摘要 在給水、凈水工藝中,殺菌消毒是至關重要的一個環(huán)節(jié)。目前,消毒的方法有很多,如氯消毒、臭氧消毒、二氧化氯消毒、紫外線消毒等。本文將液氯消毒與二氧化氯消毒的利弊進行對比分析,突出二氧化氯在飲用水消毒中的消毒特性。
關鍵詞 二氧化氯;飲用水;消毒
在給水、凈水工藝中,殺菌消毒是至關重要的一個環(huán)節(jié)。目前,消毒的方法有很多,如氯消毒、臭氧消毒、二氧化氯消毒、紫外線消毒等。由于液氯的價格低廉、消毒能力強、貨源充足等優(yōu)點,現(xiàn)今我國大部分自來水廠還采用液氯進行水的消毒。但是,液氯在消毒過程中會產(chǎn)生致癌的有機鹵代物,且殺菌效果受PH值影響很大。近20年來,隨著歐美國家在水廠和其他行業(yè)廣泛使用二氧化氯和國內(nèi)對其在消毒方面的認識和研究的加深,二氧化氯正逐步成為氯消毒的替代物,其殺菌能力比液氯消毒強,殺菌效果不受水的PH值影響,只發(fā)生氧化作用不發(fā)生氯化作用達到消毒效果,避免了有機鹵代物的問題,這是我國飲用水消毒技術的一項變革。
1 液氯消毒存在的弊端
液氯對去除水中有機物效果不理想,氯在PH值較高時消毒效力大幅度下降且與水中存在的腐殖質(zhì)及其他有機物作用會產(chǎn)生氯仿、一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷等有機鹵代物。其中氯仿、溴仿、一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷等有機鹵代物含量最多。科學家經(jīng)過大量動物實驗研究證明,氯仿為致癌物,二溴一氯甲烷具有使肝、腎中毒的作用,它們對人體的危害已被。美國、加拿大、日本等國家的學者經(jīng)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn),在有機鹵代烴含量高的區(qū)域,胃癌、肝癌和膀胱癌的發(fā)病死亡率明顯增高。
2 二氧化氯的物理性質(zhì)及消毒機理
二氧化氯(ClO2)氣體是具有和氯相似的刺激性氣體,易溶于水,它的溶解度是氯氣的5倍。二氧化氯水溶液的顏色隨濃度的增加由黃綠色轉(zhuǎn)成橙色。它在水中是純粹的溶解狀態(tài),不與水發(fā)生化學反應,所以它的消毒作用受水的PH值影響極小。二氧化氯易揮發(fā),其液態(tài)和氣態(tài)極不穩(wěn)定,溫度升高、曝光或與有機質(zhì)接觸均會發(fā)生爆炸,故通?，F(xiàn)場制備,即時使用,存放于陰涼避光處。二氧化氯溶液濃度在10g/L以下時,基本沒有爆炸危險。一般水廠所用二氧化氯很少超過4g/L,加注量基本為0.1~5mg/L。
二氧化氯主要通過釋放新生態(tài)氧而起消毒作用。在水中反應如下:
CLO2+H2O→3[O]+2H++CL-
新生態(tài)氧具有很強的氧化能力,對微生物細胞壁有較好的吸附和滲透性能,可有效地氧化細胞內(nèi)含巰基(-SH)的酶,從而快速抑制細胞內(nèi)蛋白質(zhì)的合成,使蛋白質(zhì)中的氨基酸氧化分解,從而將菌藻分解殺死。另外,對水中有機物的氧化,氯氣以親電取代為主,而二氧化氯以氧化還原為主,能將腐殖酸、富里酸等降解且產(chǎn)物不以形式存在。
3 二氧化氯的凈水消毒特性
3.1 消毒效果好、作用快、持續(xù)時間長
二氧化氯溶于水后,基本上是以純粹的溶解氣體形式存在。它在水中的擴散速度與滲透能力都比氯快,特別是低濃度時更突出,0.5ml/L的二氧化氯作用5min之后即可殺滅99%以上的異養(yǎng)菌,殺菌率維持12h不變,作用時間長達24h后殺菌率才下降為86.3%。這維持了管網(wǎng)中的持續(xù)消毒能力,抑制配水管網(wǎng)細菌再生,可防止出現(xiàn)水質(zhì)的“二次污染"。
3.2 消毒作用受pH值影響小
二氧化氯消毒效果基本不受介質(zhì)pH值的影響,在pH值6~10范圍內(nèi)均有很強的消毒能力。在堿性條件下,其消毒效果比氯氣好得多,在pH值8.4~8.7范圍時,0.5mg/L二氧化氯殺菌率達99.5%~99%,而在同樣條件下,0.5mg/L氯氣殺菌率僅為46.8%~74.6%。
3.3 消毒效果不受氨的影響
若水中含有一定量的氨時,氯氣的消毒效果會明顯下降,而二氧化氯的消毒效果基本上不受影響。同時,二氧化氯對氨氮、氬氮的去除效果比使用液氯好,實踐證明,玉林市自來水公司另一輔助水源為南流江水,當原水中兩氮較高時,使用二氧化氯消毒出廠水兩氮含量經(jīng)檢測均比使用液氯時低。
3.4 隨著濃度與溫度升高,二氧化氯消毒能力增強
溫度越高,二氧化氯的殺菌效果越好,這一點彌補了二氧化氯因溫度升高而使溶解度下降的缺點。所以二氧化氯使用季節(jié)為夏季。
3.5 二氧化氯毒性低,消毒不產(chǎn)生氣味和有毒物質(zhì)
二氧化氯為微毒性廣譜殺菌消毒劑,半致死量LD50為8 600mg/kg。但是美國1995年規(guī)定要求使用二氧化氯消毒的水廠出廠水中二氧化氯不得超過0.8~1.0mg/L。當水中含有酸類物質(zhì)時,用二氧化氯消毒不會產(chǎn)生氯酸的氣味,與水中腐殖酸及有機物反應,不會生成致癌作用的,對人體沒有危害。而且二氧化氯可使致癌的稠環(huán)化合物如三、四苯環(huán)并芘降解成無致癌物質(zhì)。另外,二氧化氯具有殺死細菌、病毒和芽孢作用,不僅能殺死微生物,而且能分解殘留的細胞結構,并具有殺孢子和殺病毒作用。二氧化氯還可以去除飲用水的Fe3+、Mn2+和色味等。
4 二氧化氯與其他消毒劑的比較
從上表可以看出,二氧化氯的優(yōu)勢明顯(特別適合于受有機物污染的水源),不但氧化能力、殺菌能力強,受pH值和氨的影響小,而且不會生成致癌物和可疑致癌物,飲用水中投加少量二氧化氯還能有效抑制THMs的生成。
5 結論
二氧化氯作為替代液氯進行飲用水的消毒和進行水處理的新型藥劑已被,并成大勢所趨。目前,我國已擁有用高純二氧化氯替代液氯進行飲用水消毒的成熟技術,采用二氧化氯進行飲用水消毒的成本較液氯僅高出 0.0035元/t水。供水水質(zhì)的好壞關系到每個人的身心健康,也關系到一些用水行業(yè)的發(fā)展,從而影響到整個國民經(jīng)濟的發(fā)展。因此,希望國家盡快出臺一些相關的政策法規(guī),使給水行業(yè)和二次供水單位的飲用水液氯消毒早日改為CLO2消毒。
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