浅析二氧化氯消毒与液氯消毒

浅析二氧化氯消毒与液氯消毒 淺析二氧化氯消毒與液氯消毒 在城市給水廠中,源水經過混凝沉澱、過濾以後,去除了水中的懸浮物和膠體雜質,使水變得澄清。同時粘附在雜質顆粒上的細菌、大腸桿菌、和其他微生物也被去除,但水中仍還有一定數量微生物,包括對人體有害的病原體,為了保障人民的身體健康,生活飲用水必須進行徹底的消毒。 在淨水工藝中,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。由於液氯價格低廉、消毒效果良好和使用方便等優點,在我廠一直予以應用。隨著人們對有機鹵化物致癌作用的研究認識,源水水質日趨下降,我廠於2002年引進了華特99高效複合二氧化氯發生器。 一、液氯消毒和原理二氧化氯消毒原理 ,一,、液氯消毒 氯氣加入水中產生一系列化學變化。不同的水質其化學反應的過程也不一樣,但最終起消毒作用的產物為次氯酸和次氯酸根離子。 1. 當水中無氨氮存在時 +–Cl+HO?HOCl+H+Cl …………………….,1, 22 次氯酸是一種弱電介質 +–HOCl?H+ OCl………………………………,2, – 次氯酸與次氯酸根在水裏所占的比例主要取決於水的pH值,HOCl和OCl都具有氧化能力,但HOCl是中性分子,可以擴散到帶負電荷細菌的面,並滲入細菌體內,氯原子氧化作用破壞細菌體內的酶, –使細菌死亡,而OCl帶負電,難於靠近帶負電荷的細菌,所以雖有氧化能力也難起消毒作用。 從圖?可以看出,在pH值5.6 ~ 9.5範圍內,水的pH值越低,HOCl的百分含量越大,因而消毒效果越好。 2. 當水中存在氨氮時,,1,式產生的HOCl就會和氨化合,產生一類叫胺的化合物,其成份視水的pH值及Cl和NH含量的比值而定。 23 NH+HOCl ?NHCl+ HO………………….(3) 322 NH+2HOCl?NHCl+2 HO…………………(4) 322 NH+3HOCl ?NCl+3 HO………………….(5) 332 當水的pH值在5~8.5之間時,NHCl 和NHCl同時存在,但pH值低時,NHCl較多,NHCl的殺2222菌能力NHCl 強,所以水的pH值低一些,也是有利於消毒作用的。NCl要在pH值低於4.4時才產生,23 在一般的飲用水中不大可能形成。 所以,無論水中是否存在氨氮,在使用液氯消毒時,在pH值6.8~8.5範圍內,pH值越低,消毒效果比pH值高的消毒效果好。 ,二,、二氧化氯消毒 二氧化氯化學性質活潑,易溶於水,在20?下溶解度為107.98g/L,是氯氣的溶解度的5倍。氧化能力為氯氣的2倍。ClO是中性分子,在水中幾乎100%以分子狀態存在,所以極易穿透細胞膜,滲入2 細菌細胞內,將其核酸,DNA或RNA,氧化後,從而阻止細菌的合成代謝,並使細菌死亡。在飲用水中 ClO滅菌反應如下式.(6)、(7)所示。 2 –ClO+ e?ClO…………………………………………(6) 22-––ClO+2 HO +4e?Cl+4OH……………………………(7) 22 實驗測知,式(6)式的電極電位0.95V ,式(7) 式的電極電位0.78V。所以使用二氧化氯消毒還可以 2+2+氧化水中的一些還原性金屬離子,如Fe Mn等,,即對水中的鐵、錳有著不錯的去處效果。ClO的2氧化能力與溶液的酸鹼性有關,溶液酸性越強,ClO的氧化能力越強。但在pH值6-10範圍內的殺菌2 1 效果幾乎不受pH值影響。 – 綜上,在淨水工藝條件下,用液氯消毒,起殺菌作用的主要是HOCl,其殺菌效果比OCl高近80 –倍。由圖表?可以看出pH值越高,HOCl離解的越多,當pH值大於8時即達到75%的OCl,消毒效果就愈發降低。經過眾多試驗結果得出,ClO可以在範圍內殺滅細菌,液氯只有在近中性條件下才能有效2 地殺滅細菌。 二、兩種消毒劑殺滅飲用水中細菌的情況 在飲用水中投加消毒劑的目的主要是殺滅對人體有害的病原菌、病菌,及其它致病的病原微生物。經過消毒處理的水,不是將水中所有的細菌殺滅,可以允許含有少量的對人體健康無害的細菌,但一定要達到《生活飲用水衛生標準》的要求。 ,一,、消毒劑投加量對消毒效果的影響 為了研究消毒劑投加兩對消毒效果的影響,對我公司的沉澱水,未加消毒劑,、濾前水,預加1.5 mg/L消毒劑,、濾後水,又加1.5 mg/L消毒劑,進行了細菌學指標的檢測,檢測結果見圖表?。 從試驗結果可以得出, 1. 二氧化氯和液氯對大腸桿菌均有較好的滅菌效果,且隨著投加量增大殺菌率增大,二氧化氯的滅菌效果稍優於液氯。投加量為1.5mg/L時,液氯的殺菌率是94.76%,二氧化氯的殺菌率則達97.62%。 2.二氧化氯殺滅細菌的效果明顯優於液氯。 ,二,、水溫對消毒劑殺菌效果的影響 消毒劑的殺菌能力隨著溫度的上升而增強,溫度低時每上升10?,細菌死亡率成倍增加。圖表?為Benarde等試驗的不同溫度下二氧化氯接觸時間與大腸桿菌存活率的關係。由圖可見,溫度升高,滅菌時間相對縮短,殺菌效果相對增強。 三、兩種消毒劑對飲用水中有機鹵代物 形成的影響 隨著人們對用液氯消毒飲用水所產生的有機鹵代物致癌作用的研究,國家自然科學基金資助了對比液氯消毒與二氧化氯消毒處理水中有機物情況的專案。對用液氯消毒和用二氧化氯消毒的四種同一自來水廠飲用水的富集水樣進行GC/MS分析,其試驗結果見圖表?。 由試驗結果表明,凡是投加液氯消毒,不僅有機物種類多,含量大,且均形成較多的有機鹵代物,如CHCl、CHBr等,。如投加0.7 mg/L液氯的水樣檢出2種氯代物和7種溴代物,含量為9.76%,而用33 二氧化氯消毒的水樣,未檢出有機鹵代物。二氧化氯消毒一般只起氧化作用,不起氯化作用,這是二氧化氯消毒幾乎不形成有機鹵代物的根本原因。可見,源水嚴重污染或水體中有機物含量高時,二氧化氯是最好的選擇。 四、我廠對飲用水消毒劑的合理應用 我廠引進的高效複合二氧化氯發生器,其製備消毒劑的原理是利用氯酸鈉水溶液與鹽酸溶液在一定溫度和負壓下充分反應,產生以二氧化氯為主、氯氣為輔的消毒氣體,來進行飲用水消毒的。 該設備在投入使用初期,由於管垢中的銹蝕物要消耗一些二氧化氯,二氧化氯消耗量較大,運行成本較高。運行一個月左右後,二氧化氯的投加量趨於穩定。統計生產實踐所耗用的成本,進行經濟技術分析,我們得出,在達到同樣的消毒效果時,消耗二氧化氯的量要比液氯的消耗量低一些,但製備二氧化氯的原料成本要比液氯成本高0.02元/噸。為了保證水質,同時兼顧節約成本,我廠在冬季水源污染少、濁度低時,使用液氯消毒,到了夏季,水源污染較重或者水源中有機物含量偏高時,使用二氧化氯消毒。 2 五、結論 液氯作為經典的飲用水消毒方式,消毒能力強,貨源充足,價格低廉,投加設備較為簡單,有著價廉物美的優勢。但當水中有機物含量高時,會產生有致癌作用的鹵化有機物。 二氧化氯作為後發展起來的消毒方式,殺菌能力比液氯消毒強,殺菌效果不受水的pH值影響,只發生氧化作用不發生氯化作用達到消毒效果,避免了有機鹵代物的問題。但是二氧化氯制取出來即須應用,不能貯存,制取原料價格較貴。 無論是液氯消毒還是二氧化氯消毒,都有各自的優點和缺點。我應該根據生產實踐中的實際情況,因水制宜,合理選用飲用水消毒劑,力爭得到最好的性價比。 淺析二氧化氯消毒與液氯消毒 在城市給水廠中,源水經過混凝沉澱、過濾以後,去除了水中的懸浮物和膠體雜質,使水變得澄清。同時粘附在雜質顆粒上的細菌、大腸桿菌、和其他微生物也被去除,但水中仍還有一定數量微生物,包括對人體有害的病原體,為了保障人民的身體健康,生活飲用水必須進行徹底的消毒。 在淨水工藝中,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。由於液氯價格低廉、消毒效果良好和使用方便等優點,在我廠一直予以應用。隨著人們對有機鹵化物致癌作用的研究認識,源水水質日趨下降,我廠於2002年引進了華特99高效複合二氧化氯發生器。 3