高纯二氧化氯消毒饮用水的工程应用

高纯二氧化氯消毒饮用水的工程应用研究摘要：二氧化氯ClO2是一种性能优越的饮用水消毒剂。本文将HLJ-I型ClO2发生器用于北方某地城市净水厂的饮用水消毒，系统地研究了该发生器的产气性能及高纯对细菌、大肠菌群的杀灭效果，同时比较了ClO2和液氯消毒时有机物的生成情况。试验结果表明用高纯ClO2消毒饮用水的各项指标均满足国家饮用水卫生标准；与液氯消毒的饮用水相比，其有机卤代物含量明显减少。关键字：二氧化氯饮用水消毒StudyoontheeAppllicatiionoffChloorineDioxiidetooDisiinfecttDrinnkingWaterrAbstracct：Chloorinedioxiide(CClO2)isakinndofdisinnfectoorofgoodqualiity.IInthiispapper,aaHLJ--IgenneratoorofClO2wasuusedttodissinfecctdriinkinggwateeratawattertrreatmeentpllantiintheenortthofChinaa.Theeperfformannceoffthegenerratorandtthereemovallrateeofbbacterriumaandcooliforrmbaccteriaawereeinveestigaatedddetailledly..Attthesaametiime,tthecaategorriesaandquuantittyoforgannicsuubstannceoffwateertreeatedwithClO2andCl2arestudiiedreespecttivelyy.TheeresuultssshoweddthattdrinnkingwaterrtreaatedwwithCClO2canmeettheNNationnalDrrinkinngWatterQuualityyStanndard.CompparedwithwaterrdisiinfecttedwiithCll2,theeconccentraationoforrganicchaliidewaasdeccreaseedeviidentlly.Keyworrds:cchloriinediioxidee;driinkinggwateer;diisinfeectionn.1

引言

饮用水氯氯消毒已有近近百年历史，但但近年来，液液氯消毒产生生的卤仿等有有机卤代物的的潜在危害已已引起世界各各国的强烈关关注和共识，用用新型消毒剂剂替代液氯已已势在必行。研研究已证明［［1,2］，二氧化氯(ClO2)在广泛pH范围内具有有更好的消毒毒效果，其对对细菌、病毒毒、藻类和浮浮游动物等微微生物的杀灭灭效果明显优优于液氯；同同时ClO2消毒不仅不不产生有机卤卤代物［3］，且对水中中的酚类、苯苯胺类、硫醇醇类和Fe2+、Mn2+等有机和无机污污染物均有很很好的去除效效果［4］，还有优良良的脱色除味味性能，ClO2是可替代液液氯的有效消消毒剂之一［［5］。2

HLJ--I型ClO2发生器的基基本结构和发发生方法2.1

HLLJ-I型高纯ClO2的发生方法常用的ClO22制备方法有有电解食盐法法和化学法，而而目前化学法法的应用最为为广泛。我们们开发的制备备ClO2的新方法属属于化学法的的一种，其主主要原料是氯氯酸钠（NaClOO3）、硫酸（H2SO4）和一种还还原剂。48NaClOO3＋24H2SO4＋还原剂→48ClOO2＋12CO2＋35H2O＋24Na2SO4通过系统的试验验研究，得出出了采用该方方法制备ClO2的最佳工艺艺参数：还原原剂2.65%%(w/w)；NaClOO325%～26.6%%(w/w)；硫酸60%～62%(ww/w)；反应时间30min；反应温度60℃。与其它化化学方法相比比，其先进之之处在于选用用的还原剂性性质稳定、原原料易得、无无毒无害、价价格低廉、使使用方便。2.2

HLLJ-I型ClO2发生器的基基本结构

HLJ-I型型ClO2发生器主体体采用连续式式多级塔板结结构，还包括括自动投药系系统、ClO2投加控制系系统、自动温温控系统和自自动排液系统统以及控制器器组成。其工工作过程是先先根据化学方方程式推算出出生成所需量量的ClO2应投加的三三种原料的用用量；然后通通过精密计量量泵将原料液液精确地注入入到反应器中中，反应生成成的ClO2通过加氯设设备被精确地地投加到滤后后水中。3

HLJ--I型高纯ClO2发生器的性性能研究3.1

分析析方法ClO2采用连连续碘量法［［6］；细菌总数数采用平皿计计数法；大肠肠菌群采用多多管发酵法。3.2

HLLJ-I型高纯ClO2发生器的运运行稳定性保持两种反应液液投加速度和和反应条件相相对稳定，分分别测定不同同时刻水中ClO2浓度并列于于表1。从表1可以看出，只只要保持两种种反应液投加加速度和反应应条件相对稳稳定，不同时时刻的ClO2投加浓度基基本稳定在预预先设置的范范围。表1

不同时时刻水中ClO2的浓度（mg/L）(Table1ConncentrrationnofCClO2

atdiiffereenttiime)取样时间（miin）ClO2浓度（mg/L）NaClO3混混合液1.80LL/h＋硫酸2.70L/hNaClO3混混合液1.80LL/h＋硫酸2.70L/hNaClO3混混合液1.80LL/h＋硫酸2.70L/h500.500.450.371200.680.470.412000.700.430.394000.700.450.39

ClO2的的收率ClO2收率即即实际产量与与其理论产量量的比值。收收率的高低直直接影响到ClO2的生产成本本和制水成本本。试验研究究系统考察了了最佳反应条条件下、不同同日期的ClO2收率，其结结果见图1。从图1可以看出，在在最佳反应条条件下，ClO2的收率保持持在75%～83%的水平，与与市场上其它它常见的发生生器相比具有有较高的收率率。图1

最佳反反应条件下、不不同日期的ClO2收率(Fig1

RecllaimrrateoofClOO2undeertheebesttconddiatioonatdiffeerentday)3.23

制制备ClO2的纯度研究表明［7］］，欲较好地地控制CHCl3的形成，ClO2的质量百分分数在混合消消毒剂中必须须大于90%，否则仍将将有大量的氯氯仿生成。试试验研究系统统考察了HLJ--I型ClO2发生器制备ClO2的纯度，结结果见图2。从图2可以看出，试试验期间所获获得ClO2的纯度均保保持在95％以上，该该纯度可有效效地控制有机机卤代物的生生成。图2

试验期期间制备ClO2的纯度(Figuree2

PPurityyofCClO2duriingthhewhoolesttudy)4

高高纯ClO2消毒饮用水水的工程应用用4.1

CllO2投加量和投投加方式的确确定根据实验室的灭灭菌试验和ClO2处理饮用水水的中试研究究，将后投ClO2的投量确定定在0.5~11.0mgg/L；其投加方方式和氯气相相似，只需将将HLJ--I型ClO2发生器的气气体出口接到到水厂原有加加氯设备的水水射器上即可可，如图3所示。图3

二氧化化氯投加方式式示意图(Figuree3

SSketchhofiinjecttionCClO2intoowateer)4.2工程运运行的试验结结果为了便于比较，试试验中以1天为一时间间段分别投加加液氯或ClO2，然后分别别对原水、滤滤池出水、投投加消毒剂的的出厂水取样样分析。ClO2投加浓度为0.50~~1.0mmg/L，液氯投加加浓度为2.0mgg/L，试验结果果列于表2。从表2可以看出出，在试验期期间，原水的的细菌总数为为65~1220cfu//mL，大肠菌群36~922cfu/L。原水经预预氯化、混凝凝、沉淀、过过滤后细菌总总数为5~33cfu//mL，大肠菌群3~27cfu//L。尽管滤后后水质已有很很大改观，但但尚未达到国国家饮用水卫卫生标准。对滤后水投加CClO2，当投加浓浓度为0.50~~1.0mgg/L时，出水中中细菌总数（0~3ccfu/mmL）低于投加Cl21.5~~2.0mgg/L时的细菌总总数（0~12cfu//mL）。经ClO2或Cl2消毒后水中中大肠菌群数数均不超过3cfuu/L。出水的其其它指标包括括浊度、色度度等均满足国国家饮用水卫卫生标准。表2ClOO2处理饮用水水水质分析结结果(Table2

ThhequaalityofdrrinkinngwatterdiisinfeectedwithClO2)样品号

分析项目12345678910后投ClO2浓浓度(mg/L))0.590.650.580.580.650.550.720.821.00.90细菌总数(cfu/mmL)原水827965867811693105103120滤后1851021333020162715Cl2消毒后5026101286101ClO2消毒后后0010121000大肠菌群(cfu/LL)原水92527060386930523670滤后14111377847811Cl2消毒后<3<3<3<3<3<3<3<3<3<3ClO2消毒后后<3<3<3<3<3<3<3<3<3<34.3

CllO2消毒后饮用用水中有机物物分析分别取投加液氯氯0.7mgg/L和ClO20.7mgg/L的滤后水300L用处理好的XAD—2树脂进行富富集，然后对对树脂的乙醚醚洗脱液进行行了色谱－质质谱联机分析析，其结果列列于表3。从表3可以看出，ClO2消毒的水样样中有机物的的种数和相对对含量均低于于液氯消毒的的水样，证明明ClO2氧化有机物物的能力优于于液氯。投加加ClO2的水样中未未检测出有机机卤代物，而而在投加液氯氯的水样中检检测出大量有有机卤代物，约约占有机物总总量的9.48%，这个结果果也进一步证证实了ClO2消毒可以有有效控制有机机卤代物的生生成。表3

富集水水样的有机物物分类表(Table3

Caategorryoforganniccoompounndinenricchedwwater)项目

富集水样样总峰数（个）检索峰数（个）有机卤代物峰数数（个）有机物种数（种种）有机物相对百分分含量（%）有机卤代物种数数（种）有机卤代物相对对百分含量(%)有机卤代物占有有机物百分含量(%)氯代物溴代物总量氯代物溴代物总量氯代物溴代物总量液氯消毒9957104897.112793.306.189.483.406.369.76ClO2消毒713403096.380000000004.4

CClO2工程运行的的技术经济分分析以上的试验验表明ClO2消毒饮用水水技术上可行行。工程运行行中，根据实实测得出生产产1吨ClO2的成本为1.89万元，按其其投量为0.5mgg/L，与液氯（成成本2300元/t，投量2mg/L）消毒相比比，用ClO2消毒1吨水其成本本较氯气提高高不到1分钱。虽然然处理成本略略有提高，但但从保护居民民身体健康的的角度来考虑虑，这一点成成本的提高是是值得的。5结语ClO2的工程程运行结果表表明HLJ-I型高纯ClO2发生器产气气量稳定，制制备的ClO2平均纯度大大于95%；与投加2mg/L液氯相比，ClO2投量为0.5～1.0mgg/L时，处理后后水的各项指指标均达到或或优于国家标标准的要求；；试验结果表表明ClO2消毒后水中中有机物的种种类和数量较较液氯消毒明明显减少，ClO2消毒可有效效控制有机卤卤代物的生成成。参

考

文文

献1.HuanngJunnli,WaangLii,RenNanqii,etaal.Dissinfecctioneffecctofchlorrineddioxiddeonvirusses,aalgaeandaanmiallsplaanktonnsinwaterr.WatterReesearcch,19997,31((3):4555~4600.2.黄君礼等等,二氧化氯对对水中细菌的的灭活效果.中国给水排排水,19966,12(33):13--14.3.Mutttamaraa