高纯二氧化氯消毒饮用水的工程应用研究

1、高纯二氧化氯消毒饮用水的工程应用研究摘要：二氧化氯l2是一种性能优越的饮用水消毒剂。本文将HLJ-I型l2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，同时比拟了l2和液氯消毒时有机物的生成情况。试验结果说明用高纯l2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。关键词：二氧化氯饮用水消毒StudyntheAppliatinfhlrineDixidetDisinfetDrinkingaterAbstrat：hlrinedixide(l2)isakindfdisinfetrfgdqual

2、ity.Inthispaper,aHLJ-Igeneratrfl2asusedtdisinfetdrinkingaterataatertreatentplantinthenrthfhina.Theperfranefthegeneratrandtherevalratefbateriuandlifrbateriaereinvestigateddetailedly.Atthesaetie,theategriesandquantityfrganisubstanefatertreatedithl2andl2arestudiedrespetively.Theresultsshedthatdrinkinga

3、tertreatedithl2aneettheNatinalDrinkingaterQualityStandard.paredithaterdisinfetedithl2,thenentratinfrganihalideasdereasedevidently.Keyrds:hlrinedixide;drinkingater;disinfetin.1引言饮用水氯消毒已有近百年历史，但近年来，液氯消毒产生的卤仿等有机卤代物的潜在危害已引起世界各国的强烈关注和共识，用新型消毒剂替代液氯已势在必行。研究已证明1,2，二氧化氯(l2)在广泛pH范围内具有更好的消毒效果，其对细菌、病毒、藻类和浮游动物等微

4、生物的杀灭效果明显优于液氯；同时l2消毒不仅不产生有机卤代物3，且对水中的酚类、苯胺类、硫醇类和Fe2+、n2+等有机和无机污染物均有很好的去除效果4，还有优良的脱色除味性能，l2是可替代液氯的有效消毒剂之一5。2HLJ-I型l2发生器的根本构造和发生方法2.1HLJ-I型高纯l2的发生方法常用的l2制备方法有电解食盐法和化学法，而目前化学法的应用最为广泛。我们开发的制备l2的新方法属于化学法的一种，其主要原料是氯酸钠Nal3、硫酸H2S4和一种复原剂。48Nal324H2S4复原剂48l212235H224Na2S4通过系统的试验研究，得出了采用该方法制备l2的最正确工艺参数：复原剂2.65

5、%(/)；Nal325%26.6%(/)；硫酸60%62%(/)；反响时间30in；反响温度60。与其它化学方法相比，其先进之处在于选用的复原剂性质稳定、原料易得、无毒无害、价格低廉、使用方便。2.2HLJ-I型l2发生器的根本构造HLJ-I型l2发生器主体采用连续式多级塔板构造，还包括自动投药系统、l2投加控制系统、自动温控系统和自动排液系统以及控制器组成。其工作过程是先根据化学方程式推算出生成所需量的l2应投加的三种原料的用量；然后通过精细计量泵将原料液准确地注入到反响器中，反响生成的l2通过加氯设备被准确地投加到滤后水中。3HLJ-I型高纯l2发生器的性能研究3.1分析方法l2采用连续碘

6、量法6；细菌总数采用平皿计数法；大肠菌群采用多管发酵法。3.2HLJ-I型高纯l2发生器的运行3.2.1稳定性保持两种反响液投加速度和反响条件相对稳定，分别测定不同时刻水中l2浓度并列于表1。从表1可以看出，只要保持两种反响液投加速度和反响条件相对稳定，不同时刻的l2投加浓度根本稳定在预先设置的范围。表1不同时刻水中l2的浓度g/L(Table1nentratinfl2atdifferenttie)取样时间inl2浓度g/LNal3混合液1.80L/h硫酸2.70L/hNal3混合液1.80L/h硫酸2.70L/hNal3混合液1.80L/h硫酸2.70L/h500.500.450.37120

7、0.680.470.412000.700.430.394000.700.450.393.2.2l2的收率l2收率即实际产量与其理论产量的比值。收率的上下直接影响到l2的消费本钱和制水本钱。试验研究系统考察了最正确反响条件下、不同日期的l2收率，其结果见图1。从图1可以看出，在最正确反响条件下，l2的收率保持在75%83%的程度，与市场上其它常见的发生器相比具有较高的收率。图1最正确反响条件下、不同日期的l2收率(Fig1Relairatefl2underthebestndiatinatdifferentday)3.23制备l2的纯度研究说明7，欲较好地控制Hl3的形成，l2的质量百分数在混合消

8、毒剂中必须大于90%，否那么仍将有大量的氯仿生成。试验研究系统考察了HLJ-I型l2发生器制备l2的纯度，结果见图2。从图2可以看出，试验期间所获得l2的纯度均保持在95以上，该纯度可有效地控制有机卤代物的生成。图2试验期间制备l2的纯度(Figure2Purityfl2duringthehlestudy)4高纯l2消毒饮用水的工程应用4.1l2投加量和投加方式确实定根据实验室的灭菌试验和l2处理饮用水的中试研究，将后投l2的投量确定在0.51.0g/L；其投加方式和氯气相似，只需将HLJ-I型l2发生器的气体出口接到水厂原有加氯设备的水射器上即可，如图3所示。图3二氧化氯投加方式示意图(Fi

9、gure3Skethfinjetinl2intater)4.2工程运行的试验结果为了便于比拟，试验中以1天为一时间段分别投加液氯或l2，然后分别对原水、滤池出水、投加消毒剂的出厂水取样分析。l2投加浓度为0.501.0g/L，液氯投加浓度为2.0g/L，试验结果列于表2。从表2可以看出，在试验期间，原水的细菌总数为65120fu/L，大肠菌群3692fu/L。原水经预氯化、混凝、沉淀、过滤后细菌总数为533fu/L，大肠菌群327fu/L。尽管滤后水质已有很大改观，但尚未到达国家饮用水卫生标准。对滤后水投加l2，当投加浓度为0.501.0g/L时，出水中细菌总数03fu/L低于投加l21.52

10、.0g/L时的细菌总数012fu/L。经l2或l2消毒后水中大肠菌群数均不超过3fu/L。出水的其它指标包括浊度、色度等均满足国家饮用水卫生标准。表2l2处理饮用水水质分析结果(Table2Thequalityfdrinkingaterdisinfetedithl2)样品号分析工程12345678910后投l2浓度(g/L)0.590.650.580.580.650.550.720.821.00.90细菌总数(fu/L)原水827965867811693105103120滤后1851021333020162715l2消毒后526101286101l2消毒后11210大肠菌群(fu/L)原水92

11、527060386930523670滤后14111377847811l2消毒后3333333333l2消毒后33333333334.3l2消毒后饮用水中有机物分析分别取投加液氯0.7g/L和l20.7g/L的滤后水300L用途理好的XAD2树脂进展富集，然后对树脂的乙醚洗脱液进展了色谱质谱联机分析，其结果列于表3。从表3可以看出，l2消毒的水样中有机物的种数和相对含量均低于液氯消毒的水样，证明l2氧化有机物的才能优于液氯。投加l2的水样中未检测出有机卤代物，而在投加液氯的水样中检测出大量有机卤代物，约占有机物总量的9.48%，这个结果也进一步证实了l2消毒可以有效控制有机卤代物的生成。表3富集

12、水样的有机物分类表(Table3ategryfrganipundinenrihedater)工程富集水样总峰数个检索峰数个有机卤代物峰数个有机物种数种有机物相对百分含量%有机卤代物种数种有机卤代物相对百分含量(%)有机卤代物占有机物百分含量(%)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9957104897.112793.306.189.483.406.369.76l2消毒71343096.384.4l2工程运行的技术经济分析以上的试验说明l2消毒饮用水技术上可行。工程运行中，根据实测得出消费1吨l2的本钱为1.89万元，按其投量为0.5g/L，与液氯本钱2300元/t，投量2g

13、/L消毒相比，用l2消毒1吨水其本钱较氯气进步不到1分钱。虽然处理本钱略有进步，但从保护居民身体安康的角度来考虑，这一点本钱的进步是值得的。5结语l2的工程运行结果说明HLJ-I型高纯l2发生器产气量稳定，制备的l2平均纯度大于95%；与投加2g/L液氯相比，l2投量为0.51.0g/L时，处理后水的各项指标均到达或优于国家标准的要求；试验结果说明l2消毒后水中有机物的种类和数量较液氯消毒明显减少，l2消毒可有效控制有机卤代物的生成。参考文献1.HuangJunli,angLi,RenNanqi,etal.Disinfetineffetfhlrinedixidenviruses,algaeandanialsplanktnsinater.aterResearh,1997,31(3):455460.2.黄君礼等,二氧化氯对水中细菌的灭活效果.中国给水排水,1996,12(3):13-14.3.uttaaraS,SalesI,GazaliZ.Thefratinftrihalethanefrheialdisinfetantsandhuisubstanesindrinkingater.aterSupply,1995,13(2):10517.4.黄君礼等,二氧化氯对水中无机污染物的去除效果研究.环境化学,1996,15(1):8389.5.arlineKrna,Rbert.Andresb,i