二氧化氯在给水处理中应用

二氧化氯在给水处理中的应用
摘要：水是生命的源泉，水质的好坏关系到广大人民群众的身体健康。

因此，水质化验在供水事业中起着至关重要的责任，要严把水质关。

保证水质检验数据公正、准确、可靠，让广大人民群众喝上放心水。

关键词：消毒剂；二氧化氯；安全性；
目前，我县给水应用的消毒剂充液氯为主，但液氯消毒具有如下缺点：（1）氯会与水中腐殖酸类物质反应形成致癌的卤代烃；（2）氯会与水中的氨反应形成消毒效力低的氯胶；（3）氯在ph值较高时消毒效力大幅度下降等。

为了满足人们对水质要求的不断提高，寻求能替代氯气的更安全而经济的消毒剂，成为今后给水处理的一个发展方向，其中二氧化氯引起人们的极大关注。

它在一些发达国家的自来水厂已得到广泛应用。

二氧化氯是一种氧化性消毒剂，其消毒作用不受ph值的影响，不与水中的氨、有机胺类及酸类反应，适用于碱性水处理。

它对水中的有机物不产生作用，不形成潜在的致癌物质，对环境没有威胁，是一种具有高效、持久、广谱、无毒、安全等的消毒剂，同时由于二氧化氯生产技术和设备的不断完善，使用成本不断下降，将在今后大规模的给水处理中占主导地位。

1 二氧化氯的主要物理化学性质
二氧化氯在常温下是黄绿色至橘黄色气体，具有与氯气相似的刺激性气味；二氧化氯易溶于水，不易发生水解反应，水溶液在光照下会产生clo-2，和clo-3；二氧化氯溶液浓度大于10g/l时易
发生爆炸。

由于二氧化氯对压力、温度和光线敏感，不能压缩进行液化储存和运输，故只能现场制取和使用。

2 二氧化氯的制备及安全性比较
2.1 二氧化氯的制备
给水处理中二氧化氯的制备方法主要使用化学反应法，化学反应法可分为：
（1）盐酸与亚氯酸钠反应
5naclo2+4hcl=5nacl+4clo2+2h20
（2）盐酸与氯酸钠反应
2naclo3+4hcl=2nacl+2clo2+cl2+2h2o
（3）液气混合反应
2naclo2+cl2=2nacl+2clo2
由于亚氯酸钠价格昂贵，方法（1）、（3）的成本与运行费用较高，难以在饮用水中推广。

为此，有公司研制出使用naclo3和h2so4或hcl反应制取二氧化氯的发生器，原理即方法（2），反应中会产生氯气，用户再根据需要将气体纯化：
2naclo2+cl2=2nacl+2clo2
据称该种发生器产生的混合气体中二氧化氯占70%，其余30%为氯气。

使用纯化器后二氧化氯的含量可达95%。

该设备生产规模较小，设备简单，便于操作和实现自动化。

原料价廉易得，适用于给水处理中生产应用。

2.2 安全性比较
（1）因二氧化氯是通过现场制取和使用的，这大大提高了供水的安全性和可靠性。

首先，原料溶液是在负压条件下按设定的工作程序进行反应的，不存在安全问题。

其次是原料在常温条件下存放和运输也比较安全，产生的二氧化碳本身的毒性较小。

但是在二氧化氯制备系统中要严格控制原料稀释浓度，防止误操作。

要求操作人员熟悉原料的配比和操作规程。

（2）液氯在购买、运输、使用过程中危险性极大，手续复杂，供水安全系数低。

液氯具有很强的毒性和腐蚀性，使用过程中应注意安全。

需采用钢瓶包装，钢瓶外涂有明显“氯”及“有毒气体”标志。

应储存在阴凉、通风、干燥的库房内，宜专仓专储。

储存钢瓶时应戴上安全帽，要经常检查阀门有无漏气，如发现漏气，应由熟悉钢瓶结构的人员旋紧阀门螺丝，工作人员要戴防毒面具等。

操作技术要求较高并要定期培训和考核，还要专设漏氯吸收装置，管理比较复杂。

3二氧化氯的消毒机理
二氧化氯主要通过释放新生态氧而起消毒作用。

在水中反应如下：
clo2+h2o→3[o]+2h++cl-
新生态氧具有很强的氧化能力，对微生物细胞壁有较好的吸附和渗透性能，可有效地氧化细胞内含巯基（-sh）的酶，从而快速抑制细胞内蛋白质的合成，使蛋白质中的氨基酸氧化分解，从而将菌藻分解杀死。

另外，对水中有机物的氧化，氯气以亲电取代为主，
而二氧化氯以氧化还原为主，能将腐殖酸、富里酸等降解且产物不以三氯甲烷形式存在。

4二氧化氯的氧化消毒特性
4.1消毒效果好、作用快、持续时间长
二氧化氯溶于水后，基本上是以纯粹的溶解气体形式存在。

它在水中的扩散速度与渗透能力都比氯快，特别是低浓度时更突出，0.5ml/l的二氧化氯作用5min之后即可杀灭99%以上的异养菌，杀菌率维持12h不变，作用时间长达24h后杀菌率才下降为86.3%。

这维持了管网中的持续消毒能力，抑制配水管网细菌再生，可防止出现水质的“二次污染”。

4.2消毒作用受ph值影响小
二氧化氯消毒效果基本不受介质ph值的影响，在ph值6-10范围内均有很强的消毒能力。

在碱性条件下，其消毒效果比氯气好得多，在ph值8.4—8.7范围时，0.5mg/l二氧化氯杀菌率达
99.5%-100%，而在同样条件下，0.5mg/l氯气杀菌率仅为
46.8%-74.6%。

4.3消毒效果不受氨的影响
若水中含有一定量的氨时，氯气的消毒效果会明显下降，而二氧化氯的消毒效果基本上不受影响。

同时二氧化氯对氨氮、氩氮的去除效果比使用液氯好，实践证明：石门县自来水公司另一辅助水源为澧水，当原水中两氮较高时，使用二氧化氯消毒出厂水两氮含量经检测均比使用液氯时低。

4.4随着浓度与温度升高，二氧化氯消毒能力增强
温度越高，二氧化氯的杀菌效果越好，这一点弥补了二氧化氯因温度升高而使溶解度下降的缺点。

所以二氧化氯最佳使用季节为夏季。

4.5二氧化氯毒性低，消毒不产生气味和有毒物质
二氧化氯为微毒性广谱杀菌消毒剂，半致死量ld50为
8600mg/kg。

但是美国环保局1995年规定要求使用二氧化氯消毒的水厂出厂水中二氧化氯不得超过0.8-1.0mg/l。

当水中含有酸类物质时，用二氧化氯消毒不会产生氯酸的气味；与水中腐殖酸及有机物反应，不会生成致癌作用的三氯甲烷，对人体没有危害。

而且二氧化氯可使致癌的稠环化合物如3、4苯环并芘降解成无致癌物质。

5二氧化氯在石门自来水公司的试用情况
2000年2月石门自来水公司购进稳定性液体clo2溶液和10%hcl 溶液，通过计量泵输送到反应系统中，混合反应产生clo2气体。

在负压条件下，进入待处理水中。

刚开始的两个月因缺乏经验，二氧化氯投加量控制太高，约在0.3-0.4mg/l,用户反应氯味太重，经过反复摸索调试，目前二氧化氯投加量控制在0.15mg/l左右比较合适，但原料成本价格高，导致生产成本偏高。

目前主要任务是继续探索二氧化氯发生器的最佳投加量。

6 结束语
二氧化氯是一种消毒剂，又是一种强的氧化剂。

在给水处理中最突出的优点是既能氧化又不生成有害的有机物，克服了投氯消毒
的弊端，有利于提高和确保供水水质。