二氧化氯的轉(zhuǎn) 化率，務(wù)必要保持加大鹽酸的過剩量與比較高的反應(yīng)溫度 （約70°c），但是這是又會(huì)在很大程度之上使得副產(chǎn)物氯氣產(chǎn) 率的提高，最終使得

8、反應(yīng)產(chǎn)物中氯氣的含量加大。3.2、亞氯酸鈉工藝亞氯酸鈉工藝主要有以下兩種： 亞氯酸鈉加鹽酸工藝反應(yīng)原理：5nac102+4hcl=4c102+5nacl+2h20該工藝具有不需要加溫、產(chǎn)物中二氧化氯純度高達(dá)95% 之上、設(shè)備容易操作且易于維護(hù)、工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。國外的 小型二氧化氯發(fā)生器一般采用的就是此反應(yīng)原理，如美國的 f&p公司、德國的prominent均有相應(yīng)產(chǎn)品，我國采用的是 亞氯酸鈉產(chǎn)生二氧化氯的發(fā)生器也都以此工藝為基礎(chǔ)。 亞氯酸鈉加氯氣工藝反應(yīng)式為：2nac102+c12=2c102+2nacl對(duì)于部分水廠而言，操作簡(jiǎn)單、使用安全是選擇二氧化 氯設(shè)備的主要因素，而工藝中所含有

9、的加氯系統(tǒng)無疑會(huì)增加 系統(tǒng)的復(fù)雜程度，加大設(shè)備投資和管理難度，因此對(duì)中、小 型水廠并無優(yōu)勢(shì)。首先，從反應(yīng)式中我們可以看出，用氯氣取代鹽酸，使 得亞氯酸鈉的有效轉(zhuǎn)化率提高，降低了運(yùn)行成本，且在很大 程度之上避免了濃鹽酸在儲(chǔ)存、輸送以及投加的過程之中對(duì) 操作環(huán)境的影響，更容易提高設(shè)備運(yùn)行的自動(dòng)化程度。其次，該工藝可以充分的依據(jù)其實(shí)際的需要來單獨(dú)的投 加氯氣，或者是單獨(dú)產(chǎn)生二氧化氯，可以在最大限度之上完 全地適應(yīng)水廠源水水質(zhì)的變化要求。對(duì)于一部分的水廠。特 別是以地表水為水源的水廠，一般通常水質(zhì)隨季節(jié)的變化而 變化，在處于豐水期的水質(zhì)較好，這時(shí)也就相應(yīng)的采用氯氣 消毒即可達(dá)到處理要求；然而在枯水期或

10、者是由于其他原因 造成的水質(zhì)變差的時(shí)候，再使用二氧化氯進(jìn)行消毒，或者二 氧化氯和氯氣的聯(lián)合使用，可取得最佳的環(huán)境與經(jīng)濟(jì)效益。第三，隨著我國相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的逐步健全，二氧化氯 在我國大型水廠的應(yīng)用必將得到推廣。但對(duì)已建有氯氣消毒 的水廠來說，就存在著是設(shè)備改造還是設(shè)備更新的問題。第四，采用此工藝生成的二氧化氯的ph值接近中性， 可以較長(zhǎng)時(shí)間保存而不發(fā)生歧化反應(yīng)，因此可以通過中間儲(chǔ) 存箱實(shí)現(xiàn)一臺(tái)設(shè)備設(shè)置多個(gè)投加點(diǎn)。4、自動(dòng)化控制問題二氧化氯是通過兩種藥劑的現(xiàn)場(chǎng)反應(yīng)來制取，要想準(zhǔn)確 投加，必須對(duì)兩種藥劑進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)量和配比才能實(shí)現(xiàn)。否則, 會(huì)因?yàn)榕浔炔划?dāng)而引起二氧化氯產(chǎn)率降低，副產(chǎn)物比率增 加，降低消毒效果。嚴(yán)重時(shí)，會(huì)出現(xiàn)單藥劑投加而完全失去 消毒效果并污染水質(zhì)。目前，我國二氧化氯發(fā)生器在水廠中 應(yīng)用多采用自動(dòng)控制的方式，即根據(jù)待處理水的流量自動(dòng)按 比例投加和根據(jù)出廠水的余氯含量自動(dòng)控制二投加量?jī)煞N 控制方式。結(jié)束語氯消毒是我國水處理中最重要的工藝環(huán)節(jié)，但是目前水 環(huán)境變化以及檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展環(huán)境下，氯消毒已經(jīng)不能滿足 人們對(duì)于水質(zhì)的要求。在一些經(jīng)過氯消毒后的水中，人們通 過監(jiān)測(cè)竟然發(fā)現(xiàn)了一些有機(jī)氯化物，能誘發(fā)癌變的物質(zhì)，這 些物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)開始讓人們正視氯消毒在水處理中的應(yīng)用安 全性問題。從上世紀(jì)開始