二氧化氯及二氧化氯發生器在飲用水消毒中的應用

摘要：闡述二氧化氯對自來水消毒殺菌的原理及使用方法，并進行簡單成本核算。

 關鍵詞；二氧化氯二氧化氯發生器 飲用水三綠甲完混合消毒劑

 飲用水消毒的目的是殺滅水中對人體健康有害的絕大部分病原微生物，包括病菌、病毒、原生動物的胞囊等，以防止通過飲用水傳播疾病。目前常用的飲用水消毒方法有：氯消毒、二氧化氯消毒、臭氧消毒、紫外線消毒等。其中氯消毒應用歷史zui久，使用也，但對于受到有機物污染的水體，加氯消毒可以產生對人體有害的鹵代消毒副產物，如三氯甲烷、鹵乙酸等物質。臭氧的消毒能力高于氯，不產生氯代有機物，處理后水的口感好，但臭氧因自身分解速度過快，對管網無剩余保護，采用臭氧消毒的水廠還需在出廠水中投加二氧化氯作為剩余保護劑。此外臭氧不穩定，使用時需現場制備，設備復雜、使用不便、費用過高。

 二氧化氯消毒從20世紀70~80年代以來在歐洲得以應用。其優點是：消毒能力高于或等于游離氯，不產生氯代有機物，消毒副產物生成量小，具有剩余保護作用，是一種優良的消毒殺菌劑，歐美等發達國家早已將二氧化氯代替氯氣廣泛應用于飲水處理和食品的殺菌、保鮮等方面，以避免氯氣在自來水消毒殺菌過程中產生的致癌作用。一直以來由于自來水應用二氧化氯殺菌成本比氯氣要高，且二氧化氯不穩定，使用時需要現場制備，設備復雜，推廣應用具有一定的難度，但近年來，通過改進二氧化氯的生產工藝，在自來水泵站安裝二氧化氯發生器，現場制備和使用二氧化氯，使制取二氧化氯的成本大幅度降低，且目前市售的二氧化氯發生器制備出來的二氧化氯中含有氯，彌補了二氧化氯自身不穩定，需與其他消毒劑聯合使用來保證管網中持續殺菌能力的不足。

 二氧化氯的性質

 常溫下二氧化氯是黃綠色或桔黃色氣體，有類似氯氣的氣味，受熱或遇光分解成氧和氯，易爆炸。二氧化氯易溶于水，按體積計，常溫下1份水可溶解20份的二氧化氯，但水溶液不穩定，會逐漸分解為氯氣。氣體二氧化氯用空氣稀釋至體積分數<10%或二氧化氯體積分數為6%~10%以下的水溶液均為安全濃度。二氧化氯的有效氯是氯的2.6倍。

 二氧化氯發生器的原理

 2.1 制備二氧化氯的反應

 在水處理中，制取二氧化氯的方法主要有：亞氯酸鈉加氯制取法、亞氯酸鈉加酸制取法、氯酸鈉鹽酸復合式二氧化氯制取法、電解法二氧化氯發生器、穩定型二氧化氯溶液。

 二氧化氯發生器主要采用第三種方式制取二氧化氯。與以亞氯酸鈉為原料生產純二氧化氯相比，以氯酸鈉為原料生產復合式二氧化氯的方式具有生產成本低、安全性好、消毒效果好、殘留亞氯酸根濃度低等優點。

 反應所需原料：氯酸鈉（工業一級品，含量99%）；

 工業鹽酸（工業合成一級品，濃度31%）。

 反應方程式：2naclo3+4hcl=2nacl+2h2o+2cio2+cl2

 反應的zui家溫度在700c左右，產生的混合氣體通過水射器投加到被處理的水中

 2.2 二氧化氯發生器原理

 復合式二氧化氯發生器由供應系統、反應系統、溫控系統、真空吸收系統、安全系統等部分組成。為了降低成本，將氯酸鈉和鹽酸配成稀溶液，因為二氧化氯易溶于水，氯氣難溶于水，反應生成的二氧化氯溶于反應液中，而氯氣逸出，逸出的氯氣首先被自來水管道上的水流真空泵吸走，進入自來水系統，對水會起到余氯保護作用，不過所產生的氯氣量不大，因為二氧化氯的有效氯是氯的2.6倍，起殺菌作用的主要還是二氧化氯。反映結束后溶有二氧化氯的反應溶液被吸入自來水系統，對自來水進行消毒殺菌，得到高質量的自來水。雖然反應液中還有氯化鈉，但對人體無害，反應物的殘余量極其微量，遠低于《生活飲用水衛生標準》要求的質量指標。

 2.3 二氧化氯發生器控制方式

 二氧化氯發生器有手動控制、電動控制、微電信號控制等多種控制方式，其中微電信號控制包括余氯在線檢測儀控制、雙路閉循環控制。二者適用于水量隨時變化的變頻供水或其他情況的水流量不恒定的處理系統，按設定余氯值自動調解加藥量或由水流量和余氯信號疊加控制以保持出水余氯恒定。

 3、操作過程

 3.1 計算原料消耗

 通過試驗，消毒每100m3水需要消耗工業氯酸鈉65g，鹽酸（31%）130g。據此比例計算出每池水所需的氯酸鈉和鹽酸的量，并稱好備用。

 3.2 自來水消毒過程

 （1）把稱好的氯酸鈉加入氯酸鈉儲罐，加水配成質量分數為0.1%的溶液，將稱好的31%的鹽酸加入鹽酸儲罐，并稀釋成質量分數為5%的*。

 （2）開始向蓄水池加水，啟動二氧化氯發生器。原料供應系統內的氯酸鈉水溶液和鹽酸（濃度30-31%）在計量調節系統、電控系統的作用下被定量輸送到反應罐內，在一定溫度下經過負壓曝氣發應反應生成二氧化氯和氯氣的氣液混合物，經吸收系統吸收制成一定濃度的二氧化氯混合消毒液，投加到待處理的水中或需要消毒的物體，完成二氧化氯和氯氣的協同消毒、氧化等作用。

 4、成本核算與發展前景

 以處理1000 m3水為例，氯酸鈉的消耗量為0.65kg,按4.5元/ kg計，折合人民幣2.93元；31%鹽酸的消耗量為1.3 kg，按0.5元/ kg計，折合人民幣0.65元，總計需人民幣3.58元。

 與使用氯氣相比，成本相差不大，但是處理后自來水的質量提高許多。但系統內少量氯氣的存在，在保證管網中具備持續滅菌能力的同時也可能生成少量的鹵代消毒副產物，如果能適當提高些成本，產生的氯氣可先被燒堿吸收，這樣自來水中就沒有氯氣進入，*靠二氧化氯消毒，效果zui家。