淺談二氧化氯在水處理中的應用

文/李健 蒙陰縣自來水公司 山東蒙陰 276200

淺談二氧化氯在水處理中的應用

文/李健 蒙陰縣自來水公司 山東蒙陰 276200

本文通過聯(lián)系作者參與二氧化氯消毒劑在本公司的應用，為縣級水廠消毒劑的選擇提供一定的借鑒和參考。

消毒劑；安全；效果

一、自來水廠消毒現(xiàn)狀

蒙陰縣自來水公司主要水源地為：

1、西關水廠：

位于東汶河北岸、躍進橋上游約700米，由3眼大口井組成，直徑分別為6米、10米、10米，每眼大口井配備2臺水泵機組（一用一備）。其中1眼位于河道內并配套建設滲渠，產水量最大，但是汛期濁度超標，不能使用。設備供水能力達8000立方米/日；因水源限制，實際日供水能力6800立方米/日。

處理工藝：采用簡單處理，大口井取水、二氧化氯消毒。

2、南官莊深井群：

位于東汶河南岸，兗石公路與南環(huán)路交叉口附近，由4眼深井組成，井深約260米——320米，每眼深井配備1臺立式深井泵，額定流量80立方米/小時，屬于裂隙水，基本位于同一個儲水單元，其中2眼井相距僅6米，井群間影響較大。設備供水能力達7000立方米/日，實際長期運行時，只能同時運行2眼深井，實際供水能力為4000立方米/日。

處理工藝：采用簡單處理，深井取水、二氧化氯消毒。

3、東郊水廠：

位于新城路與東環(huán)路交叉口東北角、保德河西岸，由1眼大口井組成，直徑10米，配套建設滲渠；配備2臺水泵機組（一用一備），設備供水能力3000立方米/日。但因保德河為季節(jié)性河流，每年1月——6月為枯水季節(jié)，產水量只能維持80立方米/小時，而且汛期有時濁度超標，不能連續(xù)使用。因水源限制，實際日供水能力1900立方米/日。

處理工藝：采用簡單處理，大口井取水、二氧化氯消毒。

4、蒙山水廠：

位于云蒙路北側，文化路口西側300米處，設計供水能力為10000立方米/日。但因受黃土山水庫原水水質影響（取水口依托原有的水庫灌溉用放水洞，長年取用的庫底水，低溫、厭氧污泥含量高），在保證出廠水質的前提下，處理水量只能達到5000立方米/日。

處理工藝：地表水源（水庫水），常規(guī)處理工藝，主要環(huán)節(jié)為加藥混凝、沉淀、過濾（石英砂、活性炭雙層濾料），二氧化氯消毒。

2003 年之前，我公司主要采用傳統(tǒng)的液氯消毒工藝，氯氣消毒適應性廣泛，原料成本低廉，但是易產生三鹵甲烷有機鹵化物等有害健康的消毒副產物。而且，氯氣屬于危險化學品，根據(jù)安全生產要求，必須單獨建設加氯間，安裝液氯泄漏吸收裝置，設備投資大，操作管理要求高，需配備通風機、防毒面具等安全設施。運輸成本高，需要到公安、交運、安監(jiān)等政府部門辦理相關手續(xù)。液氯使用單位是安全生產重點監(jiān)控對象，各級各部門的安全生產檢查頻繁，一旦出現(xiàn)安全生產事故，后果極其嚴重。由于我公司各個水井產水量小，其消毒成本低的優(yōu)勢不明顯。故在2003年后，我公司逐步引進二氧化氯發(fā)生器，取代液氯消毒工藝。

1、二氧化氯的主要物理化學性質

二氧化氯在常溫下是黃綠色至橘黃色氣體，具有與氯氣相似的刺激性氣味；二氧化氯易溶于水，不易發(fā)生水解反應，水溶液在光照下會產生ClO2-的ClO3-；二氧化氯溶液濃度大于10mg/L時易發(fā)生爆炸。由于二氧化氯對壓力、溫度和光線敏感，不能壓縮進行液化儲存和運輸，故只能現(xiàn)場制取和使用。

2、二氧化氯的制備及安全性比較

2.1 二氧化氯的制備

使用NaClO3和H2SO4或Hcl反應制取二氧化氯的發(fā)生器，原理即方法（2），反應中會產生接氣，用戶再根據(jù)需要將氣體純化：

2NaClO3+4HCl=2NaCl+2ClO2+Cl2+2H2O

2.2 安全性比較

（1）因二氧化氯是通過現(xiàn)場制取和使用的，這大大提高了供水的安全性和可靠性。首先，原料溶液是在負壓條件下按工作程序進行反應的，不存在安全問題。其次是原料在常溫條件下存放和運輸也比較安全，產生的二氧化氯本身的毒性較小。（2）液氯在購買、運輸、使用過程中危險性極大，手續(xù)復雜，供水安全系數(shù)低。

3、二氧化氯的消毒機理

二氯化氯主要通過釋放新生態(tài)氧而起消毒作用。在水中反應如下：

4、二氧化氯的氧化消毒特性

4.1 消毒效果好、作用快、持續(xù)時間長

4.2 消毒效果不受氨的影響

4.3 二氧化氯毒性低，消毒不產生氣味和有毒物質

4.4 二氧化氯具有殺死細菌、病毒和芽孢作用，不僅能殺死微生物，而且能分解殘留的細胞結構，并具有殺孢子和殺病毒作用。另外，二氧化氯還可以去除飲用水的Fe3+、Mn2+和色味等。

5、二氧化氯在我縣自來水公司的使用情況

2003 年我公司購進某品牌CTT化學法二氧化氯發(fā)生器，其主要原料為氯酸鈉和鹽酸，運行時氯酸鈉水溶液與鹽酸在負壓條件下，按照設定的工作程序，輸送到反應系統(tǒng)中，在一定的溫度下經過多階負壓曝氣反應產生二氧化氯和氯氣混合氣體。其中二氧化氯含量為60%-70%，經純化后二氧化氯含量可達到95%左右，然后通入待處理水中。

為進一步提高供水水質，公司對水消毒系統(tǒng)進行了技術改造，經研究認為采用二氧化氯作為消毒劑較為合適。三年多來設備運行良好，并取得了較好的消毒效果。剛開始的兩個月因缺乏經驗，二氧化氯投加量控制太高，約在0.4-0.5mg/L，用戶反應氯味太重，經過反復摸索調劑試，目前二氧化氯投加量控制在0.30mg/ L左右比較合適，生活水細菌學指標經衛(wèi)生防疫部分檢驗合格。

使用二氧化氯消毒時應測定二氧化氯含量（與水接觸30分鐘后，出廠水二氧化氯余量≥0.1mg/L，管網(wǎng)末梢水二氧化氯余量≥0.02mg/L或總氯≥0.05mg/L）。

原料成本分析：因原水水質污染較少，藻類植物少，氨氮和氬氮較低（一般不超過0.05mg/ L和0.04mg/L），故耗氧量較少。根據(jù)使用二氧化氯消毒生產數(shù)據(jù)統(tǒng)計：氯酸鈉耗為6.8kg/ 萬·M3，鹽酸耗為27.82kg/萬M3，按購買氯酸鈉4200元/噸，鹽酸500元/噸計算，處理每萬立方米水的原料費用為42.47元。而使用液氯消毒氯耗為18.73kg/萬·M3，按購買氯氣2400元/噸計，單位成本44.94元/萬·M3。相比之下前者略為經濟些。

結束語：

二氧化氯是一種消毒劑，又是一種強的氧化劑。在給水處理中最突出的優(yōu)點是既能氧化又不生成有害的有機物，克服了投氯消毒的弊端，有利于提高和確保供水水質。

[1］董家華.中國的水污染現(xiàn)狀和防治對策[J］.水工業(yè)市場.2011（04）