高純二氧化氯消毒飲用水的工程應(yīng)用研究

1、高純二氧化氯消毒飲用水的工程應(yīng)用研究摘要：二氧化氯l2是一種性能優(yōu)越的飲用水消毒劑。本文將HLJ-I型l2發(fā)生器用于北方某地城市凈水廠的飲用水消毒，系統(tǒng)地研究了該發(fā)生器的產(chǎn)氣性能及高純對細(xì)菌、大腸菌群的殺滅效果，同時比擬了l2和液氯消毒時有機物的生成情況。試驗結(jié)果說明用高純l2消毒飲用水的各項指標(biāo)均滿足國家飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)；與液氯消毒的飲用水相比，其有機鹵代物含量明顯減少。關(guān)鍵詞：二氧化氯飲用水消毒StudyntheAppliatinfhlrineDixidetDisinfetDrinkingaterAbstrat：hlrinedixide(l2)isakindfdisinfetrfgdqual

2、ity.Inthispaper,aHLJ-Igeneratrfl2asusedtdisinfetdrinkingaterataatertreatentplantinthenrthfhina.Theperfranefthegeneratrandtherevalratefbateriuandlifrbateriaereinvestigateddetailedly.Atthesaetie,theategriesandquantityfrganisubstanefatertreatedithl2andl2arestudiedrespetively.Theresultsshedthatdrinkinga

3、tertreatedithl2aneettheNatinalDrinkingaterQualityStandard.paredithaterdisinfetedithl2,thenentratinfrganihalideasdereasedevidently.Keyrds:hlrinedixide;drinkingater;disinfetin.1引言飲用水氯消毒已有近百年歷史，但近年來，液氯消毒產(chǎn)生的鹵仿等有機鹵代物的潛在危害已引起世界各國的強烈關(guān)注和共識，用新型消毒劑替代液氯已勢在必行。研究已證明1,2，二氧化氯(l2)在廣泛pH范圍內(nèi)具有更好的消毒效果，其對細(xì)菌、病毒、藻類和浮游動物等微

4、生物的殺滅效果明顯優(yōu)于液氯；同時l2消毒不僅不產(chǎn)生有機鹵代物3，且對水中的酚類、苯胺類、硫醇類和Fe2+、n2+等有機和無機污染物均有很好的去除效果4，還有優(yōu)良的脫色除味性能，l2是可替代液氯的有效消毒劑之一5。2HLJ-I型l2發(fā)生器的根本構(gòu)造和發(fā)生方法2.1HLJ-I型高純l2的發(fā)生方法常用的l2制備方法有電解食鹽法和化學(xué)法，而目前化學(xué)法的應(yīng)用最為廣泛。我們開發(fā)的制備l2的新方法屬于化學(xué)法的一種，其主要原料是氯酸鈉Nal3、硫酸H2S4和一種復(fù)原劑。48Nal324H2S4復(fù)原劑48l212235H224Na2S4通過系統(tǒng)的試驗研究，得出了采用該方法制備l2的最正確工藝參數(shù)：復(fù)原劑2.65

5、%(/)；Nal325%26.6%(/)；硫酸60%62%(/)；反響時間30in；反響溫度60。與其它化學(xué)方法相比，其先進(jìn)之處在于選用的復(fù)原劑性質(zhì)穩(wěn)定、原料易得、無毒無害、價格低廉、使用方便。2.2HLJ-I型l2發(fā)生器的根本構(gòu)造HLJ-I型l2發(fā)生器主體采用連續(xù)式多級塔板構(gòu)造，還包括自動投藥系統(tǒng)、l2投加控制系統(tǒng)、自動溫控系統(tǒng)和自動排液系統(tǒng)以及控制器組成。其工作過程是先根據(jù)化學(xué)方程式推算出生成所需量的l2應(yīng)投加的三種原料的用量；然后通過精細(xì)計量泵將原料液準(zhǔn)確地注入到反響器中，反響生成的l2通過加氯設(shè)備被準(zhǔn)確地投加到濾后水中。3HLJ-I型高純l2發(fā)生器的性能研究3.1分析方法l2采用連續(xù)碘

6、量法6；細(xì)菌總數(shù)采用平皿計數(shù)法；大腸菌群采用多管發(fā)酵法。3.2HLJ-I型高純l2發(fā)生器的運行3.2.1穩(wěn)定性保持兩種反響液投加速度和反響條件相對穩(wěn)定，分別測定不同時刻水中l(wèi)2濃度并列于表1。從表1可以看出，只要保持兩種反響液投加速度和反響條件相對穩(wěn)定，不同時刻的l2投加濃度根本穩(wěn)定在預(yù)先設(shè)置的范圍。表1不同時刻水中l(wèi)2的濃度g/L(Table1nentratinfl2atdifferenttie)取樣時間inl2濃度g/LNal3混合液1.80L/h硫酸2.70L/hNal3混合液1.80L/h硫酸2.70L/hNal3混合液1.80L/h硫酸2.70L/h500.500.450.37120

7、0.680.470.412000.700.430.394000.700.450.393.2.2l2的收率l2收率即實際產(chǎn)量與其理論產(chǎn)量的比值。收率的上下直接影響到l2的消費本錢和制水本錢。試驗研究系統(tǒng)考察了最正確反響條件下、不同日期的l2收率，其結(jié)果見圖1。從圖1可以看出，在最正確反響條件下，l2的收率保持在75%83%的程度，與市場上其它常見的發(fā)生器相比具有較高的收率。圖1最正確反響條件下、不同日期的l2收率(Fig1Relairatefl2underthebestndiatinatdifferentday)3.23制備l2的純度研究說明7，欲較好地控制Hl3的形成，l2的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)在混合消

8、毒劑中必須大于90%，否那么仍將有大量的氯仿生成。試驗研究系統(tǒng)考察了HLJ-I型l2發(fā)生器制備l2的純度，結(jié)果見圖2。從圖2可以看出，試驗期間所獲得l2的純度均保持在95以上，該純度可有效地控制有機鹵代物的生成。圖2試驗期間制備l2的純度(Figure2Purityfl2duringthehlestudy)4高純l2消毒飲用水的工程應(yīng)用4.1l2投加量和投加方式確實定根據(jù)實驗室的滅菌試驗和l2處理飲用水的中試研究，將后投l2的投量確定在0.51.0g/L；其投加方式和氯氣相似，只需將HLJ-I型l2發(fā)生器的氣體出口接到水廠原有加氯設(shè)備的水射器上即可，如圖3所示。圖3二氧化氯投加方式示意圖(Fi

9、gure3Skethfinjetinl2intater)4.2工程運行的試驗結(jié)果為了便于比擬，試驗中以1天為一時間段分別投加液氯或l2，然后分別對原水、濾池出水、投加消毒劑的出廠水取樣分析。l2投加濃度為0.501.0g/L，液氯投加濃度為2.0g/L，試驗結(jié)果列于表2。從表2可以看出，在試驗期間，原水的細(xì)菌總數(shù)為65120fu/L，大腸菌群3692fu/L。原水經(jīng)預(yù)氯化、混凝、沉淀、過濾后細(xì)菌總數(shù)為533fu/L，大腸菌群327fu/L。盡管濾后水質(zhì)已有很大改觀，但尚未到達(dá)國家飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。對濾后水投加l2，當(dāng)投加濃度為0.501.0g/L時，出水中細(xì)菌總數(shù)03fu/L低于投加l21.52

10、.0g/L時的細(xì)菌總數(shù)012fu/L。經(jīng)l2或l2消毒后水中大腸菌群數(shù)均不超過3fu/L。出水的其它指標(biāo)包括濁度、色度等均滿足國家飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。表2l2處理飲用水水質(zhì)分析結(jié)果(Table2Thequalityfdrinkingaterdisinfetedithl2)樣品號分析工程12345678910后投l2濃度(g/L)0.590.650.580.580.650.550.720.821.00.90細(xì)菌總數(shù)(fu/L)原水827965867811693105103120濾后1851021333020162715l2消毒后526101286101l2消毒后11210大腸菌群(fu/L)原水92

11、527060386930523670濾后14111377847811l2消毒后3333333333l2消毒后33333333334.3l2消毒后飲用水中有機物分析分別取投加液氯0.7g/L和l20.7g/L的濾后水300L用途理好的XAD2樹脂進(jìn)展富集，然后對樹脂的乙醚洗脫液進(jìn)展了色譜質(zhì)譜聯(lián)機分析，其結(jié)果列于表3。從表3可以看出，l2消毒的水樣中有機物的種數(shù)和相對含量均低于液氯消毒的水樣，證明l2氧化有機物的才能優(yōu)于液氯。投加l2的水樣中未檢測出有機鹵代物，而在投加液氯的水樣中檢測出大量有機鹵代物，約占有機物總量的9.48%，這個結(jié)果也進(jìn)一步證實了l2消毒可以有效控制有機鹵代物的生成。表3富集

12、水樣的有機物分類表(Table3ategryfrganipundinenrihedater)工程富集水樣總峰數(shù)個檢索峰數(shù)個有機鹵代物峰數(shù)個有機物種數(shù)種有機物相對百分含量%有機鹵代物種數(shù)種有機鹵代物相對百分含量(%)有機鹵代物占有機物百分含量(%)氯代物溴代物總量氯代物溴代物總量氯代物溴代物總量液氯消毒9957104897.112793.306.189.483.406.369.76l2消毒71343096.384.4l2工程運行的技術(shù)經(jīng)濟分析以上的試驗說明l2消毒飲用水技術(shù)上可行。工程運行中，根據(jù)實測得出消費1噸l2的本錢為1.89萬元，按其投量為0.5g/L，與液氯本錢2300元/t，投量2g

13、/L消毒相比，用l2消毒1噸水其本錢較氯氣進(jìn)步不到1分錢。雖然處理本錢略有進(jìn)步，但從保護(hù)居民身體安康的角度來考慮，這一點本錢的進(jìn)步是值得的。5結(jié)語l2的工程運行結(jié)果說明HLJ-I型高純l2發(fā)生器產(chǎn)氣量穩(wěn)定，制備的l2平均純度大于95%；與投加2g/L液氯相比，l2投量為0.51.0g/L時，處理后水的各項指標(biāo)均到達(dá)或優(yōu)于國家標(biāo)準(zhǔn)的要求；試驗結(jié)果說明l2消毒后水中有機物的種類和數(shù)量較液氯消毒明顯減少，l2消毒可有效控制有機鹵代物的生成。參考文獻(xiàn)1.HuangJunli,angLi,RenNanqi,etal.Disinfetineffetfhlrinedixidenviruses,algaeandanialsplanktnsinater.aterResearh,1997,31(3):455460.2.黃君禮等,二氧化氯對水中細(xì)菌的滅活效果.中國給水排水,1996,12(3):13-14.3.uttaaraS,SalesI,GazaliZ.Thefratinftrihalethanefrheialdisinfetantsandhuisubstanesindrinkingater.aterSupply,1995,13(2):10517.4.黃君禮等,二氧化氯對水中無機污染物的去除效果研究.環(huán)境化學(xué),1996,15(1):8389.5.arlineKrna,Rbert.Andresb,i