二氧化氯在自来水消毒中的应用研究

王 岿

(内蒙古自治区呼伦贝尔市扎兰屯市自来水公司,内蒙古 呼伦贝尔162650)

1 二氧化氯性能及制备

常温条件下,二氧化氯为带有浅绿色的黄色有毒气体,毒性比氯大,有辛辣味,高温、阳光直射、遇到电火花等易发生爆炸。易溶于水,具有较弱的水解作用,其气体及液体状态不稳定,只能现场制备使用。二氧化氯在处理微生物中,能够很好的氧化细胞中含硫基的酶,使得蛋白质中的氨基酸氧化分解失去功能,微生物死亡。二氧化氯通过发挥强氧化性的作用高效杀死细菌。其消毒作用和氯消毒比较接近,出水残留浓度比氯低,并且能够有效杀死细菌、藻类、芽孢等,具有很好的杀菌效果。并且二氧化氯能够在p H值在6－10中保持杀菌性能的不变,能够适应较广的范围,液氯的范围则相对较小,并且二氧化氯和水中的杂质反应的速度也比氯快,具有很强的杀菌性能,并且在实际操作上也较为安全简便。二氧化氯的持续消毒能力强,水溶液稳定,能够保持稳定的余量,有效控制藻类细菌等的繁殖。同时二氧化氯还能够分解水中的浮游生物细胞结构。二氧化氯的制备主要通过化学法和电解法实现,化学法需要通过氯酸钠和亚氯酸钠为原料进行制备。电解法则是通过氯化钠隔膜电极技术,以氯化钠、氯酸钠或者亚氯酸钠为原料制取,一般制取选择氯化钠作为电解质,发生器主要由直流电源、电解槽、溶盐箱、水射器等组成。

2 二氧化氯水处理概述

二氧化氯水处理技术主要是通过应用二氧化氯这种处理水资源中的微生物和病毒的消毒试剂,来达到对水的净化效果。同时在处理过程中应用二氧化氯需要的量也比其他消毒试剂用量要少,消毒时间能持续较长,能够取得很好的经济效益。二氧化氯能够有效处理水体中有机物和无机物,并且能够有效去除其中的铁离子、锰离子等。同时二氧化氯具有很强的氧化性,能够和硫化氢反应生成沉淀硫单质,降低硫离子对水体的污染,并且能够和水中的金属离子迅速反应生成不溶性的沉淀,高效去除金属离子。传统的氯气消毒会与水中的有机物反应生成各种氯代有机物等有害物质,但应用二氧化氯能够很好的避免这些问题的出现,其主要是通过氧化作用和有机物反应,从而很好的解决了氯代有机物污染水体的问题。二氧化氯水处理的过程主要通过几种设备来实现,首先通过循环泵将待处理的自来水输入到相应的处理程序中,具体过程需要经过沉淀、过滤等工序来完成初步的处理,然后再通过消毒装置进行相应的消毒处理,使其满足饮用水的标准。

3 二氧化氯消毒技术的优势

二氧化氯消毒技术被广泛应用之前,做常用的处理技术为液氧处理技术、臭氧消毒技术、紫外线照射等,但这些处理技术都存在很大的不足,在实际应用中存在一定的问题,但二氧化氯消毒技术能够很好的克服这些限制,进而得到了广泛的应用。二氧化氯消毒技术的优势有很多,一是体现在其作用机理上,二氧化氯不会和水发生分解歧化反应,具有良好的稳定性,二氧化氯能够在水体中长时间存在,同时具备很强的渗透力和扩散能力,能够在水中有效保持余量,持续的发挥在水体中的消毒作用,能够有效控制水体中的病毒和微生物的繁殖,并且二氧化氯不易受到氨的影响,可以在水体中充分发挥其持续性的消毒优势,同时也不会受到外界酸碱值的影响,能够使用与酸碱值在三到九的水中,扩大了使用范围。二是二氧化氯水处理技术相比于其他消毒技术,更加安全便捷,其在处理中和水中的有机物氧化生成含氧集团,不会产生有害物质,并且也不会产生致癌物质,能够保证饮用水的安全性。三是二氧化氯适应性较强,能够很有效的抵抗水体碱性环境,相对于其他消毒技术,其消毒效果受到的影响很小,能够高效侵入病原体生物膜保护层,破坏内部组织,对水体中多种病毒具有很好的杀灭效果,具备较高的水处理能力。并且二氧化氯消毒技术应用广泛,可以用于污水的脱色等多种杂质的处理,满足全面消毒的要求,有效提高了水处理的效率。

4 二氧化氯投加工艺

在有清水池的水厂中,一般将二氧化氯投加在清水池的进水口处,通过接触发挥消毒杀菌的作用。或者直接投加在过滤后的管道中,能够更好的均匀混合,达到更好的处理效果。如果是没有清水池的直供水厂,可以直接在供水管道中投加二氧化氯。对于一些具有在线监测自动控制装置的自来水处理厂,则可以在二氧化氯投加点前设置相应的流量控测装置,来检测水流量值并将相关信息传达到发生器,从而达到控制二氧化氯投加量的目的。也可以在出厂水管上设置相应的二氧化氯控测装置,通过自动监测二氧化氯浓度值,来更好的对投加量进行控制。关于二氧化氯投加量的控制,相关标准是二氧化氯和水接触半个小时后出水游离氯每升不小于0.1mg。根据实际经验和相应的测试数据,当水温在20～21℃,水样中二氧化氯的含量为0.37mg/L及0.25mg/L的分别作用时间为1min、5min时,能够高效降低水体中的大肠杆菌的含量。

5 影响二氧化氯消毒效果的因素

自来水处理过程中,在经过沉淀过滤等水处理过后,需要加药消毒。将二氧化氯投入水中后,待处理的水在清水池中的停留过程中,二氧化氯会和水中的细菌、病毒等微生物以及有机物等发生相应的物理、化学反应等,但由于扩散作用,不同二氧化氯浓度的水之间可能会相互混合,一部分二氧化氯会随着水流动溢出水面造成损耗,一部分会进入管网,发挥持续杀菌的作用,但为补充损耗的二氧化氯溶液,仍需要投加一定量的二氧化氯。为了保证投药效果,需要加大投药量,增加其与水的接触时间,从而减低水体有机物含量以及水体的浑浊度。同时影响二氧化氯投加量的因素也有很多,清水池进出水量、管网的覆盖度、水质的状况、储存水位水量等,都会对其造成很大的影响。因此需要不断探究二氧化氯消毒投加量的合适范围,从成本及水质的相关要求进行考虑,对影响二氧化氯投加量的因素进行分析。首先对清水池进出水量和水池的储存水量进行分析,由于二氧化氯的加药量等于二氧化氯投加量浓度和处理水量的乘积,因此加药量的变化直接受清水池进出水量的影响。并且进水量还会对二氧化氯在水中的停留时间造成影响,导致出现损耗的出现。因此需要对清水池进水量做好准确的分析。

水中有机物的含量也是影响二氧化氯投药量的主要因素,水中的有机物含量会消耗水中的二氧化氯,并且水中有机物的含量会由于源水及相关的处理工艺的不同而出现不同的情况,因此需要对有机物含量做好相应的统计。同时管网状况也会影响二氧化氯投药量,管网材质、形状、用水量等都直接反映了水质中的病原微生物的指标,决定着二氧化氯投药量的多少。停留时间也影响着二氧化氯的投加量,清水池容积越大、进出水量大、管网长等都会加长停留时间,停留时间越长,需要的二氧化氯投加量也就越大。因此在处理过程中,要适当把握二氧化氯和到处理水体接触的时间,以及需要的用量,适当增加二氧化氯的投加量,保证二氧化氯在水中得到充分的混合和扩散,提高二氧化氯杀菌消毒的时间,取得良好的消毒效果。水处理中对二氧化氯消毒效果造成影响的除了二氧化氯投加量以外,还有水体的温度控制。水处理流程比较简单,但对其消毒效果影响的因素很多,在处理过程中应妥善控制好水温,水温过低或过高都会对二氧化氯的含量造成影响,加快其挥发,降低二氧化氯的消毒效果。并且二氧化氯的消毒效果和水温之间存在明显的影响,因此应做好待处理水水温的控制。水的碱度值对二氧化氯的消毒效果也有很大的影响,二氧化氯属于酸性消毒剂,其主要是通过溶解于水中发挥相应的消毒作用,因此如果待处理水体的碱度太高,会直接和二氧化氯发生中和反应,影响了二氧化氯在水中的浓度,降低了其消毒效果,因此为保持二氧化氯在水中的浓度,需要对水体的碱度进行合理的控制。最后在处理污染水时,应注意控制出水余量,提高出水自来水的色度和纯度,保证处理效果,提高水质。

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