二氧化氯與臭氧在水處理中的應(yīng)用分析

呂彤

摘 要：當(dāng)前隨著人們生活水平的不斷提高，對(duì)于供水方面人們已經(jīng)將需求從穩(wěn)定供水轉(zhuǎn)移到對(duì)水質(zhì)方面的要求了。今后對(duì)于水處理工作來(lái)說(shuō)，運(yùn)用二氧化氯和臭氧進(jìn)行水處理是一種主要的方式。本文對(duì)于二者的消毒機(jī)制進(jìn)行介紹，并且對(duì)二者的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行比較。

關(guān)鍵詞：二氧化氯；臭氧；水處理；應(yīng)用

當(dāng)前我國(guó)給水工作中，最重要的氧化消毒劑就是液氯，但是當(dāng)前我國(guó)水污染情況在近年來(lái)已經(jīng)發(fā)生了急劇變化，廢水中的有機(jī)物含量不斷增多，所以已經(jīng)不適合運(yùn)用液氯來(lái)進(jìn)行污水處理，繼續(xù)使用就會(huì)在消毒過(guò)程中出現(xiàn)履帶有機(jī)物，這種產(chǎn)物可以導(dǎo)致突變。所以應(yīng)該尋找一種新的氧化消毒劑來(lái)進(jìn)行污水處理，當(dāng)前抽樣和二氧化氯應(yīng)用較為廣泛，是以后的發(fā)展方向，本文針對(duì)二者分別進(jìn)行介紹。

1 關(guān)于臭氧

1.1 臭氧的消毒機(jī)理

臭氧本身是一種高效的氧化劑，并且不會(huì)產(chǎn)生二次污染，在常用氧化劑中關(guān)于氧化能力的排名為臭氧最高、二氧化氯次之，液氯再次，氯胺最低，臭氧的氧化能力為液氯的2倍，而消毒能力更可以達(dá)到其數(shù)百倍之多，可以迅速分解水中的有機(jī)物，非常迅速地消滅水中的病原體和藻類等等，去除無(wú)機(jī)物質(zhì)，并且對(duì)水分進(jìn)行最高程度的還原。臭氧的消毒作用幾乎不會(huì)受到原水的pH值和水溫的影響，但是其也具有一定程度的選擇性，例如很多青霉菌和率霉菌對(duì)于臭氧都存在一些抗性，導(dǎo)致需要較長(zhǎng)時(shí)間才能將其消滅。在飲用水消毒中使用臭氧，水的外觀顏色和渾濁程度都會(huì)對(duì)滅菌效果造成影響，目前來(lái)看，無(wú)機(jī)物和有機(jī)物氧化分解上，臭氧將會(huì)發(fā)生很大的作用。臭氧在去除微生物和藻類等有機(jī)物產(chǎn)生的味道具有良好的效果，并且和液氯和二氧化氯相比嗎，其具有更好的脫色能力。使用臭氧進(jìn)行消毒還能對(duì)小顆粒電荷的大小和性質(zhì)進(jìn)行改變，讓帶電的小顆粒不斷聚集。臭氧的氧化過(guò)程中還可以通過(guò)其為絮凝作用，提高整個(gè)混凝效果。臭氧可以運(yùn)用較少的劑量就起到較好的消毒效果，并且可以很快地產(chǎn)生作用，不會(huì)產(chǎn)生甲烷等有害物質(zhì)。對(duì)于很多頑強(qiáng)病菌的殺滅作用也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于液氯，但其問(wèn)題在于臭氧在水中分解很快，無(wú)法在水中長(zhǎng)期維持殺毒作用，所以經(jīng)常會(huì)投入一定的液氯或者二氧化氯來(lái)進(jìn)行持續(xù)消毒。臭氧可以將水中很多不容易降解的大分子直接化解為小分子，并且發(fā)揮其氧化作用，給水中增加溶解氧，方便后續(xù)進(jìn)行生物處理。但是由于其造價(jià)稍微昂貴，所以不可能向水中投放過(guò)多的臭氧，其氧化效果并不是特別徹底，如果后續(xù)處理工序中出現(xiàn)問(wèn)題，也會(huì)導(dǎo)致甲烷等有害物質(zhì)，這種情況應(yīng)該盡量避免，因?yàn)槌粞跻埠茈y將三氯甲烷進(jìn)行去除。

1.2 關(guān)于臭氧的制備方式

現(xiàn)在制備臭氧主要有以下幾種方式，無(wú)聲放電法、放射法、電解法以及紫外線法。在凈水廠的應(yīng)用中大多采用無(wú)聲放電法來(lái)進(jìn)行處理。

將氧氣轉(zhuǎn)化為臭氧首先需要大量的能量進(jìn)行無(wú)聲放電，把氧氣中的氧分子進(jìn)行裂解，成為氧原子。在進(jìn)行裂解之后，再將這些原子合稱為臭氧分子。而在整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中有些臭氧會(huì)還原成氧氣。上述反應(yīng)都存在一定程度的可逆性，生成的臭氧也經(jīng)常會(huì)還原成氧氣，所以這種制備方式僅僅可以產(chǎn)生一部分臭氧，在這種情況下來(lái)說(shuō)，我們生產(chǎn)處來(lái)的臭氧并非是純臭氧氣，而是含有一定濃度臭氧的空氣。

1.3 在臭氧使用中存在的問(wèn)題

正常來(lái)說(shuō)，臭氧的投放量不會(huì)太大，所以不可能將所有的有機(jī)物都處理掉。另外即便投放量足夠，也會(huì)大致其他物質(zhì)出現(xiàn)，這就給有機(jī)物礦化帶來(lái)了困難，給臭氧的分解帶來(lái)阻礙，很多中間產(chǎn)物都無(wú)法氧化，例如乙醇、乙酸等等。另外臭氧對(duì)于氨氮的去除作用十分有限，氯化物氧化效果較差。

臭氧在進(jìn)行污水處理的時(shí)候可能會(huì)產(chǎn)生一些不飽和的醛，這是有毒物質(zhì)，對(duì)人體影響很大。如果水中溴離子過(guò)多，就會(huì)由于其氧化作用而形成溴酸，進(jìn)而產(chǎn)生消毒副產(chǎn)品。溴離子還可以被氧化成為溴酸鹽離子，導(dǎo)致水質(zhì)的突變，有利于細(xì)菌的再度繁殖，所以在運(yùn)用臭氧進(jìn)行消毒的時(shí)候往往要投入氯氣或者氯胺來(lái)進(jìn)行繼續(xù)消毒。

雖然臭氧消毒有以上毒作用，但是正常來(lái)說(shuō)由于其濃度很低，所以不會(huì)產(chǎn)生太大的毒性，所以當(dāng)前來(lái)看，臭氧消毒作用比氯氣要好一些。

2 關(guān)于二氧化氯

2.1 二氧化氯的消毒機(jī)理和優(yōu)勢(shì)

二氧化氯也存在較強(qiáng)的氧化性，經(jīng)常作為強(qiáng)氧化劑來(lái)使用，但是其氧化作用的發(fā)生也具有一定程度的選擇性。二氧化氯的氧化能力大約為液氯的2.5倍，對(duì)于水中的病原菌和病毒藻類等等具有很好的殺滅作用，和氯氣不一樣的是pH值不會(huì)對(duì)其消毒作用造成特別大的影響，其原因是氯氣通過(guò)次氯酸消毒，而二氧化氯直接通過(guò)自身來(lái)達(dá)到消毒效果。二氧化氯不和氯胺反應(yīng)，所以即便水中的氯胺含量較高，其殺毒作用也十分明顯。雖然隨著水溫升高，二氧化氯在水中的溶解度會(huì)降低，但是其在高水溫下會(huì)起到更好的殺菌效果。二氧化氯可以在整個(gè)供水體系中存在很久，所以持續(xù)消毒效果很好，比臭氧和氯氣更強(qiáng)。二氧化氯物質(zhì)具有很好的脫色效果，去味效果也非常突出。二氧化氯消毒作用幾乎不會(huì)產(chǎn)生甲烷有毒物質(zhì)。

2.2 使用二氧化氯存在的問(wèn)題

二氧化氯加入水中后，會(huì)有 50%～70%轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸扰c三氧化氯。很多實(shí)驗(yàn)表明三氧化氯對(duì)血紅細(xì)胞有損害，對(duì)碘的吸收代謝有干擾，還會(huì)使血液中膽固醇升高。二氧化氯氧化分解有機(jī)物具有較強(qiáng)的選擇性。它能氧化去除水中的鐵、錳氰化物、酚等；能氧化硫醇、仲胺和叔胺，消除水中的不愉快氣味，卻不易氧化醇、醛、酮、伯胺等有機(jī)物，導(dǎo)致去除不徹底。二氧化氯性質(zhì)比較活潑，易爆炸，且其本身也有毒性。因此在使用二氧化氯時(shí)要十分注意安全。一般在二氧化氯制備系統(tǒng)中應(yīng)嚴(yán)格控制原料稀釋濃度，防止誤操作并應(yīng)建立相應(yīng)安全措施。二氧化氯儲(chǔ)存要低溫避光；二氧化氯車(chē)間禁用火種， 設(shè)良好的通風(fēng)換氣設(shè)備。

3 結(jié)論

二氧化氯和臭氧二者都是非常有效果的消毒劑，水質(zhì)pH值的變化對(duì)其氧化消毒能力影響較小，并且水中氨氮的含量也不會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響，消毒過(guò)程中不會(huì)導(dǎo)致甲烷的產(chǎn)生，所以都可以對(duì)液氯進(jìn)行替代。

相比較起來(lái)，二氧化氯具有更高的穩(wěn)定性和更強(qiáng)的消毒能力，但是氧化能力稍差。如果使用臭氧消毒，則需要在整個(gè)供水管網(wǎng)中持續(xù)進(jìn)行消毒，需要將氯胺和二氧化氯作為輔助消毒劑。如果原水中腐殖質(zhì)較多、藻類和酚的含量也較高，用二氧化氯和臭氧進(jìn)行處理會(huì)起到很好的效果。

在水處理工作中，各種方法相比之下，采用臭氧的成本更高，但是運(yùn)用臭氧和活性炭來(lái)進(jìn)行消毒會(huì)得到更好的水質(zhì)，所以總體上來(lái)說(shuō)，這兩種消毒工藝都是很值得大力提倡的，所以應(yīng)該由各供水廠商來(lái)根據(jù)自身的實(shí)際情況靈活選擇。

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