饮用水二氧化氯消毒技术
摘要:二氧化氯消毒饮用水技术具有较强的杀菌能力和杀菌持久性 ,且不产生氯消毒副产物 ,许多发达国家目前已广泛使用二氧化氯作为水质处理剂。介绍二氧化氯消毒技术应用现状及特性 ,初步探讨其制备方法、 经济性分析以及使用中存在的问题 ,为我们在引进该技术过程中提供部分参考。
关键词:饮用水 二氧化氯 消毒
1 二氧化氯水消毒技术的应用现状
水是生命之源。水环境的污染和水源的短缺已成为当前面临的重要挑战之一。饮用水水质受到了人们前所未有的广泛关注 ,可持续发展也对我国饮用水水质发出了同国际接轨的热切呼声。
在传统净水流程中 ,一般采用液氯预氧化和消毒工艺。自从发现了氯消毒能导致三卤甲烷、 卤乙酸等“ 三致” 化合物的产生以后 ,氯和氯的衍生物消毒所产生的副产物及其危害已越来越引起人们的担忧。控制饮用水中的消毒副产物、 积极寻找替代氯的更安全、 更优越的消毒方法和消毒剂 ,已成为供水界的首要任务之一。二氧化氯由于具有较强的杀菌能力和杀菌持久性 ,且不产生氯消毒的副产物 ,因此受到了水处理行业的青睐。
二氧化氯具有广谱杀菌能力 ,是一种较为优良的消毒剂 ,它对水中病原微生物的杀灭作用通常强于氯 ,且其消毒效果基本不受 ph值的影响;同时 ,还可以去除水中的多种有害物质 (如铁、 锰、 硫化物、氰化物和亚硝酸盐等 )。饮用水二氧化氯消毒技术最大的优点是在净化饮用水的过程中基本不生成有害的卤代有机物 ,世界卫生组织将其安全性列为AⅠ级 ,美国将二氧化氯列为可替代氯的消毒剂。
在发达国家 ,二氧化氯在饮用水净化方面的应用已很普遍。目前 ,美国已经有 1 000家左右的自来水厂使用二氧化氯 ,成为美国在氯和氯胺之后排第三位的消毒剂。在欧洲 ,使用二氧化氯消毒则更为普遍 ,如在德国有 70%以上的饮用水厂用二氧化氯作次级消毒处理。我国从 20世纪 90年代以后才开始在一些中、 小型水厂中进行了二氧化氯的试验和生产性应用。目前在许多水厂已经使用 ,在铁路给水中也逐步成为首选的消毒方式之一 ,与朔黄铁路交汇的京九铁路上的衡水、 任丘等站在给水中就采用了二氧化氯消毒。随着我国水源水质污染的加剧和人们对水质状况要求的提高 ,二氧化氯净化饮用水必将拥有更广泛的市场。
2 二氧化氯的特性
(1)理化特性
二氧化氯常温下是一种黄绿色到橙色的气体 ,颜色变化取决于其浓度;有类似于氯气和臭氧的刺激性气味;沸点为 11 ℃,溶点为 - 59 ℃, 0 ℃ 时的蒸气压为 6 . 53 ×104Pa,它在水中的溶解度为8 . 3 g/L, pH中性条件下的离解常数为 1 . 2 ×10- 7,即基本保持在不离解的状态。二氧化氯的挥发性较强 ,稍一曝气即从溶液中逸出。
二氧化氯是一种易于爆炸的气体。当空气中的二氧化氯含量大于 10%或水溶液含量大于 30%时都易于发生爆炸;受热和受光照或遇有机物等能促进氧化作用的物质时 ,也能加速分解并易引起爆炸。
二氧化氯易溶于水 ,溶于碱溶液、 硫酸。溶于水时易挥发 ,遇热则分解成次氯酸、 氯气、 氧气 ,受光也易分解。
二氧化氯属强氧化剂 ,其有效氯是氯气的2. 6倍 ,与很多物质都能发生剧烈反应 ,腐蚀性很强。
(2)氧化特性
二氧化氯具有较强的氧化能力,其氧化还原电位 E0= - 1 . 50 V。它的理论氧化能力是氯的 2 . 63倍 ,但比臭氧弱。基于其强氧化作用 ,它能够迅速氧化分解细菌、 病毒、 蛋白质中的氨基酸以及许多还原性物质。二氧化氯可以与多种无机离子和有机物发生作用 ,因此 ,二氧化氯在消毒的同时 ,还可以去除水中的多种有害物质。
(3)消毒特性
二氧化氯对微生物的灭活范围广、 灭活能力强 ,除对一般的细菌有杀灭作用外 ,对大肠杆菌等异养菌 ,铁细菌、 硫酸盐还原菌等自养菌 ,脊髓灰质炎病毒、 肝炎病毒、 贾第虫孢囊等也有很好的杀灭作用 ,并且消毒效果基本不受 pH值的影响 ,不产生抗药性 ,持续杀菌能力较氯长 2倍。另外还有基本不与水中的有机物作用而产生有害的卤代有机物的显著优点 ,其消毒中的有机副产物主要是低分子量的乙酫、 羧酸等 ,并且含量远低于臭氧氧化产物。对还原性阴、 阳离子的作用 ,以从有害状态转化为无害状态为主。二氧化氯的消毒成本低于臭氧。对于微污染的自来水来说使用其作为消毒剂是最值得考虑的。由于细菌、 病毒、 真菌等都是单细胞的低级微生物 ,其酶系分布于细胞膜表面 ,易于受到二氧化氯攻击而失活。而人和动物细胞中酶系分布于细胞质中 ,受外部系统的保护 ,二氧化氯难以与基酶接触 ,故对人和动物的危害较小。同氯相比 ,其在水中的扩散速度更快 ,因而在较低浓度时即可更快速、有效地灭活微生物。
(4)其它特性
二氧化氯还具有除臭、 脱色 ,去除铁、 锰等特性。
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