淺談二氧化氯在水處理中的應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(guān)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(nèi)并配套建設(shè)滲渠，產(chǎn)水量最大，但是汛期濁度超標，不能使用。設(shè)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(shè)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(shè)滲渠；配備2臺水泵機組（一用一備），設(shè)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(chǎn)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(cè)，文化路口西側(cè)300米處，設(shè)計供水能力為10000立方米/日。但因受黃土山水庫原水水質(zhì)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(zhì)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(yīng)性廣泛，原料成本低廉，但是易產(chǎn)生三鹵甲烷有機鹵化物等有害健康的消毒副產(chǎn)物。而且，氯氣屬于危險化學(xué)品，根據(jù)安全生產(chǎn)要求，必須單獨建設(shè)加氯間，安裝液氯泄漏吸收裝置，設(shè)備投資大，操作管理要求高，需配備通風(fēng)機、防毒面具等安全設(shè)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(guān)手續(xù)。液氯使用單位是安全生產(chǎn)重點監(jiān)控對象，各級各部門的安全生產(chǎn)檢查頻繁，一旦出現(xiàn)安全生產(chǎn)事故，后果極其嚴重。由于我公司各個水井產(chǎn)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(xué)性質(zhì)

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(yīng)，水溶液在光照下會產(chǎn)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(yīng)制取二氧化氯的發(fā)生器，原理即方法（2），反應(yīng)中會產(chǎn)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(yīng)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(chǎn)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(fù)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(yīng)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(chǎn)生氣味和有毒物質(zhì)

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(jié)構(gòu)，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(xué)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(shè)定的工作程序，輸送到反應(yīng)系統(tǒng)中，在一定的溫度下經(jīng)過多階負壓曝氣反應(yīng)產(chǎn)生二氧化氯和氯氣混合氣體。其中二氧化氯含量為60%-70%，經(jīng)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(zhì)，公司對水消毒系統(tǒng)進行了技術(shù)改造，經(jīng)研究認為采用二氧化氯作為消毒劑較為合適。三年多來設(shè)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(jīng)驗，二氧化氯投加量控制太高，約在0.4-0.5mg/L，用戶反應(yīng)氯味太重，經(jīng)過反復(fù)摸索調(diào)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(xué)指標經(jīng)衛(wèi)生防疫部分檢驗合格。

使用二氧化氯消毒時應(yīng)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(zhì)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(chǎn)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(jīng)濟些。

結(jié)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(zhì)。

[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）