二氧化氯消毒在城市污水處理中的應用研究

來源：http://www.ssygc.com/ 作者：余氯檢測儀 時間：2019-07-19

　　摘要：二氧化氯是一種優良的消毒劑和強氧化劑，由于其種種優點被廣泛應用。本文主要闡述了二氧化氯在污水處理中的優勢，分析了影響消毒效果的因素，其工作原理及使用等。

　　關鍵詞：二氧化氯;消毒;污水處理;應用

　　城市污水(包括工業廢水和生活污水)處理的主要目的是去除有機物以及氮磷，防止接納水體的富營養化，對于減少或消除致病微生物僅僅是一個附帶結果，雖然城市污水經過各種設施后，可以去除部分病原體，但為確保公共衛生，常規污水處理廠一定要對二級處理后的出水進行消毒，因此消毒系統就顯得尤為重要。

　　一、二氧化氯消毒劑的選用

　　很多化學藥劑和物理反應都是很好的消毒劑，如熱、陽光、氯、高錳酸鉀、二氧化氯、臭氧和紫外線等都是有效的消毒劑。當前最常用的就是氯消毒、二氧化氯和紫外線消毒。由于二氧化氯具有殺菌力強、價格低廉、使用方便等優點，已成為當今世界上使用最多、應用最廣泛的一種殺菌劑。它對水處理系統中的水池、設備和水管中的藻類、鐵細菌和硫細菌等均有很好的去除效果，有利于設備的長期運轉，考慮到生產的成本問題，選取氯酸鹽制取復合二氧化氯。

　　二、復合二氧化氯消毒設備概述

　　(1)特點、用途、使用范圍和殺菌原理

　　二氧化氯的分子式為ClO2 ，是一種隨濃度升高顏色由黃綠色到橙色的氣體，具有刺激性氣昧，易溶于水，溶解度約為氯氣的5倍。一般用的都是復合二氧化氯發生器H2000―10000，有效產氯量為10000g/h，采用化學負壓曝氣工藝，以氯酸鈉和鹽酸為原料制備以二氧化氯為主、氯氣為輔的混合消毒液，可以用于飲用水、醫院污水、及城市污水處理后的消毒;工業循環冷殺菌滅藻;二氧化氯對細胞壁有較強的吸附和穿透能力，進入微生物體內后，破壞微生物體內的酶和蛋白質以達到滅活微生物的目的。主要是通過兩種機理滅活微生物的，一是與微生物體內的生物分子反應，二是影響微生物的生理功能。

　　(2)使用的化學原料及要求

　　鹽酸：應符合國家標準《工業用合成鹽酸》 (GB320―1993)的要求，嚴禁使用廢酸，尤其是含有機物、油脂及氫氟酸的工業副產品酸。

　　氯化氫含量≥31%

　　密度：1160g/L (2O℃)

　　清澈：淡黃色液體，無固體殘渣

　　配置的氯酸鈉溶液

　　氯酸鈉：應符合國家標準《工業用氯酸鈉》(GBI618―1995)一等品的要求

　　濃度：33% (將氯酸鈉與水按1：2重量比混合)

　　密度：1260g/L (2O℃ )

　　(3)管路及設備組成、反應機理和工作原理

　　①管路及設備

　　管線包括動力水管81m，加藥管130m，設備主要有：1臺8m3鹽酸儲備罐，1臺8m3氯酸鈉原料罐，3臺二氧化氯發生器，3只發射器及1套余氯儀表。

　　②反應機理

　　NaCIO3+2HC1=H20 +0.5C12+CIO2+NaC1

　　③工作原理

　　由計量泵將氯酸鈉溶液和鹽酸溶液按一定的比例輸入到反應器中，在一定的溫度和負壓條件下進行充分反應，產生出以二氧化氯為主、氯氣為輔的混合產物，經水射器與動力水充分混合形成消毒液后，投入被消毒的水中。

　　a、水射器：是根據射流原理而設計的一種抽氣元件，當動力水經過水射器時，其內部產生負壓，外部氣體在壓差作用下被吸入水射器，從而實現抽氣，被吸入的二氧化氯在此與水混合，形成消毒液。

　　b、電接點壓力表： 電接點壓力表是保護設備安全運行的部件，當水射器前端水壓低于設定值，水射器不能正常工作時，該表控制進料泵停止進料，以確保設備安全運行。

　　c、余氯在線監測儀：隨時監測在線水中的余氯值，并輸出脈沖或毫安信號控制二氧化氯發生器的頻率來控制二氧化氯的投加量。

　　三、影響消毒效果的因素

　　(1)水溫

　　與氯消毒類似，對于二氧化氯，溫度與殺菌效力是成正比的。同等條件下，當待處理水水溫從2O℃降到10℃時，二氧化氯對隱孢予蟲的滅活效率降低了4%。溫度低時消耗消毒劑就多，比方說5℃時要比20℃時多消耗消毒劑3O%～35%。

　　(2)pH值

　　二氧化氯在很大的pH范圍(5.8～10.5)內都有極強的殺菌能力，殺菌效果不受介質pH值的影響。

　　(3)懸浮物

　　污水消毒的原水一般與飲用水相比含有更高濃度的懸浮固體，會對致病微生物起包埋、藏匿作用，一些復雜有機物經過氧化作用會變為低分子量的有機物，更加易于存活細菌的代謝，不利于微生物的滅活。

　　(4)投加量與接觸時間

　　二氧化氯對微生物的滅活效果隨其投加量的增加而提高，消毒劑對微生物的總體滅活效果取決于殘余消毒劑濃度與接觸時間的乘積，因此延長接觸時間也有助于提高消毒劑的滅菌效果。但出水余量不可過高，否則易產生異味、提高色度。

　　四、運用二氧化氯消毒的特點及存在問題

　　(1)二氧化氯消毒特點

　　ClO2作為氯的替代品，表現出極大的潛力，具有高效廣譜的殺菌能力、持久的作用效果以及與水中有機物不生成鹵代烴等諸多優點：

　　①在適當的溫度范圍內，溫度越高，二氧化氯的殺菌效力越大。二氧化氯殺菌持續時間長，適用范圍寬。

　　②二氧化氯易揮發，氣體和液態的二氧化氯均易爆炸，因此，二氧化氯裝置的安放場所、操作程序均應符合有關規定。

　　③二氧化氯不僅可將水體中的微生物除去，而且可將水中引起臭味的物質如硫化氫、硫醇等氧化分解為無毒無味的硫酸或磺酸，能將氰類、酚類有毒物質氧化降解為銨根離子和簡單的有機物。

　　④因為二氧化氯不與水發生化學反應，故其消毒作用受水的pH值影響小，在較高pH值時，二氧化氯消毒能力比氯強。

　　⑤二氧化氯殺滅對象多，殺菌效果好，用量少，作用快，殺菌持續時間長，不僅能殺死細菌，而且能分解殘留的細胞結構，并具有殺孢子和殺病毒的作用。因此，在醫院污水等可能含有較多病原微生物的污水處理場合可以有較多應用。

　　(2)二氧化氯消毒存在問題

　　二氧化氯消毒劑在實際使用中，也存在一定的問題需要解決：

　　①氯酸鹽法需要在現場制取二氧化氯， 副產一定量的氯氣，影響二氧化氯的純度，給二氧化氯的應用帶來一定的麻煩，運行成本比較高，ClO2的消毒成本約為液氯的2～4倍。

　　②發生器材質的耐腐蝕強度較高。因為二氧化氯發生器，是在高酸條件下工作，而且ClO2。本身也具有較強的氧化性，我廠的鹽酸儲存罐和氯酸鈉原料罐均采用PE材質;對ClO2投加量的準確計量仍然未得到妥善解決;射水器、流量計、泵、閥門以及二氧化氯在線監測儀都是關鍵的部件，精密度和材料都要求很高，才可以較好地控制生產和投加量。

　　③ClO2氣體性能不穩定，在空氣中含量>10% 或水溶液含量>30% 時容易發生爆炸。一般是使用真空負壓條件反應的二氧化氯發生器，使產生的二氧化氯氣體可以較快的進入水中。

　　④將二氧化氯溶液應用于水處理系統時，要注意投加位置。在一定溫度下經過負壓曝氣發生反應生成二氧化氯和氯氣的氣液混合物，要和動力水充分混合后，經吸收系統吸收制成一定濃度的二氧化氯混合消毒液，投加到水池中，投加

　　位置應低于水面，以防止二氧化氯揮發。

　　⑤二氧化氯依然會產生一些副產物，主要是亞氯酸根，這是不可忽視的。二氧化氯主要被還原成亞氯酸根(ClO2-)，亞氯酸根的毒性可使動物的甲狀腺素的量降低。可能導致血液突變。但目前這方面的檢測還有待完善。

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