二氧化氯在自来水消毒中的应用

邓俊环

关键词：饮用水消毒；优点；二氧化氯

0引言

生活饮用水采用氯消毒已有近百年历史,它在杀灭细菌病毒、和浮游生物等方面发挥了重要作用。20世纪70年代中期,人们发现氯消毒会与水中有机质发生反应产生对人体有害的氯仿等有机卤代物等物质,因此引起世界各国高度重视,从而研究采用其它饮用水消毒措施。但是在近期，人们发现氯会同水中的一些有机物质发生反应，产生对人体有害的三氯甲烷以及氯苯等有机氯化物。这些物质对于人体是一种长期的危害，成为了世界人民关注的热点话题，各国政府纷纷开始寻找能够替代氯进行消毒的物质。目前美国、加拿大已经开始使用二氧化氯对饮用水以及生活用水进行消毒。而在意大利不仅仅是生活用水使用二氧化氯进行消毒灭菌，化工用水以及生产用水系统也开始使用二氧化氯，因为二氧化氯在生物污染的预防上也十分有效。另外，德国大部分生活用水也已经使用了这种新型的消毒剂。

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ｐＨ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饮用水消毒概述

20世纪的80年代，我国开始重视饮用水消毒剂问题，并致力于饮用水消毒剂替代物的研究。研究的重点主要集中在不同的替代消毒剂和氯消毒剂在氯仿形成上的差距，分别对这些消毒剂在细菌、病毒和微生物的抑制、去除方面的作用做了深入而系统的研究，并对其毒理学以及生产应用做了充分对比。正是由于积累了大量的经验和资料，使得我国的应用水安全研究飞速发展。未经过消毒的饮用水中会残留有很多治病因素，这些微生物主要是致病的细菌和病毒性的病原体。常见的病菌包括脑膜炎、肝炎病菌、结膜炎病毒以及大肠杆菌等。所谓的饮用水消毒就是要杀灭这些病菌，消除治病因子。目前我国生活饮用水的消毒主要使用了液氯、氯胺、臭氧和二氧化氯这四种消毒剂。由于评判角度不同，这四种消毒剂在特性上的差异也很大。下面，着重从特性上对其进行比较，可以得出以下结论：

(1)根据它们的杀菌能力从高到低分别是：臭氧高于二氧化氯，二氧化氯高于液氯，液氯高于氯胺；(2)从消毒的持久性、消毒剂的稳定程度看来，氯胺最性能最好，其次是二氧化氯，在次液氯，臭氧在稳定性上最差；(3)根据有机氯化物形成的几率看来，液氯的形成几率最大，其次是氯胺，二氧化氯和臭氧都不易形成有机氯化物。综上所述，二氧化氯无论是氧化性，还是稳定性，都是自来水消毒的最佳选择，并且它不易形成有机氯化物，使自来水更加安全健康。因此，二氧化氯这种消毒剂得到了世界卫生组织、世界粮农组织的大力推荐，成为目前世界上最安全高效的饮用水消毒剂。

3杀菌消毒的作用

二氧化氯不会发生水解歧化反映，即不会和水发生化学反应，因此在稳定性上较为理想。由于其自然状态下几乎都是游离单体状态，因此也不存在二聚或者是多聚状态，所以其在水中的扩散和渗透能力都很强，其氧化性比氯的氧化性高出2.6倍。尤其是在低浓度的二氧化氯溶液中，二氧化氯分子在水中的扩散速度十分明显。由于二氧化氯特殊的化学性质，它的杀菌作用不会受到外界酸碱值的影响，因此二氧化氯能够适用于酸碱值在3.0～9.0的水中。二氧化氯的持久性也比其他消毒剂强很多，其水溶液的化学性质也比较稳定，因而能够保持相当稳定的余量，可以有效控制病菌的繁殖以及再度出现。除此之外，二氧化氯还能够分解残留浮游生物的细胞结构，这个特性对于粘泥的形成、微生物的聚集有着很好的抑制作用。

4投加的工艺

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。

6结语

用二氧化氯消毒自来水具有如下主要优点：①在灭活病毒、病菌方面比Cl2更有效；②不形成氯仿等有机卤代物；③杀菌特性几乎不受pH影响，且杀菌效果明显好于Cl2；④可用于控制藻类、腐败植物和酚类化合物产生的嗅和味等问题；⑤在水中的剩余量稳定，将延长或保证管网水中的消毒作用；⑥不与氨反应，也不与溴化物反应形成溴或溴酸盐；⑦在实际运行中安全性比投加Cl2更可靠，并可省去漏氯回收装置。综上所述，二氧化氯作为生活饮用水消毒剂，投加量在0.15～0.30mg／L浓度范围内，而且从消毒的效果、消毒安全性、消毒持续性、口感、嗅和味方面来看，均优于液氯消毒；不仅使出厂水达到国家生活饮用水标准，而且使水质量得到很大提高；满足了人们对高品质生活饮用水的需求，并消除了人类对氯仿等有机卤代物的担心。二氧化氯正逐渐被人们接受和认可，是一种很有前途值得大力推广的生活饮用水消毒剂。

参考文献

[1]赵红,周俊波,赵振凤.臭氧与二氧化氯工艺杀菌除藻效果的试验研究[J].给水排水，2011(S1).

[2]杜红梅,张克峰,李梅,等.不同水质水源消毒技术探析[J].山东建筑大学学报,2011(2).