淺談二氧化氯在飲用水消毒中的消毒特性

王豐科

勝利油田供水公司，山東 東營(yíng) 257000

在給水、凈水工藝中，殺菌消毒是至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。目前，消毒的方法有很多，如氯消毒、臭氧消毒、二氧化氯消毒、紫外線消毒等。由于液氯的價(jià)格低廉、消毒能力強(qiáng)、貨源充足等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)今我國(guó)大部分自來(lái)水廠還采用液氯進(jìn)行水的消毒。但是，液氯在消毒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生致癌的有機(jī)鹵代物，且殺菌效果受PH值影響很大。近20年來(lái)，隨著歐美國(guó)家在水廠和其他行業(yè)廣泛使用二氧化氯和國(guó)內(nèi)對(duì)其在消毒方面的認(rèn)識(shí)和研究的加深，二氧化氯正逐步成為氯消毒的替代物，其殺菌能力比液氯消毒強(qiáng)，殺菌效果不受水的PH值影響，只發(fā)生氧化作用不發(fā)生氯化作用達(dá)到消毒效果，避免了有機(jī)鹵代物的問(wèn)題，這是我國(guó)飲用水消毒技術(shù)的一項(xiàng)變革。

1 液氯消毒存在的弊端

液氯對(duì)去除水中有機(jī)物效果不理想，氯在PH值較高時(shí)消毒效力大幅度下降且與水中存在的腐殖質(zhì)及其他有機(jī)物作用會(huì)產(chǎn)生氯仿、一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷等有機(jī)鹵代物。其中氯仿、溴仿、一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷等有機(jī)鹵代物含量最多?？茖W(xué)家經(jīng)過(guò)大量動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究證明，氯仿為致癌物，二溴一氯甲烷具有使肝、腎中毒的作用，它們對(duì)人體的危害已被世界公認(rèn)。美國(guó)、加拿大、日本等國(guó)家的學(xué)者經(jīng)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，在有機(jī)鹵代烴含量高的區(qū)域，胃癌、肝癌和膀胱癌的發(fā)病死亡率明顯增高。

2 二氧化氯的物理性質(zhì)及消毒機(jī)理

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(chǎng)制備，即時(shí)使用，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(méi)有爆炸危險(xiǎn)。一般水廠所用二氧化氯很少超過(guò)4g/L，加注量基本為0.1～5mg/L。

二氧化氯主要通過(guò)釋放新生態(tài)氧而起消毒作用。在水中反應(yīng)如下：

新生態(tài)氧具有很強(qiáng)的氧化能力，對(duì)微生物細(xì)胞壁有較好的吸附和滲透性能，可有效地氧化細(xì)胞內(nèi)含巰基（-SH）的酶，從而快速抑制細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的合成，使蛋白質(zhì)中的氨基酸氧化分解，從而將菌藻分解殺死。另外，對(duì)水中有機(jī)物的氧化，氯氣以親電取代為主，而二氧化氯以氧化還原為主，能將腐殖酸、富里酸等降解且產(chǎn)物不以三氯甲烷形式存在。

3 二氧化氯的凈水消毒特性

3.1 消毒效果好、作用快、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)

二氧化氯溶于水后，基本上是以純粹的溶解氣體形式存在。它在水中的擴(kuò)散速度與滲透能力都比氯快，特別是低濃度時(shí)更突出，0.5ml/L的二氧化氯作用5min之后即可殺滅99%以上的異養(yǎng)菌，殺菌率維持12h不變，作用時(shí)間長(zhǎng)達(dá)24h后殺菌率才下降為86.3%。這維持了管網(wǎng)中的持續(xù)消毒能力，抑制配水管網(wǎng)細(xì)菌再生，可防止出現(xiàn)水質(zhì)的“二次污染”。

3.2 消毒作用受pH值影響小

二氧化氯消毒效果基本不受介質(zhì)pH值的影響，在pH值6～10范圍內(nèi)均有很強(qiáng)的消毒能力。在堿性條件下，其消毒效果比氯氣好得多，在pH值8.4～8.7范圍時(shí)，0.5mg/L二氧化氯殺菌率達(dá)99.5%～100%，而在同樣條件下，0.5mg/L氯氣殺菌率僅為46.8%～74.6%。

3.3 消毒效果不受氨的影響

若水中含有一定量的氨時(shí)，氯氣的消毒效果會(huì)明顯下降，而二氧化氯的消毒效果基本上不受影響。同時(shí)，二氧化氯對(duì)氨氮、氬氮的去除效果比使用液氯好，實(shí)踐證明，玉林市自來(lái)水公司另一輔助水源為南流江水，當(dāng)原水中兩氮較高時(shí)，使用二氧化氯消毒出廠水兩氮含量經(jīng)檢測(cè)均比使用液氯時(shí)低。

3.4 隨著濃度與溫度升高，二氧化氯消毒能力增強(qiáng)

溫度越高，二氧化氯的殺菌效果越好，這一點(diǎn)彌補(bǔ)了二氧化氯因溫度升高而使溶解度下降的缺點(diǎn)。所以二氧化氯最佳使用季節(jié)為夏季。

3.5 二氧化氯毒性低，消毒不產(chǎn)生氣味和有毒物質(zhì)

二氧化氯為微毒性廣譜殺菌消毒劑，半致死量LD50為8600mg/kg。但是美國(guó)環(huán)保局1995年規(guī)定要求使用二氧化氯消毒的水廠出廠水中二氧化氯不得超過(guò)0.8～1.0mg/L。當(dāng)水中含有酸類物質(zhì)時(shí)，用二氧化氯消毒不會(huì)產(chǎn)生氯酸的氣味，與水中腐殖酸及有機(jī)物反應(yīng)，不會(huì)生成致癌作用的三氯甲烷，對(duì)人體沒(méi)有危害。而且二氧化氯可使致癌的稠環(huán)化合物如三、四苯環(huán)并芘降解成無(wú)致癌物質(zhì)。另外，二氧化氯具有殺死細(xì)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(xì)胞結(jié)構(gòu)，并具有殺孢子和殺病毒作用。二氧化氯還可以去除飲用水的F e3＋、M n2＋和色味等。

4 二氧化氯與其他消毒劑的比較

名稱 氯（CL2）臭氧（O2）二氧化氯（CIO2）優(yōu)點(diǎn) 使用方便，操作簡(jiǎn)單，水中溶解度較高，綜合成本低.強(qiáng)氧化劑，殺菌能力強(qiáng)、速度快，PH值及氨的影響小強(qiáng)氧化劑能快速除水中鐵及錳，殺菌能力強(qiáng)、消毒性久，PH值及氨的影響小。缺點(diǎn) 不宜儲(chǔ)存，PH值及氨影響大，殺菌速度一般，會(huì)產(chǎn)生致癌物，殺滅率低。水中易分解，不能保持殺菌消毒的持久性,半衰期僅20min(20℃)；成本高，電耗大，設(shè)備操作運(yùn)行復(fù)雜不易貯存、運(yùn)輸

副產(chǎn)物三鹵甲烷，鹵代酮、鹵代丙烯腈、鹵代醋酸、三氯硝基甲烷、氯化氰、甲醛、乙醛基化合物（其中有毒醛類物質(zhì)有甲醛、乙醛、乙二醛、甲基乙二醛）、含氧酸類、羰酸類；有溴離子存在時(shí)，會(huì)生成溴酸鹽、溴仿等可疑致癌物無(wú)毒的含氧基（-COOH）產(chǎn)物、醌支鏈酸，不會(huì)生成THMs

從上表可以看出，二氧化氯的優(yōu)勢(shì)明顯（特別適合于受有機(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THMs的生成。

5 結(jié)論

二氧化氯作為替代液氯進(jìn)行飲用水的消毒和進(jìn)行水處理的新型藥劑已被世界公認(rèn)，并成大勢(shì)所趨。目前，我國(guó)已擁有用高純二氧化氯替代液氯進(jìn)行飲用水消毒的成熟技術(shù)，采用二氧化氯進(jìn)行飲用水消毒的成本較液氯僅高出 0.0035元/t水。供水水質(zhì)的好壞關(guān)系到每個(gè)人的身心健康，也關(guān)系到一些用水行業(yè)的發(fā)展，從而影響到整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此，希望國(guó)家盡快出臺(tái)一些相關(guān)的政策法規(guī)，使給水行業(yè)和二次供水單位的飲用水液氯消毒早日改為CLO2消毒。