摘要:二氧(yang)化(hua)氯(lv)(lv)是一種優良安全的(de)(de)消(xiao)毒(du)(du)(du)劑(ji)。結合二氧(yang)化(hua)氯(lv)(lv)消(xiao)毒(du)(du)(du)在(zai)貴(gui)州農(nong)村水(shui)廠的(de)(de)應(ying)用情況,介紹二氧(yang)化(hua)氯(lv)(lv)消(xiao)毒(du)(du)(du)技(ji)術的(de)(de)原理和特點、設備選(xuan)型、制(zhi)取方法、投加(jia)與(yu)控制(zhi)等方面的(de)(de)內容,指(zhi)出了二氧(yang)化(hua)氯(lv)(lv)消(xiao)毒(du)(du)(du)是現階段農(nong)村水(shui)廠比較適合的(de)(de)消(xiao)毒(du)(du)(du)方式。

關(guan)鍵詞:二氧化氯;消毒技術(shu);農村水廠(chang);應(ying)用(yong)

消(xiao)(xiao)毒(du)是(shi)給(gei)水(shui)(shui)(shui)(shui)處理(li)工藝中的(de)(de)重要組(zu)成(cheng)(cheng)部(bu)分,它是(shi)保證用(yong)戶安全(quan)(quan)用(yong)水(shui)(shui)(shui)(shui)必不可少的(de)(de)措施之一。以往液(ye)(ye)氯(lv)(lv)及其衍生(sheng)(sheng)物(wu)(次(ci)氯(lv)(lv)酸鈉、漂白粉等(deng)(deng))是(shi)最常用(yong)的(de)(de)化學(xue)消(xiao)(xiao)毒(du)劑,但(dan)隨著水(shui)(shui)(shui)(shui)體中有(you)(you)機(ji)污染物(wu)的(de)(de)增多(duo),氯(lv)(lv)消(xiao)(xiao)毒(du)會產生(sheng)(sheng)三氯(lv)(lv)甲烷致癌物(wu)及液(ye)(ye)氯(lv)(lv)泄漏等(deng)(deng)安全(quan)(quan)隱患問題越來越多(duo)地(di)受(shou)到人們的(de)(de)指責。而且液(ye)(ye)氯(lv)(lv)在采購、運(yun)輸、儲(chu)存、使用(yong)中對(dui)安全(quan)(quan)管理(li)要求很高(gao),這對(dui)于在規模上遠小(xiao)于城(cheng)市(shi)自來水(shui)(shui)(shui)(shui)廠、管理(li)水(shui)(shui)(shui)(shui)平不高(gao)、事(shi)故應急能力相對(dui)較(jiao)弱的(de)(de)農(nong)村(cun)水(shui)(shui)(shui)(shui)廠是(shi)不太適合(he)的(de)(de)。臭氧雖(sui)然(ran)消(xiao)(xiao)毒(du)效(xiao)果好(hao)、二次(ci)污染小(xiao)并且能夠有(you)(you)效(xiao)改善水(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)(de)嗅(xiu)和色度,但(dan)由于其一次(ci)性投資大、使用(yong)成(cheng)(cheng)本和維護成(cheng)(cheng)本較(jiao)高(gao)等(deng)(deng)原(yuan)因也不適宜農(nong)村(cun)水(shui)(shui)(shui)(shui)廠使用(yong)。二氧化氯(lv)(lv)除了具備(bei)臭氧消(xiao)(xiao)毒(du)的(de)(de)優點外(wai),還有(you)(you)在水(shui)(shui)(shui)(shui)中的(de)(de)停留時間長、制(zhi)備(bei)方便、產率高(gao)、產量(liang)大、成(cheng)(cheng)本較(jiao)低、操作較(jiao)為安全(quan)(quan)、易于控制(zhi)、原(yuan)料易得等(deng)(deng)優點,越來越多(duo)地(di)受(shou)到農(nong)村(cun)小(xiao)型水(shui)(shui)(shui)(shui)廠的(de)(de)歡迎。根據不完全(quan)(quan)的(de)(de)統計(ji),目(mu)前全(quan)(quan)國已有(you)(you)超(chao)過2000家以上的(de)(de)農(nong)村(cun)水(shui)(shui)(shui)(shui)廠采用(yong)二氧化氯(lv)(lv)消(xiao)(xiao)毒(du)。

世(shi)界銀行貸款第四期中國農村供水(shui)(shui)(shui)與環(huan)境衛生項目在貴(gui)州省的(de)修文、開(kai)陽(yang)、息烽(feng)、畢節、金沙、黔西、威寧(ning)、納(na)雍、正安9個縣(xian)(市(shi))共修建(jian)了88座農村水(shui)(shui)(shui)廠,解決568個村80.71萬(wan)農民的(de)飲水(shui)(shui)(shui)解困和飲水(shui)(shui)(shui)安全(quan)問題。通過對其中4個縣(xian)已建(jian)成10座水(shui)(shui)(shui)廠的(de)調(diao)研,所有水(shui)(shui)(shui)廠的(de)消(xiao)毒(du)方式均采用了二(er)氧化氯消(xiao)毒(du)。

1　二(er)氧化氯消毒技術

1.1　二氧化氯的消毒機理(li)

二氧(yang)(yang)化(hua)氯(lv)(lv)(ClO2)常溫(wen)下(xia)是一種黃(huang)綠色的(de)(de)氣(qi)(qi)體(ti),具有(you)與氯(lv)(lv)氣(qi)(qi)、臭氧(yang)(yang)類似的(de)(de)刺激性氣(qi)(qi)味,液(ye)(ye)態或氣(qi)(qi)態二氧(yang)(yang)化(hua)氯(lv)(lv)都不(bu)穩(wen)定,易揮發,易爆炸,易溶(rong)于水(shui)形成黃(huang)綠色溶(rong)液(ye)(ye),在20℃的(de)(de)水(shui)中溶(rong)解度為107.9g/L,溶(rong)解度是氯(lv)(lv)氣(qi)(qi)的(de)(de)5倍,溫(wen)度升高時(shi),溶(rong)解度略有(you)下(xia)降。

二(er)氧(yang)(yang)(yang)化氯在水溶液中的氧(yang)(yang)(yang)化還(huan)原電位高達115V,其(qi)(qi)ClO2分子結構外(wai)層(ceng)存在一個未成(cheng)對(dui)電子,成(cheng)為活潑自由基,具有很強(qiang)的氧(yang)(yang)(yang)化作(zuo)用,通過(guo)強(qiang)氧(yang)(yang)(yang)化性(xing)殺(sha)(sha)(sha)滅微(wei)(wei)生(sheng)物(wu)(wu)。其(qi)(qi)殺(sha)(sha)(sha)菌(jun)(jun)作(zuo)用主(zhu)要是(shi)通過(guo)滲入細(xi)(xi)菌(jun)(jun)及(ji)其(qi)(qi)他微(wei)(wei)生(sheng)物(wu)(wu)細(xi)(xi)胞(bao)(bao)內(nei),與細(xi)(xi)菌(jun)(jun)及(ji)其(qi)(qi)他微(wei)(wei)生(sheng)物(wu)(wu)蛋(dan)白質(zhi)中的部分氨基酸(suan)發生(sheng)氧(yang)(yang)(yang)化還(huan)原反應(ying),使(shi)氨基酸(suan)分解破壞,進而(er)控(kong)制微(wei)(wei)生(sheng)物(wu)(wu)蛋(dan)白質(zhi)合成(cheng),最終(zhong)導致細(xi)(xi)菌(jun)(jun)被殺(sha)(sha)(sha)死。同(tong)時,ClO2對(dui)細(xi)(xi)胞(bao)(bao)壁有較(jiao)好的吸附和(he)(he)透過(guo)性(xing)能,可(ke)有效地(di)氧(yang)(yang)(yang)化細(xi)(xi)胞(bao)(bao)內(nei)含硫基的酶。除對(dui)一般細(xi)(xi)菌(jun)(jun)有殺(sha)(sha)(sha)滅作(zuo)用外(wai),對(dui)芽孢(bao)、病毒(du)、藻類、鐵細(xi)(xi)菌(jun)(jun)、硫酸(suan)鹽(yan)還(huan)原菌(jun)(jun)和(he)(he)真菌(jun)(jun)等均有很好的殺(sha)(sha)(sha)滅作(zuo)用。

1.2　二氧化氯的制(zhi)取

農村(cun)自來水(shui)廠(chang)采(cai)(cai)用(yong)(yong)二氧(yang)(yang)(yang)化氯(lv)(lv)消(xiao)毒,由(you)于二氧(yang)(yang)(yang)化氯(lv)(lv)性質不穩定,一般采(cai)(cai)用(yong)(yong)專(zhuan)用(yong)(yong)裝置(二氧(yang)(yang)(yang)化氯(lv)(lv)發(fa)(fa)生(sheng)器)現場發(fa)(fa)生(sheng)和投加。目(mu)前(qian),絕(jue)大(da)多數(shu)水(shui)處理(li)用(yong)(yong)二氧(yang)(yang)(yang)化氯(lv)(lv)發(fa)(fa)生(sheng)器均采(cai)(cai)用(yong)(yong)化學(xue)法反(fan)應(ying)(ying)原理(li),即采(cai)(cai)用(yong)(yong)2種或2種以上的(de)化學(xue)原料(liao)通過(guo)反(fan)應(ying)(ying)器反(fan)應(ying)(ying)生(sheng)成二氧(yang)(yang)(yang)化氯(lv)(lv)。根據(ju)采(cai)(cai)用(yong)(yong)原料(liao)的(de)不同,可分為氯(lv)(lv)酸(suan)鈉法和亞氯(lv)(lv)酸(suan)鈉法。

氯酸(suan)鈉法采用氯酸(suan)鈉加(jia)鹽酸(suan)的(de)反應(ying)機理,即:

2NaClO3+4HCl→2ClO2+Cl2+2NaCl+2H2O  (1)

亞(ya)氯(lv)酸鈉法多采用亞(ya)氯(lv)酸鈉加鹽酸的(de)反應機(ji)理(li),即:

5NaClO2+4HCl→4ClO2+5NaCl+2H2O  (2)

氯酸鈉法特點(dian)是(shi)原料易得、價格(ge)低,反應產(chan)物是(shi)ClO2、Cl2分(fen)別占70%、30%左右的的混合物。其設(she)備結(jie)構簡單,一次性投(tou)資較小,ClO2發(fa)生成(cheng)本大約(yue)為0.01～0.015元/g。

亞(ya)氯(lv)酸鈉(na)法(fa)的優點是原料轉化(hua)率高(gao)(理論轉化(hua)率為100%),可以制得(de)95%純(chun)度(du)的ClO2。該(gai)法(fa)在國外(wai)飲水消毒中占(zhan)70%。亞(ya)氯(lv)酸鈉(na)法(fa)的主要缺點是設備較貴(gui),原料不易(yi)采(cai)購(gou)且價格較高(gao),產(chan)氣(qi)成本在0.05元/g以上,是氯(lv)酸鈉(na)法(fa)的4～5倍。由于成本原因,在目前(qian)條(tiao)件下(xia)農村(cun)水廠采(cai)用亞(ya)氯(lv)酸鈉(na)法(fa)二氧化(hua)氯(lv)發生器(qi)的不多。但產(chan)物中ClO2的純(chun)度(du)較高(gao)的優點,使(shi)得(de)亞(ya)氯(lv)酸鈉(na)法(fa)也有(you)一定的應用前(qian)景。

2　二(er)氧化氯(lv)在貴(gui)州農村水廠(chang)中(zhong)的應用情況

2.1　對已(yi)建10座農村水廠(chang)的資(zi)料統計

通過對(dui)貴(gui)州(zhou)省的(de)開陽縣(xian)、息烽縣(xian)、黔西縣(xian)和正安縣(xian)共10座已(yi)建成(cheng)的(de)農(nong)村水(shui)廠的(de)調(diao)研,水(shui)廠的(de)有關設計資料見表(biao)1。

2.2　二(er)氧化(hua)氯(lv)的制備

在(zai)調(diao)查的(de)(de)10座水廠的(de)(de)資(zi)料(liao)統(tong)(tong)計(ji)上(shang),所(suo)有(you)的(de)(de)水廠均采用了二氧(yang)(yang)(yang)化(hua)氯(lv)(lv)的(de)(de)消毒方(fang)式,以氯(lv)(lv)酸鈉、鹽酸為原料(liao)的(de)(de)復合(he)型二氧(yang)(yang)(yang)化(hua)氯(lv)(lv)發生(sheng)器現(xian)場(chang)制取(qu),產物為以二氧(yang)(yang)(yang)化(hua)氯(lv)(lv)為主(zhu)、氯(lv)(lv)氣為輔的(de)(de)混(hun)合(he)氣體,二氧(yang)(yang)(yang)化(hua)氯(lv)(lv)含量占70%以上(shang)。復合(he)二氧(yang)(yang)(yang)化(hua)氯(lv)(lv)發生(sheng)器主(zhu)要由供料(liao)系(xi)統(tong)(tong)、反(fan)應系(xi)統(tong)(tong)、溫控系(xi)統(tong)(tong)、吸收系(xi)統(tong)(tong)、安全系(xi)統(tong)(tong)組成。其(qi)化(hua)學反(fan)應如下:

2NaClO3+4HCl→2ClO2+Cl2+2NaCl+2H2O

該(gai)反(fan)應的(de)最佳溫度為70。C,反(fan)應器(qi)采用耐溫、耐腐蝕材料制(zhi)造。反(fan)應生成的(de)二氧化氯和氯氣混(hun)合氣體通(tong)過水射器(qi)投加到被處理水中(zhong)。

2.3　二(er)氧化氯(lv)的投加與(yu)控制

《生活飲(yin)用(yong)水(shui)(shui)(shui)(shui)衛生標(biao)準》GB5749-2006規定,用(yong)二(er)氧(yang)化(hua)氯消(xiao)毒時(shi)出廠水(shui)(shui)(shui)(shui)限值(zhi)為(wei)0.8mg/L,出廠水(shui)(shui)(shui)(shui)余(yu)(yu)量(liang)不低于0.1mg/L,管網末梢(shao)水(shui)(shui)(shui)(shui)中(zhong)的余(yu)(yu)量(liang)不低于0.02mg/L。要達到出廠水(shui)(shui)(shui)(shui)二(er)氧(yang)化(hua)氯余(yu)(yu)量(liang)的指標(biao)要求,投加量(liang)應高(gao)于指標(biao)值(zhi)。具體投加量(liang)應根據不同水(shui)(shui)(shui)(shui)廠的水(shui)(shui)(shui)(shui)質通過實驗而定。貴州山區供水(shui)(shui)(shui)(shui)用(yong)戶較分(fen)散(san)、管網較長,為(wei)了延(yan)長二(er)氧(yang)化(hua)氯在管網中(zhong)的持續消(xiao)毒時(shi)間,一般以地(di)表水(shui)(shui)(shui)(shui)為(wei)水(shui)(shui)(shui)(shui)源(yuan)的自來(lai)水(shui)(shui)(shui)(shui)廠有效氯投加量(liang)為(wei)1.0～2.0mg/L,地(di)下(xia)水(shui)(shui)(shui)(shui)為(wei)0.5～1.0mg/L。

加氯(lv)點選在清(qing)(qing)(qing)水池(chi)(chi)進水口處并能保證(zheng)消毒氣體(ti)在水中分散均勻的(de)地方(fang),一般復合二(er)氧(yang)化氯(lv)發(fa)生(sheng)(sheng)器運(yun)行時可實現自動(dong)控制,根據清(qing)(qing)(qing)水池(chi)(chi)進水流量信號(hao)或清(qing)(qing)(qing)水池(chi)(chi)出水的(de)余氯(lv)探測信號(hao)自動(dong)控制發(fa)生(sheng)(sheng)器進料計量泵的(de)流量,調節發(fa)生(sheng)(sheng)器的(de)產量,其工藝如圖1。

2.4　復合二氧化氯發生器的選取(qu)

復合二氧化氯發生器產量以(yi)有效氯含量計,其型(xing)號(hao)與每小時產量一致,選用時根據待處理水(shui)的水(shui)量和耗氯量確(que)定(ding)型(xing)號(hao)。如(ru)華(hua)特H908-100A型(xing)指的就(jiu)是二氧化氯發生能(neng)力(li)為100g/h。因此,只要知道處理水(shui)量、加(jia)藥濃度就(jiu)可確(que)定(ding)二氧化氯發生器的規(gui)格(ge)型(xing)號(hao)或發生能(neng)力(li)。計算方法如(ru)下(xia):

B=CQ/T  (3)

式(shi)中:B為所選設備的(de)產量,g/h;C為二氧(yang)化氯的(de)投加濃度,mg/L或g/m3;Q為水廠的(de)設計水量,m3/d;T為運行時間,h/d。

以(yi)息(xi)烽溫泉水(shui)廠為(wei)(wei)例,水(shui)廠設計規模1000m3/d,二氧化(hua)氯投加量為(wei)(wei)1.5mg/L,每天運行(xing)16h,代入(3)式計算得B為(wei)(wei)93.75g/h,故選二氧化(hua)氯發生(sheng)能力(li)為(wei)(wei)100g/h的(de)華特H908-100A型(xing)發生(sheng)器。

由于(yu)(yu)市場(chang)上二(er)氧化(hua)氯(lv)發生器的(de)(de)品(pin)牌很多,每個(ge)品(pin)牌的(de)(de)產品(pin)在規格(ge)型號(hao)、結構原理、安裝及(ji)操(cao)控方式等方面也不盡相同(tong)。對于(yu)(yu)農村水(shui)廠(chang)來說,應根據本(ben)廠(chang)的(de)(de)水(shui)處理工(gong)藝選擇合適的(de)(de)消毒設備及(ji)安全有效(xiao)的(de)(de)投加工(gong)藝是確(que)保自來水(shui)高效(xiao)、經濟、安全消毒的(de)(de)前(qian)提(ti)。

2.5　二氧化氯的消毒(du)效果(guo)

10座水廠現已投產(chan)運行(xing),當(dang)地衛生部門多(duo)次檢(jian)測數據(ju)表明,采用(yong)復合(he)二(er)氧(yang)化氯(lv)發生器生成的二(er)氧(yang)化氯(lv)和氯(lv)氣混(hun)合(he)氣體消毒(du)效果明顯,消毒(du)后水的有(you)機(ji)污染指標、細菌總(zong)數和大(da)腸菌群(qun)均符合(he)國家(jia)生活飲用(yong)水衛生標準。

3　結語

二氧(yang)化(hua)(hua)氯作為一種很有前途的(de)消(xiao)毒(du)(du)劑,其工(gong)藝簡單、易于(yu)操作、原料易購易存、設備占地少、運(yun)行(xing)安(an)全(quan),而且成(cheng)本適(shi)中(zhong)、消(xiao)毒(du)(du)效果好等特點,比較適(shi)合現(xian)階段分散(san)的(de)、中(zhong)小規模的(de)農村水(shui)廠。隨著二氧(yang)化(hua)(hua)氯發生(sheng)(sheng)器生(sheng)(sheng)產技(ji)(ji)術的(de)日趨成(cheng)熟、產品的(de)日臻(zhen)完善,以及(ji)飲用水(shui)消(xiao)毒(du)(du)技(ji)(ji)術安(an)全(quan)性研究的(de)進一步深人和發展,二氧(yang)化(hua)(hua)氯在農村水(shui)廠中(zhong)的(de)使用將會越(yue)(yue)來越(yue)(yue)好。

參考文獻:

[1]吳一蘩,高乃云(yun),樂林生.飲(yin)用水消毒(du)技術[M].北京(jing):化學工業出版社(she),2006.

[2]許保(bao)玖.給水處理(li)理(li)論[M].北京:中國建筑工業出版(ban)社(she),2000.

[3]馬(ma)樹升,樊銘京,張峰,楊紅玲(ling).二氧化氯消毒(du)技(ji)術(shu)在村村通(tong)自(zi)來水中的應用[J].山(shan)東農(nong)業大(da)學學報(自(zi)然科學版),2008(1):85-87.

[4]李新杰,陳曉東,于文敦.農村飲用水二氧化氯安全消毒工藝設計[J].中國農村水利水電,2007(11):21-24
 

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