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浅析二氧化氯消毒与液氯消毒

发布时间:[2020-06-16]   来源:    阅读量:loading...

自2019年12月26日始,平煤供水分公司停止使用白龟山水库和尾矿水作为供水水源,其出厂水全部由市焦庄水厂转供,原水来自国家南水北调中线起点丹江口水库。

    平顶山矿区职工家属作为市区首批饮用丹江水的用户,无疑是国家南水北调工程的受益者。

在水厂内,原水经过混凝沉淀、过滤以后,去除了水中的悬浮物和胶体杂质,使水变得澄清,同时粘附在杂质颗粒上的细菌、大肠杆菌和其它微生物也被去除,但水中仍还有一定数量微生物,包括对人体有害的病原体,为了保障人民的身体健康,生活饮用水必须进行彻底的消毒。

在净水工艺中,消毒的方法有很多,如液氯消毒、臭氧消毒、二氧化氯消毒、紫外线消毒等。

焦庄水厂的消毒工艺为液氯消毒,平煤分公司为保证东至八矿、西至香山矿的百里矿区的管网末梢水达标,采用了补充消毒工艺,消毒剂为二氧化氯。

一、液氯消毒原理和二氧化氯消毒原理

(一)液氯消毒

氯气加入水中产生一系列化学变化。不同的水质,其化学反应的过程也不一样,但最终起消毒作用的产物为次氯酸和次氯酸根离子。

1、当水中无氨氮存在时

CL2+HO2→HOCL+H++CL-                            (1)

次氯酸是一种弱电介质

HOCL→H++OCL-                                         (2)

次氯酸与次氯酸根在水里所占的比例主要取决于水的pH值,HOCL和OCL-都具有氧化能力,但HOCL是中性分子,可以扩散到带负电荷细菌的表面,并渗入细菌体内,氯原子氧化作用破坏细菌体内的酶,使细菌死亡;而OCL-带负电,难于靠近带负电荷的细菌,所以虽有氧化能力也难起消毒作用。

在pH值5.6-9.5范围内,水的pH值越低,HOCL的百分含量越大,因而消毒效果越好。

2、当水中存在氨氮时,(1)式产生的HOCL就会和氨化合,产生一类叫胺的化合物,其成份视水的pH值及CL2和NH3含量的比值而定。

NH3+HOCL→NH2CL+H2O               (3)

NH3+2HOCL→NHCL2+2H2O             (4)

NH3+3HOCL→NCL3+3H2O              (5)

当水的PH值在5-8.5之间时,NH2CL和NHCL2同时存在,但PH值低时,NHCL2较多,NHCL2的杀菌能力较NH2CL强,所以水的PH值低一些,也是有利于消毒作用的。NCL3要在PH值低于4.4时才产生,在一般的饮用水中不大可能形成。

所以,无论水中是否存在氨氮,在使用液氯消毒时,在pH值6.8-8.5范围内,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

二氧化氯化学性质活泼,易溶于水,在20℃下溶解度为107.98g/L,是氯气的溶解度的5倍,氧化能力为氯气的2倍。CLO2是中性分子,在水中几乎100%以分子状态存在,所以极易穿透细胞膜,渗入细菌细胞内,将其核酸(DNA或RNA)氧化后,从而阻止细菌的合成代谢,并使细菌死亡。

在饮用水中CLO2灭菌反应如下式 (6)、(7)所示。

CLO2+e→CLO2-                   (6)

CLO2+2H2O+4e→CL-+4OH-          (7)

据实验测知,(6)式的电极电位0.95V,(7)式的电极电位0.78V,所以使用二氧化氯消毒还可以氧化水中的一些还原性金属离子(如Fe2+Mn2+等),即对水中的铁、锰有着不错的去处效果。

二氧化氯的氧化能力与溶液的酸碱性有关,溶液酸性越强, 二氧化氯的氧化能力越强,但在PH值6-10范围内的杀菌效果几乎不受PH值影响。

综上所述,在净水工艺条件下,用液氯消毒,起杀菌作用的主要是HOCL,用二氧化氯消毒,起杀菌作用的是CLO2

二氧化氯可以在很大PH范围内杀灭细菌,液氯只有在PH值近中性条件下才能有效地杀灭细菌。

二、两种消毒剂杀灭饮用水中细菌的情况

在饮用水中投加消毒剂的目的主要是杀灭对人体有害的病原菌、病菌,及其它致病的病原微生物。经过消毒处理的水,不能将水中所有的细菌杀灭,仍然含有少量的对人体健康无害的细菌,但一定要达到《生活饮用水卫生标准》的要求。

(一)消毒剂投加量对消毒效果的影响

1、二氧化氯和液氯对大肠杆菌均有较好的灭菌效果,且随着投加量增大,杀菌率增大。

2、二氧化氯杀灭病原菌的效果明显优于液氯。

(二)、水温对消毒剂杀菌效果的影响

消毒剂的杀菌能力随着温度的上升而增强,温度低时每上升10℃,细菌死亡率成倍增加;温度升高,灭菌时间相对缩短,杀菌效果相对增强。

三、两种消毒剂对饮用水中有机卤代物形成的影响

随着人们对用液氯消毒饮用水所产生的有机卤代物致癌作用的研究,投加液氯消毒,不仅有机物种类多,含量大,且均形成较多的有机卤代物(如CHCl3、CHBr3等)。如投加0.7mg/L液氯的水样检出2种氯代物和7种溴代物,含量为9.76%;而用二氧化氯消毒的水样,未检出有机卤代物。

二氧化氯消毒一般只起氧化作用,不起氯化作用,这是二氧化氯消毒几乎不形成有机卤代物的根本原因。

可见,原水严重污染或水体中有机物含量高时,二氧化氯是最好的选择。

四、           两种消毒方式比较表

项目

液氯

二氧化氯

消毒效果

除臭去味

无作用

PH的影响

水中的溶解度

THMs的形成

富营养水有

水中的停留时间

杀菌速度

中等

中等

等效条件所用的剂量

较多

处理水量

使用范围

广

广

除铁、锰效果

不明显

很好

氨的影响

原料

易得

易得

管理简便性

简便

简便

操作安全性

安全

安全

自动化程度

一般

投资

中等

设备安装

简便

简便

占地面积

维护工作量

较小

电耗

运行费用

维护费用

五、结论

液氯作为经典的饮用水消毒方式,消毒能力强,货源充足,价格低廉,投加设备较为简单,有着价廉物美的优势,但当水中有机物含量高时,会产生有致癌作用的卤化有机物。

二氧化氯作为后发展起来的消毒方式,杀菌能力比液氯消毒强,杀菌效果不受水的pH值影响,只发生氧化作用,不发生氯化作用达到消毒效果,避免了有机卤代物的问题。

二氧化氯同氯气混合使用时,具有协同消毒作用,二氧化氯较氯气活泼,优先于氯气与有机物发生氧化分解反应,可有效抑制处理后水中三卤甲烷等氯化致癌物的生成。

但是二氧化氯制取出来,即须立即应用,不能贮存,制取原料价格较贵。

无论是液氯消毒还是二氧化氯消毒,都有各自的优点和缺点。自来水公司应该根据生产实践中的实际情况,因水制宜,合理选用饮用水消毒剂,力争得到最好的性价比。


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