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在線溝通： 趙經(jīng)理 （經(jīng)理）
二氧化氯在給水處理中的實(shí)際應(yīng)用閱讀：3897發(fā)布時(shí)間：2017-9-14 隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,，人民生活水平逐漸提高，人們對水質(zhì)的要求也越來越高,。而發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí),，造成環(huán)境污染問題也日趨嚴(yán)重。特別是我國的水環(huán)境狀況仍在惡化,，中國的主要河流有機(jī)污染普遍,，主要湖泊富營養(yǎng)化嚴(yán)重(1999年環(huán)境狀況公報(bào))。而我國目前絕大多數(shù)水廠還是沿用傳統(tǒng)的混合,、絮凝,、沉淀、過濾,、氯消毒水處理工藝,，氯消毒對去除水中的有機(jī)物效果不理想，還會(huì)產(chǎn)生20多種副產(chǎn)物,，包括三鹵甲烷(THMs)等致癌物質(zhì),。有些凈水廠為此增加了深度處理構(gòu)筑物(活性炭吸附技術(shù))或預(yù)處理構(gòu)筑物(生物預(yù)處理)等,，但大都有投資高、占地大的缺點(diǎn),。隨著歐美國家在水廠和其他行業(yè)廣泛使用二氧化氯,，以及國內(nèi)對其在消毒方面的認(rèn)識與研究逐漸加深，二氧化氯正逐步成為氯消毒的替代物,。 一,、二氧化氯的物理性質(zhì) 二氧化氯(ClO2)氣體是具有和氯相似的刺激性氣體，易溶于水,，它的溶解度是氯氣 的5倍,。二氧化氯水溶液的顏色會(huì)隨濃度的增加由黃綠色轉(zhuǎn)成橙色。它在水中是純粹的 溶解狀態(tài),，不與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng),，所以它的消毒作用受水的PH值影響極小。二氧化氯 易揮發(fā),，其液態(tài)和氣態(tài)極不穩(wěn)定,，溫度升高、曝光或與有機(jī)質(zhì)接觸均會(huì)發(fā)生爆炸,，故通 ?，F(xiàn)場制備的二氧化氯會(huì)即時(shí)使用，并存放于陰涼避光處,。二氧化氯溶液濃度在10g/l 以下時(shí),，基本沒有爆炸危險(xiǎn)。一般水廠所用二氧化氯很少超過4g/l,，加注量基本為0.1 ～5mg/l,。 二、二氧化氯的消毒滅菌性能 (1),、強(qiáng)力 在常用消毒劑中,，相同時(shí)間內(nèi)達(dá)到同樣殺菌效果所需的二氧化氯濃度是zui低的。 對殺滅異養(yǎng)菌所需的二氧化氯濃度僅為氯的1/2,。二氧化氯對地表水中大腸桿菌 殺滅效果比氯高出5倍以上,。二氧化氯對孢子的殺滅作用比氯強(qiáng)。 (2)快速,、持久 二氧化氯溶于水后,，基本不與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，也不以二聚或多聚狀態(tài)存在,。它 在水中的擴(kuò)散速度與滲透能力都比氯快,，特別在低濃度時(shí)更為突出。當(dāng)細(xì)菌濃度 在105～106個(gè)/ml時(shí),，0.5ppm的二氧化氯作用5分鐘后,，即可殺滅99%以上的異 養(yǎng)菌,；而0.5ppm的氯的殺菌率zui高只能達(dá)到75%，試驗(yàn)表明,，0.5ppm的二氧化氯 在12小時(shí)內(nèi)對異養(yǎng)菌的殺滅率保持在99%以上，作用時(shí)間長達(dá)24小時(shí)后,，殺菌率 才下降為86.3%,。 (3)廣譜、滅菌 二氧化氯是一種廣譜型消毒劑,，對一切經(jīng)水體傳播的病原微生物均有很好的殺滅 效果,。二氧化氯除了對一般細(xì)菌有殺死作用外，對芽孢,、病毒,、異養(yǎng)菌、鐵細(xì)菌 ,、硫酸鹽還原和真菌等均有很好的殺滅作用,，且不易產(chǎn)生抗藥性，尤其是對傷寒 ,、甲肝,、乙肝、脊髓灰質(zhì)炎及艾滋病毒等也有良好的殺滅和抑制效果,。二氧化氯 對病毒的滅活比臭氧和氯更有效,。低劑量的二氧化氯還具有很強(qiáng)的殺蠕蟲效果。 (4)無毒,、無刺激 急性經(jīng)口毒性試驗(yàn)表明,，二氧化氯消毒滅菌劑屬實(shí)際無毒級產(chǎn)品，積累性試驗(yàn)結(jié) 論為弱蓄積性物質(zhì),。用其消毒的水體不會(huì)對口腔粘膜,、皮膜和頭皮產(chǎn)生損傷，其 在急性毒性和遺傳毒理學(xué)上都是安全的,。 (5)安全,、廣泛 二氧化氯不與水體中的有機(jī)物作用生成三鹵甲烷等致癌物質(zhì)，對高等動(dòng)物細(xì)胞,、 精子及染色體無致癌,、致畸、致突變作用,。二氧化氯對還原性陰,、陽離子和氧化 效果以去毒為主(H2S、SO32-,、CN-,、Mn2+),，對有機(jī)物的氧化降解以含氧基 因的小分子化合物為主，這些產(chǎn)物到目前研究為止,，均證明是無毒害的,，而且使 用二氧化氯的劑量是很低的，因此用來消毒十分安全,，不會(huì)殘留毒性,。其安全性 是被世界衛(wèi)生組織(WHO)定為AI級。 三,、二氧化氯的消毒機(jī)理 (1)二氧化氯與無機(jī)物的反應(yīng) 二氧化氯可將水中溶解的還原態(tài)鐵,、錳氧化，對去除鐵,、錳很有效,。反應(yīng)式如下 ① 2ClO2 + 5Mn2+ + 6H2O → 5MnO2 + 2Cl- + 12H+ ?、?ClO2 + 5Fe(HCO3)2 + 3H2O → 5Fe(OH)3 + 10CO2 + Cl- + H+ (2)二氧化氯與有機(jī)物的反應(yīng) 二氧化氯與有機(jī)物的反應(yīng)較復(fù)雜,，主要發(fā)生氧化反應(yīng)，其產(chǎn)物有酸,、醇,、環(huán)氧化 物等。二氧化氯與酚反應(yīng)不會(huì)生成有異味的氯酚,。二氧化氯與腐植酸反應(yīng),，不會(huì) 生成三鹵甲烷(THMs)等有機(jī)鹵代物。 (3)據(jù)有關(guān)專家研究,，二氧化氯對細(xì)菌的細(xì)胞壁有較強(qiáng)的吸附和穿透能力,，從而有效 破壞細(xì)菌內(nèi)含巰基的酶，可快速控制微生物蛋白質(zhì)的合成,，故二氧化氯對細(xì)菌,、 病毒等有很強(qiáng)的滅活能力。二氧化氯不與氨反應(yīng),，故氨氮含量高的水采用二氧化 氯消毒仍可保持其全部殺菌能力,。這些細(xì)菌除一般細(xì)菌外，還包括大腸桿菌,、異 細(xì)菌,、鐵細(xì)菌、硫酸鹽還原菌,、脊髓灰質(zhì)炎菌病毒,、肝炎病毒、蘭伯氏賈第蟲胞 囊、尖刺賈第蟲胞囊等,。 (4)二氧化氯與常用消毒劑的比較 飲用水消毒劑是水質(zhì)控制的一個(gè)重要環(huán)節(jié),，其效果令人關(guān)注，尋找一種廣譜殺菌 能力,、消毒性能持久,、副產(chǎn)物較少(特別是有毒副產(chǎn)物)、使用安全,、方便的消 毒劑,，是有關(guān)研究人員的共同目標(biāo)。目前,，常用飲用水消毒劑有三種：氯、臭氧 ,、二氧化氯,。以下是對它們的性能及副產(chǎn)物比較：
從上表可以看出,，二氧化氯的優(yōu)勢明顯(特別適合受有機(jī)物污染的水源),，不但 氧化能力、殺菌能力強(qiáng),，受PH值和氨的影響小,，而且不會(huì)生成致癌物和可疑致癌 物，飲用水中投加少量二氧化氯還能有效抑制三鹵甲烷(THMs)的生成,。 四,、二氧化氯制取方法 目前常用化學(xué)方法制取二氧化氯。 (1)亞氯酸鹽法 一般用氯(Cl2)或鹽酸(HCl)與亞氯酸鈉(NaClO2)制取,，反應(yīng)式如下： ?、?Cl2 + 2NaClO2 → 2ClO2 + 2NaCl ② 5NaClO2 + 4HCl → 4ClO2 + 5NaCl + 2H2O 1,、依據(jù)①式制取二氧化氯時(shí),，理論上1mol氯和2mol亞氯酸鈉反應(yīng)可生成2mol二 氧化氯。但實(shí)際應(yīng)用時(shí),，為了加快反應(yīng)速度,，氯投加量往往超過化學(xué)計(jì)量的 理論值，這樣,，產(chǎn)品中就會(huì)含有部分自由氯(Cl2),。作為污染水的消毒劑， 多余的自由氯存在就有可能產(chǎn)生三鹵甲烷(THMs),。若自由氯過多,，二氧化 氯還可能被氧化成ClO-3而降低殺菌能力。另外,，該法的氯氣還需用加氯機(jī)投 加,，運(yùn)行復(fù)雜，占地面積大,。 2,、依據(jù)②式制取二氧化氯時(shí)，要注意兩種反應(yīng)物(NaClO2和HCl)的濃度控制， 濃度過高,，化合時(shí)會(huì)發(fā)生爆炸,。這種制取方法不存在自由氯，不會(huì)產(chǎn)生三鹵 甲烷(THMs),。有些廠家已利用此法研制開發(fā)出高純二氧化氯發(fā)生器,。 (2)氯酸鈉―甲醇法(R8法) 在酸性條件下用甲醇還原氯酸鈉產(chǎn)生二氧化氯，氣體經(jīng)冷卻后以水吸收制得二氧 化氯溶液,。反應(yīng)式如下： 30NaClO3 + 20H2SO4 + 7CH3OH → 30ClO2 + 23H2O + 10Na3H(SO4)2 + 6HCOOH + CO2 用該法制取二氧化氯時(shí),，關(guān)鍵是甲醇要較長時(shí)間的連續(xù)滴加，并使二氧化氯溶液 在吸收塔中不斷循環(huán)吸收,，從而提高二氧化氯轉(zhuǎn)化率,。目前，國內(nèi)已有一些廠家 利用此法制取二氧化氯,。 五,、二氧化氯在給水處理中的應(yīng)用情況 自從1944年，美國NIAGARA FALLS水廠為控制水中藻類繁殖與酚污染所產(chǎn)生的氣味,， 使用二氧化氯獲得成功后，歐美國家數(shù)百家水廠都相繼開始用二氧化氯作為消毒 劑,，進(jìn)行消毒,、除臭、除味,、除鐵,、錳、控制鹵代烴的形成,。包括德國斯圖加特來格 朗水廠,、科隆WAHNBACH水廠、意大利佛羅倫薩ANCONEIIA水廠,、法國巴黎ORLY水廠等 等,，運(yùn)行效果良好。國內(nèi)上海,、深圳,、重慶等許多城市的一些水廠也在近幾年開始試 行以二氧化氯或二氧化氯―液氯組合消毒，其中蕪湖市供水總公司在這方面取得了顯 著的效果,，他們以ClO2-Cl2組合投加法(2%二氧化氯2.5～3.0g/m3,，氯1.0～1.5 g/m3)，既解決了氯消毒而產(chǎn)生的氯酚臭味問題,，又使各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)合格率達(dá)100%,。 今年，廈門水司也計(jì)劃在上里水廠進(jìn)行二氧化氯消毒的試點(diǎn)，以解決源水中大量的藻 類和有機(jī)物與氯反應(yīng)所產(chǎn)生的氯仿嚴(yán)重超標(biāo)問題,，待取得成功經(jīng)驗(yàn)后,，再在其它水廠 推廣。 六,、上里水廠二氧化氯消毒工程方案 上里水庫庫容100萬m3,，上里水廠日供水量5000m3/d。由于該水庫匯水區(qū)域內(nèi)有牲畜養(yǎng) 殖廠,，其污水直接排放到庫內(nèi), 導(dǎo)致水庫水氮磷含量高,，水體呈富營養(yǎng)化狀態(tài)，且含 有較多的有機(jī)物腐殖質(zhì)和藻類,。目前,，上里水廠的消毒方式仍為氯消毒，加氯量大,，達(dá) 4.5kg/dam3,，使出水氯仿含量超過200μg/l，為國標(biāo)(GB5749-85)的3.4倍,，強(qiáng)制性 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(CJ94-1999)的6.7倍,。為了保證各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)達(dá)標(biāo)，廈門市自來水公司對 上里水廠消毒方式的改造提上議事日程,，計(jì)劃下半年實(shí)施,。具體方案如下： (1)消毒方式 采用二氧化氯―液氯組合消毒法，氯前投加二氧化氯,，以氧化有機(jī)物,、腐殖質(zhì)、 去除藻類,，氯后投加少量液氯,，保證氯后水游離性余氯及管網(wǎng)末端的余氯要求。 (2)加注量 上里水廠日供水量5000m3/d,，zui大供水量為208m3/h 1,、濾前投加二氧化氯量為3mg/l(濃度2%) Q1=0.001×3×208=0.624kg/h(投加量根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整) 2、濾后液氯投加量采用1.0mg/l Q2=0.001×1.0×208=0.21kg/h (3)設(shè)備選用 計(jì)劃選用1臺(tái)1kg/h正壓注入式化學(xué)法二氧化氯發(fā)生器,，每噸含2%二氧化氯的生 產(chǎn)成本約1500元,。 七、二氧化氯的應(yīng)用前景 二氧化氯作為新型消毒劑,，具有多方面的優(yōu)勢：殺菌能力強(qiáng),、消毒性久、副產(chǎn)物少,、不 生成三鹵甲烷等致癌物,，還可除藻,、剝泥、防腐,、抗霉,、保鮮、除臭,、除鐵,、除錳等氯 化及漂白色等多方面的功能，用途十分廣泛,，世界衛(wèi)生組織已將其列為AI級,、廣譜、 安全消毒劑,，二氧化氯已成為上*的氯系列消毒劑的更新替代產(chǎn)品,。它的 應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣闊，包括工業(yè),、農(nóng)業(yè),、食品加工中的消毒滅菌、食品(肉類,、水產(chǎn) 品,、果蔬)的防腐、保鮮,，環(huán)境,、飲水、工業(yè)循環(huán)及污水處理等方面殺菌,、清毒、除臭 的理想藥劑,，冷卻水處理,、印染污水處理、醫(yī)療衛(wèi)生,、環(huán)保等各領(lǐng)域,，特別是飲用水應(yīng) 用方面的潛力巨大，早在“九五”期間,，建設(shè)部已將二氧化氯列入替代消毒劑的推廣應(yīng) 用研究之列,。但是，二氧化氯領(lǐng)域行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化及二氧化氯更科學(xué)合理的制備和貯運(yùn)安 全性問題已日顯重要,，特別是在飲用水消毒方面尚未制訂全國性的標(biāo)準(zhǔn),，這些方面還有 大量的工作要做。 八,、二氧化氯滅功消毒劑的應(yīng)用范圍 (1)各種場合下的生活,、飲用,、自來水的消毒 (2)餐廳、賓館,、家庭,、攤檔餐具和衛(wèi)生設(shè)施的滅菌消毒與空氣環(huán)境消毒 (3)食品、飲料廠,、發(fā)酵工業(yè)的設(shè)備,、管道、容器的zui終滅菌消毒 (4)乳品廠,、屠宰廠,、發(fā)酵工業(yè)的設(shè)備、管道,、容器的zui終滅菌消毒 (5)醫(yī)院污水的滅菌消毒處理 (6)游泳池循環(huán)水,、浴池水的滅菌消毒 (7)醫(yī)療、衛(wèi)生,、臨床器械消毒,、滅菌、除臭和防霉處理 (8)家庭,、賓館,、飯店、水果蔬菜,、魚肉食品的保鮮及zui終淋洗消毒和衛(wèi)生器具消毒 (9)高層建筑給水的二次消毒處理 (10)配制各種口腔消毒液,、除臭液及創(chuàng)口清洗液等 (11)公共場所環(huán)境空氣、冰箱,、冷庫,、辦公室、宿舍,、車廂及空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的空氣 清潔,、消毒、除臭,。也可用于病家,、病區(qū)及病人物品的殺菌消毒 (12)魚蝦疾病防治、池水消毒與增氧,、殺滅毛蚶甲肝病毒及磨菇生產(chǎn)滅菌消毒保鮮 處理等,，達(dá)到防病、增產(chǎn),、提質(zhì)的效果 (13)魚蝦類加工過程中消毒控制雜菌,、大腸桿菌等污染及保鮮 (14)動(dòng)物禽畜飼養(yǎng)場舍及飲水的消毒、蠶繭養(yǎng)殖器具消毒 (15)中水回用中的滅菌與脫臭 (16)面粉與各種食品的漂白劑 (17)造紙,、印染行業(yè)的漂抓藥劑 (18)工業(yè)循環(huán)冷卻水的除藻滅菌處理 (19)石油管道中硫酸鹽還原菌的滅除
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