二氧化氯消毒在城市污水處理中的應用研究

來源：http://m.ssygc.com/ 作者：余氯檢測儀 時間：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問題進行了探討，對正確看待二氧化氯在水廠消毒中的地位及其推廣應用的前景提出了看法。

　　關鍵詞：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環(huán)節(jié)，但隨著水源污染的加劇及水質(zhì)監(jiān)測技術的提高，發(fā)現(xiàn)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年代開始對替代氯消毒的其他消毒劑進行了深入研究，認為二氧化氯是其中性價比最優(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，但近年來由于源水水質(zhì)的惡化，氯消毒所引發(fā)的健康問題越來越引起人們的重視，氯消毒替代品的研究也越來越深入。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(xù)的殺菌效果而成為首選的替代物之一。綜合現(xiàn)有的研究成果，二氧化氯與氯氣相比具有的優(yōu)、缺點見表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相應的不足和缺點。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

　　①二氧化氯能直接氧化水中的腐殖酸(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。

　　②二氧化氯在水中不發(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。

　　③二氧化氯能有效地氧化去除水中的藻類、酚類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。

　　④二氧化氯能有效殺滅水中用氯消毒效果較差的病毒和孢子等。 ①消毒高。據(jù)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。

　　②二氧化氯的檢測手段還不完備，分析檢測較復雜，相對的操作水平也要求較高。

　　③二氧化氯的過量投加會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，二氧化氯在水廠中的應用仍處于探索階段，相應的標準和規(guī)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(jù)二氧化氯所具有的特性及在一些水廠的應用實踐，筆者認為二氧化氯應主要應用于以下4種情況：

　　①受有機物污染的地表水源。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、硫化物的指標嚴重超標。②藻類、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，水體富營養(yǎng)化而引起的藻類過量繁殖，以及部分藻類和植物腐爛后所導致的放線菌大量滋生，都會引起水質(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(xiàn)場制備的方式。

　　2.1氯酸鈉工藝該工藝最大的缺點是在二氧化氯產(chǎn)生的同時還有約占二氧化氯產(chǎn)量一半的氯氣發(fā)生。實驗結果表明，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℃)和加大鹽酸的過剩量，但這同時又會導致副產(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際運行中通常不足50%，這使得在投加量較高時，大量未反應的氯酸鈉進入水中，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，在國外有關水廠二氧化氯應用的資料中，還未有上述氯酸鈉工藝的報道。

　　國外水廠中尤其是大型水廠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，尤其是縣級左右的小水廠，二氧化氯的需要量一般在300～1 000 g/h上下。對這部分水廠而言，操作簡單、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(tǒng)無疑會增加系統(tǒng)的復雜程度，加大設備和管理難度，因此對中、小型水廠并無優(yōu)勢。

　　但從二氧化氯在水廠尤其是大、中型水廠進行推廣使用的前景來看，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、輸送及投加過程中對操作環(huán)境的影響，更容易提高設備運行的自動化程度。其次，該工藝可以根據(jù)實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源水水質(zhì)的變化要求。第三，隨著我國相關標準和規(guī)范的逐步健全，二氧化氯在我國大型水廠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，可以較長時間保存而不發(fā)生歧化反應，因此可以通過中間儲存箱實現(xiàn)一臺設備設置多個投加點。

　　3. 自動化控制問題

　　二氧化氯是通過兩種劑的現(xiàn)場反應來制取，要想準確投加，必須對兩種藥劑進行準確計量和配比才能實現(xiàn)。否則，會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)生器在水廠中應用的自動化程度還較低，一些中、小型水廠的二氧化氯發(fā)生器的運行還完全采用手動標定兩種藥液滴數(shù)來計量，完全無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(xiàn)場反應、定量投加于一體的消毒設備，其自動化程度直接關系到二氧化氯的產(chǎn)率以及消毒水中副產(chǎn)物的殘留濃度。筆者認為，在我國水廠推廣應用二氧化氯時，應重視設備本身自動化的程度，結合具體水源的特點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[J].環(huán)境科學進展，1997，5(2)：55-60.

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

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