二氧化氯ClO2与氯气Cl2两种消毒法消毒效果及优缺点的对比与研究

取样时间
２００６．５ ２００６．６
三氯甲烷 未检出 未检出 。未检出 未检出 未检出
四氯化碳
Ｏ．Ｏ００５ ０．０００６ ０．０００８
１
２００６．７ ２００６．８
４
０．０２５
Ｏ．０００９
气
２００６．９
０．０２７
０．０００７
注：未检出代表低于检测限 从消毒副产物色谱图和表３、表４可以看出，兴一、兴二水源滤前水中不含三氯甲烷和四氯化碳（低于检测限），滤前水 中ａｎ－氧化氯后，水中均无三氯甲烷和四氯化碳产生，加氯后的出厂水兴一三氯甲烷含量分别为０．０１８ｍｇ／１、Ｏ．０２３ｍｇ／１、 ０．０２４ｍｇ／ｌ、Ｏ．０２９ｍｇ／ｌ、０．０２５ｒａｇ／ｌ，四氯化碳含量分别为０．０００３ｍｇ／ｌ、Ｏ．０００４ｍｇ／ｌ、０．０００２ｍｇ／１、０．０００５ｍｇ／１、０．０００６ｍｇ／ｈ兴 二三氯甲烷含量分别为Ｏ．０２４ｍｇ／１、０．０２６ｍｇ／１、Ｏ．０３１ｍｇ／１、０．０２５ｍｇ／ｌ、０．０２７ｍｇ／ｌ，四氯化碳含量分别为０．０００５ｍｇ／ｌ、０．０００６ｍｇ／１、
０．０００８ｍｇ／１、Ｏ．０００９ｍｇ／ｌ、Ｏ．０００７ｒａｇ／１
测定结果表明，兴一、兴二水源滤前水中不含三氯甲烷、四氯化碳（低于检测限），加二氧化氯后，１０个水样除均未检 出三氯甲烷、四氯化碳（低于检测限），加氯后的出厂水１０个水样均产生三氯甲烷、四氯化碳，其含量均低于国家标准值， 符合国家《生活饮用水卫生标准》（ＧＢ５７５０—８５）（三氯甲烷０．０６ ｍｇ／１，四氯化碳０．００３ ｍｇ／１），未超标。说明用氯气做消毒剂 会因此产生消毒副产物三氯甲烷、四氯化碳，而二氧化氯做消毒剂则不会产生，因而从消毒副产物角度上说采用二氧化氯做 消毒剂要比氯气更加科学、安全。
兴一水源管网水细菌学指标数据表
二氧化氯 日期 细菌总数 实测值
（个／ｍ１）
２００６．５ ２００６．６ ２００６．７ ２００６．８ ２００６．９ ４ ８ １２ １４ ６
氯气 细菌总数 标准值 （个／ｍ１）
１００ １００ ｌｏｏ １００ １００
大肠茵群 实测值 （个／１） 未检出 未检出 未检出 未检出 未检出 表２．２
第四章二氧化氯与氯气对水中消毒副产物生成的影响
水中的有机氯化合物大多是有毒、“三致”物质，且难以降解，危害人体健康。２００６年５～９月份期间连续对兴一、兴 二水源滤前水、出厂水进行取样，在一部分滤前水水样中加入一定量的二氧化氯溶液（专业厂家生产），对滤前水、加入一 定量的二氧化氯溶液的滤前水、出厂水这三种水样进行水中消毒副产物（三氯甲烷和四氯化碳）的气相色谱分析，色谱条件 如下：
糟Ｌ）０ ｈ４８４
空白
Ｏ Ｏ．２ Ｏ
ｈ５６
ｈ７２
ｈ８。ｈ９６
不 可
不 可
不 可
ｈ１０４喾㈠４８
不
ｈ５６
ｈ７２
ｈ８。ｈ９６
ｈｉ０４
不 可
不 可
不
不 可
不
不
计 数
不 可 计
计
数 不 可 计
计
数 不
计 数
不 可
计 数
不 可
空白０
可 计
可 计 数 不
可
可 计
数 不 可
可 计 数
不 可
计 数
不
数
不
０．２ ０
可 计 数
不可计数不可计数不可计数Ｏ
Ｏ Ｏ
注表中数据除标注外，其余为细菌总数，单位为
个／ｍＬ
从表１可以看到，当二氧化氯和氯溶液的投加浓度为Ｏ－３～Ｏ．５ ｍｇ／Ｌ时，室温条件下敞口容器中的水样在静置４ ｄ（９６ ｈ）内， 水样细菌总数指标满足企业标准：在１０４ ｈ时，只有浓度为Ｏ．３ ｍｇ，Ｌ的水样细菌总数超标（不可计数），其余的水样细菌总数 试验结果均＜１０个／ｍＬ’仍可达到企业生产标准。所以，可认为当二氧化氯和氯投加浓度在Ｏ．３～Ｏ．５ ｍｇ／Ｌ时，暴露空气时 间在４ｄ以内时，完全可以满足抑制水中细菌生长的要求，从表２数据发现二氧化氯消毒能力较氯更强一些。
０．０００３
ａｎ－氧化氯水（０．３ ｍｅ，／Ｌ） 三氯甲烷 未检出 未检出 未检出 未检出 未检出 四氯化碳 未检出 未检出 未检出 未检出 未检出
１
２００６．５
未检出 未检出 未检出 未检出 未检出
２
２００６．６
０．０２３
０ｍ０４
０．０００２
３
２００６．７
Ｏ．０２４
４
２００６．８
０．０２９
０．０００５
１、试剂与仪器 仪器为日本岛滓Ｇｃ一１４Ｂ气相色谱仪配ＥＣＤ检测器。标准试剂为三氯甲烷、四氯化碳，均购自国家标准物质中心，各
单标质量浓度均为１０ ｍｇ／ｍＬ和１ｍ∥ｍＬ，再用纯净水溶解成质量浓度为１００ｐｇ／ｍＬ的混合溶液。
２、色谱条件
气化室温度为２３０℃，柱温为１８０℃，检测器温度为２５０℃，衰减１６，电流为Ｏ．１ｍＡ。 现列出兴一水源５月份滤前水、ａｎ－氧化氯水、出厂水样品消毒副产物气相色潜检测色谱图 下图为兴一水源５月份滤前水样消毒副产物色谱图
第五章消毒成本
为进一步对二氧化氯消毒进行研究，了解其特性，我们还对液氯消毒和二氧化氯消毒的经济成本进行了分析比较，见表６。 表６ 指标消毒剂 氯气 二氧化氯 千吨水投加量（ｋｇ）
８９
——☆☆石油和化工职业健康国际论坛☆☆——
３
２
０
下图为兴一水源５月份滤前水样加二氧化氯后消毒副产物色谱图
下图为兴一水源５月份出厂水消毒副产物色谱图
２
７
２
４
２ ｌ
ｌ
８
１
５
ｌ ２
Ｏ
９
０
Ｂ
０
３
０
－０
３ ０ ０ ６２ １ ２ｑ Ｉ ８６ ２．４８ ３ Ｉ ３ Ｔ２ ４ ３４
ｑ两
５．５８
６
２
６陀
７
４４
８ ０６
ａ明
ｇ
３
ｇ髭
其它月份色谱图与上述谱图相似，总的分析结果如下：
——☆☆石油和化工职业健康国际论坛☆☆——
表３
兴一水源滤前水、ａｔｌ－氧化氯水、加氯水中消毒副产物检测结果 源水 加氯水（０．５０ ｍｇ／Ｌ） 四氯化碳 ‘未检出 未检出 未检出 未检出 未检出 三氯甲烷
Ｏ．０１８
样品序号
取样时问 三氯甲烷 四氯化碳
５
２００６．９
Ｏ．０２５
０，０００６
表４兴二水源滤前水、ａｎ－氧化氯水、加氯水中消毒副产物检测结果 源水 样品序号
ｌ
’
加氯水（Ｏ．７５ ｍｅ／ｔ．） 四氯化碳 未检出 未检出 未检出 未检出 未检出 三氯甲烷
０．０２４ ０．０２６ Ｏ．０３１
ａｎ－氧化氯水（０１３ ｍｇ／Ｌ） 三氯甲烷 未检出 未检出 未检出 未检出 未检出 四氯化碳 未检出 未检出 未检出 未检出 未检出
可 计
可 计 数
计
数
计 数
计 数
计 数
计 数
数
数
数
Leabharlann Baidu
Ｏ．３
０
０
４
Ｏ
Ｏ
ｌｌ
０．３
Ｏ
Ｏ
６
Ｏ
０
１４
不可计数不可计数不可计数
０．４ ０．５ １．０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ４ ０ ０ ０ １ ０ ０ ０ ０ １０ ８ ０ ０ Ｏ ０ ０．４ ０．５ １．０ Ｏ ０ ０ ０ ０ ０ ６ ０ ０ Ｏ ２ ０ Ｏ ０ ０ １６ ｌＯ ０
日期
氯气 细菌总数 标准值 大肠菌群 实测值 大肠菌群 标准值 （个／１）
３ ３ ３ ３ ３ ３ ６ １３ ９ １３
细菌总数 实测值 （个／ｍ１）
细菌总数 实测值 （个／ｍ１）
细菌总数 标准值 （个／Ｈ１１）
１００ １００ １００ １００ １００
大肠茵群 实测值 （个ｆ１） 未检出 未检出 未检出 未检出 未检出
大肠茵群 标准值 （－ｔ－／１）
ｊ
细菌总数 实测值 （个／ｍ１）
６ ｌｌ １５ １８ １０
细菌总数 标准值 （个／ｍ１）
１００ １００ １００ １００ ｔ００
大肠菌群 实测值 （个／１） 未检出 未检出 未检出 未检出 未检出
大肠菌群 标准值 （个／１）
ｊ
气
３
３
）
兴二水源管网水细菌学指标数据表
二氧化氯
——☆☆石油和化工职业健康国际论坛☆☆——
二氧化氯（Ｃ１０２）与氯气（Ｃ１２）两种消毒法 消毒效果及优缺点的对比与研究
辽河油田职业病防治所潘贵和董跃春 辽河油田供水公司刘金生
第一章概述
根据《生活饮用水卫生标准》（ＧＢ５７５０．８５）的规定：不论水源是地表水或地下水，出厂水均应消毒处理。所以，消毒 是水处理工艺中最重要的环节之一，其运行的好坏将直接影响出厂水的质量。 通常采用的消毒方法有很多，氯气作为一种成熟的消毒剂已有百年的应用历史，因其消毒成本低，设备简单等优点，目 前仍然被大多数水厂采用。但近年来，氯气消毒所引发的环境健康问题越来越引起人们的重视，自来水处理过程中氯氧化一 消毒产生的副产品难以降解，危害人体健康，引起了人们的强烈关注。因此，寻找氯的替代氧化一消毒剂受至ｌＪ－ｆ发达国家的 重视，研究也越来越深入，在众多的氧化一消毒剂中，二氧化氯是为数不多的一种能适用于城市自来水处理的新型氧化一消 毒剂，目前它在发达国家和国内大中城市中得到了广泛的应用，但在辽河油田供水系统中尚缺乏对二氧化氯（Ｃ１０２）与氯 气（Ｃ１２）两种消毒剂消毒效果系统、客观的对比研究，仍然采用氯气消毒法。 本课题着重对氯气、二氧化氯的消毒机理以及在水处理中的具体应用作初步探讨，从使用成本、使用安全性、产生 有机副产物（三卤甲烷ＴＨＭｓ）、微生物的杀灭作用（微生物指标）等角度出发进行对比研究，找出它们的优缺点，比较氯 气和二氧化氯的氧化效能，得出客观的结论，为油田各水厂使用新型氧化．消毒剂提供科学的理论依据。
大肠菌群 标准值 （个／１）
３ ３ ３ ３ ３
（个／ｍ１）（ｄ＇－ｎ）
１００ １００ １００ １００ １００
２００６．５ ２００６．６ ２００６．７ ２００６．８ ２００６．９
２ ４ １０ ６ ５
未检出 未检出 未检出 未检出 未检出
表２．１、表２．２的检测数据看出：ａｎ－－氧化氯和氯气管网水中细菌总数、大肠菌群总数均符合国家《生活饮用水卫生标 准》（ＧＢ５７５０—８５）。
氯溶于水后起下列反应：
二、二氧化氯性质及消毒机理
二氧化氯是一种深绿色的气体，具有与氯一样的刺激性气味，是一种强氧化剂，它是一种广谱性的消毒剂，其杀毒作用 主要是通过渗入细菌细胞内，将核酸（ＲＮＡ或ＤＮＡ）氧化，从而阻止细胞的合成代谢，并使细胞死亡。由于二氧化氯在水 中几乎１００％以分子状态存在，所以易透过细胞膜。但它具有易挥发、易爆炸的特性。空气中Ｃ１０２浓度＞１０％或水中Ｃ１０２ 浓度＞３０％时都将发生爆炸，故不宜贮存，应采取现场制取和使用。 二氧化氯制取按其所用的原料和工艺特点分为：氯酸盐还原法、亚氯酸盐氧化法和电解法。 １、氯酸盐还原法 根据所用的还原剂、工艺条件和后处理的不同，氯酸盐还原法又分为氯化钠还原剂法、盐酸还原剂法、甲醇还原剂法三 种，目前常采用的是盐酸还原剂法：
二、管网水二氧化氯、氯气消毒能力的研究
在２００６年５～９月份期间连续对兴一、二水源滤前水和出厂水（消毒剂为液氯）进行取样，在滤前水水样中加入一定量 的二氧化氯（专业厂家生产），对其进行细菌学指标检测，对出厂水水样同时进行细菌学指标检测，检测结果如下：
——☆☆石油和化工职业健康国际论坛☆☆——
表２．１
第二章消毒机理
一、氯气性质及消毒机理
氯在常温下为黄绿色气体，具强烈刺激性及特殊臭味，氧化能力很强。在６、７个大气压下，可变成液态氯。液态氯灌 入钢瓶，有利于贮存和运输。‘其消毒原理如下：
Ｃ１，十Ｈ，Ｏ—ＨＯＣｌ十Ｈ＋十Ｃ１’。
ＨＯＣｌ＝＝＝＝＝Ｈ＋十ＯＣ’
在水中水解成次氯酸，氯的杀菌作用，主要是次氯酸体积小，易穿过细胞壁；同时，它又是一种强氧化剂，能损害细胞 膜，使蛋白质、ＲＮＡ和ＤＮＡ等物质释出，并影响多种酶系统（主要是磷酸葡萄糖脱氢酶的巯基被氧化破坏），从而使细菌死 亡。氯对病毒的作用，在于对核酸的致死性损害。上述反应是可逆反应，因而～氯胺和二氯胺的杀菌原理仍是次氯酸的作用， 只是在次氯酸被消耗后，反应才向左进行；氯胺本身也有杀菌作用，但需较高的浓度和接触时间。
制取二氧化氯。由于亚氯酸钠较贵，氯酸钠电解法电耗太高，故一般选用氯
Ｃ［ｚ＋４０Ｈ。．２ｅ｝２Ｃ１０‘＋２Ｈｚ０
化钠
ＣｔＯ’＋２０Ｈ。・２ｅ；＝兰ＣｔＯｚ＋Ｈ２０
Ｃ［Ｏｚ—ｅ；兰Ｃ［Ｏｚ
第三章二氧化氯、氯气的消毒作用对比
一、实验室内二氧化氯、氯气消毒能力的研究
首先在实验室内以相同的空白水样（专业厂家生产的成品水样，细菌总数为０个／ｍ１）为研究对象，分别加入不同浓度 的二氧化氯和氯溶液，测定Ｏｈ、４８ｈ、５６ｈ、７２ｈ、８０ｈ、９６ｈ、１０４ ｈ下样品中细菌总数，研究结果如下： 表１ 二氧化氯（个／ｍ１） 稳定性二氧化氯和氯气持续消毒能力试验结果表 氯气（个／ｍ１）
８７
——☆☆石油和化ＴＩＩＲ．业健康国际论坛☆☆——
主反应：
２ＮａＣｌ０３＋４ＨＣｌ－－－，２Ｃ１０２＋２ＮａＣＩ＋２Ｈ２０＋Ｃ１： ＋３Ｈ２０
Ｎａｄ寻兰Ｎａ＋＋Ｃｔ。
４０Ｈ一一４ｅ；＝皇２Ｈｚ０＋０ｚ
－法、次氯酸盐氧化法，因其成本较高，目前常采用自氧化法。
Ｃ１＋２Ｈ，Ｏ
２
ＨｚＯ一２ｅ寻＝主Ｈｚ０２＋２Ｈ＋