二氧化氯消毒在城市污水處理中的應用研究

來(lái)源：http://thesierramadre.com/ 作者：余氯檢測儀 時(shí)間：2019-07-11

　　摘要：本文對二氧化氯消毒在城市污水處理應用中的工藝選擇、最佳制取方法以及運行控制等幾個(gè)問(wèn)題進(jìn)行了探討，對正確看待二氧化氯在水廠(chǎng)消毒中的地位及其推廣應用的前景提出了看法。

　　關(guān)鍵詞：污水處理;消毒;城市污水;糞大腸菌

　　0. 引言

　　氯消毒一直是給水處理工藝中必不可少的一個(gè)環(huán)節，但隨著(zhù)水源污染的加劇及水質(zhì)監測技術(shù)的提高，發(fā)現某些源水經(jīng)氯氣消毒后，在其出水中檢測出了三氯甲烷等多種致癌或可誘發(fā)癌變的有機物，這使人們對氯消毒的安全性產(chǎn)生了懷疑。歐、美等國從20世紀70年代開(kāi)始對替代氯消毒的其他消毒劑進(jìn)行了深入研究，認為二氧化氯是其中性?xún)r(jià)比最優(yōu)的一種。

　　1. 二氧化氯與氯氣的合理選擇

　　1.1二氧化氯與氯氣的比較

　　氯氣作為一種成熟的消毒劑已有百年的應用，但近年來(lái)由于源水水質(zhì)的惡化，氯消毒所引發(fā)的健康問(wèn)題越來(lái)越引起人們的重視，氯消毒替代品的研究也越來(lái)越深入。在可選的新型消毒劑中，二氧化氯由于其高效、易得且具有持續的殺菌效果而成為首選的替代物之一。綜合現有的研究成果，二氧化氯與氯氣相比具有的優(yōu)、缺點(diǎn)見(jiàn)表1。

　　由表1可以看出，二氧化氯作為消毒劑的綜合指標要高于氯氣，但二氧化氯也存在著(zhù)相應的不足和缺點(diǎn)。因此，二氧化氯工藝的選擇必須考慮它的最佳使用條件，才能取得良好的處理效果和效益。

　　表1 二氧化氯的優(yōu)勢與不足二氧化氯所具有的優(yōu)勢 二氧化氯的不足

　?、俣趸饶苤苯友趸械母乘?HA)或黃腐酸(FA)等天然有機物，不與其形成三鹵甲烷等氯化物，能大大降低消毒后水中三鹵甲烷(THMS)等氯消毒副產(chǎn)物。

　?、诙趸仍谒胁话l(fā)生水解，不與水中的氨氮反應，因此其殺菌效率不受水中pH值和水中氨氮濃度的影響。

　?、鄱趸饶苡行У匮趸コ械脑孱?lèi)、酚類(lèi)及硫化物等有害物質(zhì)，對這些物質(zhì)造成水的色、嗅、味等具有比氯氣更佳的去除效果。

　?、芏趸饶苡行缢杏寐认拘Ч^差的病毒和孢子等。 ①消毒高。據資料報道，氯消毒的成本約為0.006元/t，二氧化氯消毒為0.03元/t，兩者相差近5倍。

　?、诙趸鹊臋z測手段還不完備，分析檢測較復雜，相對的操作水平也要求較高。

　?、鄱趸鹊倪^(guò)量投加會(huì )在水中形成大量的亞氯酸根，對亞氯酸根的毒認識，目前仍處于研究階段。

　　1.2二氧化氯的最佳使用條件

　　任何一種消毒劑都有其最佳的使用條件。在我國，二氧化氯在水廠(chǎng)中的應用仍處于探索階段，相應的標準和規范還未建立，因此在消毒工藝的選擇上仍存在盲目的行為。根據二氧化氯所具有的特性及在一些水廠(chǎng)的應用實(shí)踐，筆者認為二氧化氯應主要應用于以下4種情況：

　?、偈苡袡C物污染的地表水源。由于污染的加速，地表水源水質(zhì)不斷惡化，再加上有些地表河流的年徑流量變化較大，造成枯水期水源中各種有機物、酚類(lèi)、硫化物的指標嚴重超標。②藻類(lèi)、真菌造成的含色、嗅、味的水源。對一些以湖泊、水庫為水源的水廠(chǎng)，水體富營(yíng)養化而引起的藻類(lèi)過(guò)量繁殖，以及部分藻類(lèi)和植物腐爛后所導致的放線(xiàn)菌大量滋生，都會(huì )引起水質(zhì)色度增高并含有異味。③ pH值和氨氮含量較高的水源。與氯不同，二氧化氯在水中以分子形式存在，即使在稀溶液中也不發(fā)生水解，因此其消毒效率不像氯氣那樣隨pH值的變化而變化。④較高鐵、錳含量的地下水源。

　　2. 二氧化氯的制取工藝

　　二氧化氯性質(zhì)活潑，不易貯存和，因此都采用現場(chǎng)制備的方式。

　　2.1氯酸鈉工藝該工藝最大的缺點(diǎn)是在二氧化氯產(chǎn)生的同時(shí)還有約占二氧化氯產(chǎn)量一半的氯氣發(fā)生。實(shí)驗結果表明，二氧化氯的有效轉化率一般只有50%左右，并且受到反應溫度和鹽酸濃度的影響。要提高二氧化氯的轉化率，必需保持較高的反應溫度(約70℃)和加大鹽酸的過(guò)剩量，但這同時(shí)又會(huì )導致副產(chǎn)物氯氣產(chǎn)率的提高，使反應產(chǎn)物中氯氣的含量增大。

　　由于氯氣的大量存在，嚴格講已經(jīng)失去了二氧化氯投加的最基本的意義，即降低水中三氯甲烷的含量。并且由于氯酸鈉的轉化率在實(shí)際運行中通常不足50%，這使得在投加量較高時(shí)，大量未反應的氯酸鈉進(jìn)入水中，水中剩余的ClO3-的濃度較高，造成二次污染。正是由于以上諸多原因，在國外有關(guān)水廠(chǎng)二氧化氯應用的資料中，還未有上述氯酸鈉工藝的報道。

　　國外水廠(chǎng)中尤其是大型水廠(chǎng)以此工藝為基礎的發(fā)生器約占70%，而這方面的國產(chǎn)設備應用還未見(jiàn)報道，這主要是由于我國目前二氧化氯的應用仍主要集中在中、小型水廠(chǎng)，尤其是縣級左右的小水廠(chǎng)，二氧化氯的需要量一般在300～1 000 g/h上下。對這部分水廠(chǎng)而言，操作簡(jiǎn)單、使用安全是選擇二氧化氯設備的主要因素，而工藝中所含有的加氯系統無(wú)疑會(huì )增加系統的復雜程度，加大設備和管理難度，因此對中、小型水廠(chǎng)并無(wú)優(yōu)勢。

　　但從二氧化氯在水廠(chǎng)尤其是大、中型水廠(chǎng)進(jìn)行推廣使用的前景來(lái)看，作者認為此工藝具有非常大的優(yōu)勢。首先，從反應式中可以看出，用氯氣取代鹽酸，提高了亞氯酸鈉的有效轉化率，降低了運行成本，并且避免了濃鹽酸在儲存、輸送及投加過(guò)程中對操作環(huán)境的影響，更容易提高設備運行的自動(dòng)化程度。其次，該工藝可以根據實(shí)際需要單獨投加氯氣，或單獨產(chǎn)生二氧化氯，能最大限度地適應水廠(chǎng)源水水質(zhì)的變化要求。第三，隨著(zhù)我國相關(guān)標準和規范的逐步健全，二氧化氯在我國大型水廠(chǎng)的應用必將得到推廣。第四，采用此工藝生成的二氧化氯的pH值接近中性，可以較長(cháng)時(shí)間保存而不發(fā)生歧化反應，因此可以通過(guò)中間儲存箱實(shí)現一臺設備設置多個(gè)投加點(diǎn)。

　　3. 自動(dòng)化控制問(wèn)題

　　二氧化氯是通過(guò)兩種劑的現場(chǎng)反應來(lái)制取，要想準確投加，必須對兩種藥劑進(jìn)行準確計量和配比才能實(shí)現。否則，會(huì )因為配比不當而引起二氧化氯產(chǎn)率降低，副產(chǎn)物比率增加，降低消毒效果。

　　目前，我國二氧化氯發(fā)生器在水廠(chǎng)中應用的自動(dòng)化程度還較低，一些中、小型水廠(chǎng)的二氧化氯發(fā)生器的運行還完全采用手動(dòng)標定兩種藥液滴數來(lái)計量，完全無(wú)法控制二氧化氯的產(chǎn)量和投加量。二氧化氯發(fā)生器是集物料計量、現場(chǎng)反應、定量投加于一體的消毒設備，其自動(dòng)化程度直接關(guān)系到二氧化氯的產(chǎn)率以及消毒水中副產(chǎn)物的殘留濃度。筆者認為，在我國水廠(chǎng)推廣應用二氧化氯時(shí)，應重視設備本身自動(dòng)化的程度，結合具體水源的特點(diǎn)選用合理的控制方式，才能取得最佳的處理效果和經(jīng)濟效益。

　　參考文獻

　　[1]黃君禮，李海波，王麗，等.二氧化氯的發(fā)生技術(shù)[J].環(huán)境科學(xué)進(jìn)展，1997，5(2)：55-60.

　　[2]秦忠茂.二氧化氯應用于水廠(chǎng)水質(zhì)消毒的研究[J].環(huán)境與健康，1998，15(5)：120-121.

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