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二氧化氯在生活饮用水预氧化处理的应用

来源:未知   作者:admin   时间:2016-08-31  浏览:

 1 前言

  随着经济发展、人口迅猛增长,大量污染物质进入天然水体,直接或间接地污染了水源。由于原水中氮、磷、有机碳等物质含量增加,使水中的色度、嗅味和藻类数量较大。对于有机微污染物质,常规的传统净化工艺不能有效地将它们去除,增加了水处理工艺的难度。若不采取有效的措施,在清水池中藻类及藻尸增多,消毒后出现强烈的刺激性气味,严重影响了水质指标,对人们的健康构成严重威胁。

  目前对微污染水源水净化的工艺主要是在处理前增加预处理。化学预氧化技术因易于实施、收效明显而正逐渐引起人们的关注。而二氧化氯作为一种强氧化剂,在预氧化方面的应用也正日益受到人们的青睐。  

2 二氧化氯的杀菌灭藻机理

  二氧化氯在常温常压下是一种黄绿色气体,易溶于水,溶解度为2900mg/L,被世界卫生组织确认为一种安全、高效、广谱的杀菌消毒剂。其中有效氯的含量是氯的2.63倍,杀菌效果是氯的2.5倍。

  二氧化氯在水中以中性分子形式存在,对微生物细胞壁有良好的吸附和穿透性能,其杀菌消毒作用主要是通过渗入细菌细胞内,将核酸(RNA或DNA)氧化,从而阻止细胞的合成代谢,并使细胞死亡。因此它比一般的氧化剂(如液氯)更易进入藻细胞,有研究表明采用1mg/L的二氧化氯进行预氧化时的除藻率可达75%以上。二氧化氯除对一些细菌有杀菌作用外,对芽孢、病毒、藻类、铁细菌、硫化菌、硝化菌、真菌等均有很好的杀灭作用。

  二氧化氯对藻类的控制机理为:二氧化氯对苯环有一定的亲和性,能使苯环发生变化而无嗅无味,而叶绿素中的吡咯环与苯环非常类似,二氧化氯也同样能作用于吡咯环。这样,二氧化氯氧化叶绿素,植物新陈代谢终止,使得蛋白质的合成中断,导致藻类死亡。

  二氧化氯还对水中铁(Fe2+)、锰(Mn2+)、酚等有明显的去除效果。其良好的杀菌灭藻特性,使其在生活饮用水领域应用非常广泛。

二氧化氯杀菌灭藻剂

 

 3 二氧化氯在微污染水源水预氧化处理中的应用

  通常微污染水源水质特征表现为氨氮、亚硝酸盐、BOD5、耗氧量等项超标;藻类繁殖严重;水体中存在病原微生物;存在溶解性有机污染物,Ames试验为阳性;有些还会引起色、嗅、味的产生。藻类是氯化消毒副产物的重要前驱物质,多数藻类及其代谢产物均能使水体产生异臭,并且常规净水工艺很难去除藻类产生的臭味,严重影响出厂水水质。

  地表饮用水源中比较常见的是蓝藻、绿藻、硅藻。目前去除藻类的技术和方法很多,主要有生物法、化学法和人工法。比较常用的是化学法,即利用强氧化剂(CuSO4、Cl2、ClO2等)去除藻类。

  目前我国大部分水厂仍采用氯气消毒。对于微污染水源水,氯气被用作灭藻的预氧化剂。预加氯目的在于杀灭部分藻类和细菌、氧化部分有机物,降低藻类和有机物对后续混凝沉淀的干扰,并防止藻类在沉淀池和滤池中滋生,以保证构筑物的卫生环境和运行。在使用氯气消毒的过程中,正常投氯后水中有机物种类与浓度均有较大幅度的增加。这主要是氯在水中杀菌消毒的同时,又与水中有机物(腐殖酸、富里酸等)反应,生成各种有机卤代烷和氯化有机物。研究表明,预氯化是产生氯化消毒副产物的重要原因。由于预氯化过程中氯气只能杀死藻类,而不能象沉淀池或滤池那样将其从水中去除,因而增加了水中的有机物含量。氯气与水中有机物发生反应是以亲电取代反应为主,水中的有机物浓度越高,三氯甲烷的生成量就越大。因此,要控制饮用水加氯过程中消毒副产物的生成,必须减少氯的沉淀前投加工艺,严格控制预氯化过程的投氯量。最根本的解决途径是选用一种高效、经济的替代消毒剂。

  二氧化氯作为新一代首选的消毒剂,其灭藻效果比氯气高2~10倍,同时还可以去除出厂水因藻类引起的色度和异味。二氧化氯对有机物的氧化降解,与氯所不同的最大特点是不会生成有机氯代物。以二氧化氯与间苯二酚反应为例:氧化反应的最终产物为有机酸、水和二氧化碳,通过反应,二氧化氯则被还原成氯离子。由此可见,二氧化氯对水中的有机物既有良好的去除效果,同时又不会产生显著量的有机副产物。

  二氧化氯已成为氯系消毒剂最理想的替代品。随着国家相关标准、政策的出台,也极大地促进了二氧化氯在饮用水行业的普及。国家卫生部即将颁布的《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)中,对二氧化氯消毒饮用水也作出了明确规定:二氧化氯与水接触至少30min后出厂水中余量≥0.1mg/L,管网末梢水中余量≥0.02mg/L。

  二氧化氯用于生活饮用水消毒的工艺流程如下:

  加ClO2除藻 加ClO2消毒

  ↓ ↓

  原水→ 配水井→ 反应池→ 沉淀池→ 滤池→ 清水池→ 管网  

4 二氧化氯消毒剂的制备

  由于二氧化氯是一种极不稳定的气体,可以分解成氯气和氧气,并放出热,当其分压达到300mmHg时分解速度极快。因此实际应用中多采取现场制备现场使用的方法。根据二氧化氯制取所用的原料和工艺特点,大致可分为:氯酸盐还原法、亚氯酸盐氧化法和电解法。其中在我国应用最广泛的是氯酸盐还原法:

  化学反应式:2NaClO3+4HCl ==== 2ClO2+Cl2+2NaCl+2H2O

  二氧化氯发生技术在中国已有十余年的历史,然而多年来,大部分二氧化氯发生器仍采用手动控制。随着水厂的自动化技术、控制设备和机电仪表设备的发展,要求对生产过程进行严密监控和优化运行,包括水处理的各个环节:过滤、投加、送水、水质检测等均要求自动控制。而消毒工序作为水处理工艺的重要环节,二氧化氯发生器在供水行业的应用,提高其自动化程度将势在必行。

  近几年来,二氧化氯发生器制作和应用技术经历了突飞猛进的发展阶段,在原料转化率及产气量方面都有很大的提高,为用户节约了大量运行成本。深圳欧泰华公司作为引领二氧化氯行业发展的龙头企业,十年来坚持持续改进,不断创造出超越顾客期望的水处理设备。作为国家标准《化学法复合二氧化氯发生器》(GB/T 20621-2006)的主要起草单位,将在十一五规划中,为治水、保水、管水、造福人类而不断推出高科技新产品。

  随着我国循环经济的进展,新一代的二氧化氯发生器也应突出体现节能、环保、安全和高性价比的优势。为了方便水司用户选用到高性价比的水消毒设备,现将目前主流的二氧化氯发生器控制特点总结如下:

  Ø 采用进口名牌高可靠性可编程控制器(PLC)和专有测控技术,可根据水量及余氯含量实现对设备的全程自动控制和运行。

  Ø 采用一套PLC控制系统,通过终端10.4寸彩色液晶显示触摸屏全中文显示,实现对单台或多台主机的自动控制;也可实现一用一备的切换,保证设备正常运行与维护。

  Ø 控制器设有485标准通讯接口,可与上位机连接远程监控,或通过以太网接口连接电脑实现数据同步,实现多种上位机通讯对接。

  Ø 主机与控制器的分体时尚造型,突出人性化设计特点,便于操作维护,延长设备使用寿命。

  Ø 控制柜按国标设计制作。机柜内可增设增压泵、备用增压泵、卸酸泵、备用卸酸泵等多项控制,方便用户使用。控制柜的冷轧钢板内外喷塑处理,耐腐蚀能力强。

  Ø 按用户要求与设备配套的大容量盐酸、氯酸钠储罐,通过液位输出信号,可在触摸屏上显示盐酸、氯酸钠液位高度,并实现高低液位报警。

  Ø 采用先进可靠的卸压装置,保证设备在任何工况下安全可靠运行。

  Ø 设备具有缺料、缺水、欠压、超温报警和自动停机安全保护功能。

  Ø 采用双套控制系统,可实现手动、自动控制的任意转换。  

5 结语

  氯气危害性大,长久使用不利国利民,国家和地方已采用限用、禁用等政策。而二氧化氯作为一种广谱性杀生剂,使用安全可靠,在生活饮用水领域采用二氧化氯替代氯气消毒是长远的发展趋势,逐渐被全社会接受认同,是氯系消毒剂最理想的替代品。