飲用水二氧化氯消毒技術
摘要:二氧化氯消毒飲用水技術具有較強的殺菌能力和殺菌持久性 ,且不產生氯消毒副產物 ,許多發達國家目前已廣泛使用二氧化氯作為水質處理劑。介紹二氧化氯消毒技術應用現狀及特性 ,初步探討其制備方法、 經濟性分析以及使用中存在的問題 ,為我們在引進該技術過程中提供部分參考。
關鍵詞:飲用水 二氧化氯 消毒
1 二氧化氯水消毒技術的應用現狀
水是生命之源。水環境的污染和水源的短缺已成為當前面臨的重要挑戰之一。飲用水水質受到了人們前所未有的廣泛關注 ,可持續發展也對我國飲用水水質發出了同國際接軌的熱切呼聲。
在傳統凈水流程中 ,一般采用液氯預氧化和消毒工藝。自從發現了氯消毒能導致三鹵甲烷、 鹵乙酸等“ 三致” 化合物的產生以后 ,氯和氯的衍生物消毒所產生的副產物及其危害已越來越引起人們的擔憂。控制飲用水中的消毒副產物、 積極尋找替代氯的更安全、 更優越的消毒方法和消毒劑 ,已成為供水界的首要任務之一。二氧化氯由于具有較強的殺菌能力和殺菌持久性 ,且不產生氯消毒的副產物 ,因此受到了水處理行業的青睞。
二氧化氯具有廣譜殺菌能力 ,是一種較為優良的消毒劑 ,它對水中病原微生物的殺滅作用通常強于氯 ,且其消毒效果基本不受 ph值的影響;同時 ,還可以去除水中的多種有害物質 (如鐵、 錳、 硫化物、氰化物和亞硝酸鹽等 )。飲用水二氧化氯消毒技術最大的優點是在凈化飲用水的過程中基本不生成有害的鹵代有機物 ,世界衛生組織將其安全性列為AⅠ級 ,美國將二氧化氯列為可替代氯的消毒劑。
在發達國家 ,二氧化氯在飲用水凈化方面的應用已很普遍。目前 ,美國已經有 1 000家左右的自來水廠使用二氧化氯 ,成為美國在氯和氯胺之后排第三位的消毒劑。在歐洲 ,使用二氧化氯消毒則更為普遍 ,如在德國有 70%以上的飲用水廠用二氧化氯作次級消毒處理。我國從 20世紀 90年代以后才開始在一些中、 小型水廠中進行了二氧化氯的試驗和生產性應用。目前在許多水廠已經使用 ,在鐵路給水中也逐步成為首選的消毒方式之一 ,與朔黃鐵路交匯的京九鐵路上的衡水、 任丘等站在給水中就采用了二氧化氯消毒。隨著我國水源水質污染的加劇和人們對水質狀況要求的提高 ,二氧化氯凈化飲用水必將擁有更廣泛的市場。
2 二氧化氯的特性
(1)理化特性
二氧化氯常溫下是一種黃綠色到橙色的氣體 ,顏色變化取決于其濃度;有類似于氯氣和臭氧的刺激性氣味;沸點為 11 ℃,溶點為 - 59 ℃, 0 ℃ 時的蒸氣壓為 6 . 53 ×104Pa,它在水中的溶解度為8 . 3 g/L, pH中性條件下的離解常數為 1 . 2 ×10- 7,即基本保持在不離解的狀態。二氧化氯的揮發性較強 ,稍一曝氣即從溶液中逸出。
二氧化氯是一種易于爆炸的氣體。當空氣中的二氧化氯含量大于 10%或水溶液含量大于 30%時都易于發生爆炸;受熱和受光照或遇有機物等能促進氧化作用的物質時 ,也能加速分解并易引起爆炸。
二氧化氯易溶于水 ,溶于堿溶液、 硫酸。溶于水時易揮發 ,遇熱則分解成次氯酸、 氯氣、 氧氣 ,受光也易分解。
二氧化氯屬強氧化劑 ,其有效氯是氯氣的2. 6倍 ,與很多物質都能發生劇烈反應 ,腐蝕性很強。
(2)氧化特性
二氧化氯具有較強的氧化能力,其氧化還原電位 E0= - 1 . 50 V。它的理論氧化能力是氯的 2 . 63倍 ,但比臭氧弱。基于其強氧化作用 ,它能夠迅速氧化分解細菌、 病毒、 蛋白質中的氨基酸以及許多還原性物質。二氧化氯可以與多種無機離子和有機物發生作用 ,因此 ,二氧化氯在消毒的同時 ,還可以去除水中的多種有害物質。
(3)消毒特性
二氧化氯對微生物的滅活范圍廣、 滅活能力強 ,除對一般的細菌有殺滅作用外 ,對大腸桿菌等異養菌 ,鐵細菌、 硫酸鹽還原菌等自養菌 ,脊髓灰質炎病毒、 肝炎病毒、 賈第蟲孢囊等也有很好的殺滅作用 ,并且消毒效果基本不受 pH值的影響 ,不產生抗藥性 ,持續殺菌能力較氯長 2倍。另外還有基本不與水中的有機物作用而產生有害的鹵代有機物的顯著優點 ,其消毒中的有機副產物主要是低分子量的乙酫、 羧酸等 ,并且含量遠低于臭氧氧化產物。對還原性陰、 陽離子的作用 ,以從有害狀態轉化為無害狀態為主。二氧化氯的消毒成本低于臭氧。對于微污染的自來水來說使用其作為消毒劑是最值得考慮的。由于細菌、 病毒、 真菌等都是單細胞的低級微生物 ,其酶系分布于細胞膜表面 ,易于受到二氧化氯攻擊而失活。而人和動物細胞中酶系分布于細胞質中 ,受外部系統的保護 ,二氧化氯難以與基酶接觸 ,故對人和動物的危害較小。同氯相比 ,其在水中的擴散速度更快 ,因而在較低濃度時即可更快速、有效地滅活微生物。
(4)其它特性
二氧化氯還具有除臭、 脫色 ,去除鐵、 錳等特性。
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