淺談二氧化氯在飲用水消毒中的消毒特性

來(lái)源：http://www.xfzhuw.com/ 作者：余氯檢測(cè)儀 時(shí)間：2019-07-18

　　摘要 在給水、凈水工藝中,殺菌消毒是至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。目前,消毒的方法有很多,如氯消毒、臭氧消毒、二氧化氯消毒、紫外線消毒等。本文將液氯消毒與二氧化氯消毒的利弊進(jìn)行對(duì)比分析,突出二氧化氯在飲用水消毒中的消毒特性。

　　關(guān)鍵詞 二氧化氯;飲用水;消毒

　　在給水、凈水工藝中,殺菌消毒是至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。目前,消毒的方法有很多,如氯消毒、臭氧消毒、二氧化氯消毒、紫外線消毒等。由于液氯的價(jià)格低廉、消毒能力強(qiáng)、貨源充足等優(yōu)點(diǎn),現(xiàn)今我國(guó)大部分自來(lái)水廠還采用液氯進(jìn)行水的消毒。但是,液氯在消毒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生致癌的有機(jī)鹵代物,且殺菌效果受PH值影響很大。近20年來(lái),隨著歐美國(guó)家在水廠和其他行業(yè)廣泛使用二氧化氯和國(guó)內(nèi)對(duì)其在消毒方面的認(rèn)識(shí)和研究的加深,二氧化氯正逐步成為氯消毒的替代物,其殺菌能力比液氯消毒強(qiáng),殺菌效果不受水的PH值影響,只發(fā)生氧化作用不發(fā)生氯化作用達(dá)到消毒效果,避免了有機(jī)鹵代物的問(wèn)題,這是我國(guó)飲用水消毒技術(shù)的一項(xiàng)變革。

　　1 液氯消毒存在的弊端

　　液氯對(duì)去除水中有機(jī)物效果不理想,氯在PH值較高時(shí)消毒效力大幅度下降且與水中存在的腐殖質(zhì)及其他有機(jī)物作用會(huì)產(chǎn)生氯仿、一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷等有機(jī)鹵代物。其中氯仿、溴仿、一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷等有機(jī)鹵代物含量最多?？茖W(xué)家經(jīng)過(guò)大量動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究證明,氯仿為致癌物,二溴一氯甲烷具有使肝、腎中毒的作用,它們對(duì)人體的危害已被世界公認(rèn)。美國(guó)、加拿大、日本等國(guó)家的學(xué)者經(jīng)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn),在有機(jī)鹵代烴含量高的區(qū)域,胃癌、肝癌和膀胱癌的發(fā)病死亡率明顯增高。

　　2 二氧化氯的物理性質(zhì)及消毒機(jī)理

　　二氧化氯(ClO2)氣體是具有和氯相似的刺激性氣體,易溶于水,它的溶解度是氯氣的5倍。二氧化氯水溶液的顏色隨濃度的增加由黃綠色轉(zhuǎn)成橙色。它在水中是純粹的溶解狀態(tài),不與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng),所以它的消毒作用受水的PH值影響極小。二氧化氯易揮發(fā),其液態(tài)和氣態(tài)極不穩(wěn)定,溫度升高、曝光或與有機(jī)質(zhì)接觸均會(huì)發(fā)生爆炸,故通?，F(xiàn)場(chǎng)制備,即時(shí)使用,存放于陰涼避光處。二氧化氯溶液濃度在10g/L以下時(shí),基本沒(méi)有爆炸危險(xiǎn)。一般水廠所用二氧化氯很少超過(guò)4g/L,加注量基本為0.1~5mg/L。

　　二氧化氯主要通過(guò)釋放新生態(tài)氧而起消毒作用。在水中反應(yīng)如下:

　　CLO2+H2O→3[O]+2H++CL-

　　新生態(tài)氧具有很強(qiáng)的氧化能力,對(duì)微生物細(xì)胞壁有較好的吸附和滲透性能,可有效地氧化細(xì)胞內(nèi)含巰基(-SH)的酶,從而快速抑制細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的合成,使蛋白質(zhì)中的氨基酸氧化分解,從而將菌藻分解殺死。另外,對(duì)水中有機(jī)物的氧化,氯氣以親電取代為主,而二氧化氯以氧化還原為主,能將腐殖酸、富里酸等降解且產(chǎn)物不以三氯甲烷形式存在。

　　3 二氧化氯的凈水消毒特性

　　3.1 消毒效果好、作用快、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)

　　二氧化氯溶于水后,基本上是以純粹的溶解氣體形式存在。它在水中的擴(kuò)散速度與滲透能力都比氯快,特別是低濃度時(shí)更突出,0.5ml/L的二氧化氯作用5min之后即可殺滅99%以上的異養(yǎng)菌,殺菌率維持12h不變,作用時(shí)間長(zhǎng)達(dá)24h后殺菌率才下降為86.3%。這維持了管網(wǎng)中的持續(xù)消毒能力,抑制配水管網(wǎng)細(xì)菌再生,可防止出現(xiàn)水質(zhì)的“二次污染”。

　　3.2 消毒作用受pH值影響小

　　二氧化氯消毒效果基本不受介質(zhì)pH值的影響,在pH值6~10范圍內(nèi)均有很強(qiáng)的消毒能力。在堿性條件下,其消毒效果比氯氣好得多,在pH值8.4~8.7范圍時(shí),0.5mg/L二氧化氯殺菌率達(dá)99.5%~100%,而在同樣條件下,0.5mg/L氯氣殺菌率僅為46.8%~74.6%。

　　3.3 消毒效果不受氨的影響

　　若水中含有一定量的氨時(shí),氯氣的消毒效果會(huì)明顯下降,而二氧化氯的消毒效果基本上不受影響。同時(shí),二氧化氯對(duì)氨氮、氬氮的去除效果比使用液氯好,實(shí)踐證明,玉林市自來(lái)水公司另一輔助水源為南流江水,當(dāng)原水中兩氮較高時(shí),使用二氧化氯消毒出廠水兩氮含量經(jīng)檢測(cè)均比使用液氯時(shí)低。

　　3.4 隨著濃度與溫度升高,二氧化氯消毒能力增強(qiáng)

　　溫度越高,二氧化氯的殺菌效果越好,這一點(diǎn)彌補(bǔ)了二氧化氯因溫度升高而使溶解度下降的缺點(diǎn)。所以二氧化氯最佳使用季節(jié)為夏季。

　　3.5 二氧化氯毒性低,消毒不產(chǎn)生氣味和有毒物質(zhì)

　　二氧化氯為微毒性廣譜殺菌消毒劑,半致死量LD50為8 600mg/kg。但是美國(guó)環(huán)保局1995年規(guī)定要求使用二氧化氯消毒的水廠出廠水中二氧化氯不得超過(guò)0.8~1.0mg/L。當(dāng)水中含有酸類物質(zhì)時(shí),用二氧化氯消毒不會(huì)產(chǎn)生氯酸的氣味,與水中腐殖酸及有機(jī)物反應(yīng),不會(huì)生成致癌作用的三氯甲烷,對(duì)人體沒(méi)有危害。而且二氧化氯可使致癌的稠環(huán)化合物如三、四苯環(huán)并芘降解成無(wú)致癌物質(zhì)。另外,二氧化氯具有殺死細(xì)菌、病毒和芽孢作用,不僅能殺死微生物,而且能分解殘留的細(xì)胞結(jié)構(gòu),并具有殺孢子和殺病毒作用。二氧化氯還可以去除飲用水的Fe3+、Mn2+和色味等。

　　4 二氧化氯與其他消毒劑的比較

　　從上表可以看出,二氧化氯的優(yōu)勢(shì)明顯(特別適合于受有機(jī)物污染的水源),不但氧化能力、殺菌能力強(qiáng),受pH值和氨的影響小,而且不會(huì)生成致癌物和可疑致癌物,飲用水中投加少量二氧化氯還能有效抑制THMs的生成。

　　5 結(jié)論

　　二氧化氯作為替代液氯進(jìn)行飲用水的消毒和進(jìn)行水處理的新型藥劑已被世界公認(rèn),并成大勢(shì)所趨。目前,我國(guó)已擁有用高純二氧化氯替代液氯進(jìn)行飲用水消毒的成熟技術(shù),采用二氧化氯進(jìn)行飲用水消毒的成本較液氯僅高出 0.0035元/t水。供水水質(zhì)的好壞關(guān)系到每個(gè)人的身心健康,也關(guān)系到一些用水行業(yè)的發(fā)展,從而影響到整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此,希望國(guó)家盡快出臺(tái)一些相關(guān)的政策法規(guī),使給水行業(yè)和二次供水單位的飲用水液氯消毒早日改為CLO2消毒。

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