刘靖民 赵吉运 王永芳
（山东华特事业总公司，济南250061） 摘 要 本文简单介绍了华特复合二氧化氯发生器的特点，阐述了该设备在饮用水、工业循环水、污水回用、游泳池水等水处理领域的应用效果及使用方法。
关键词水处理华特复合二氧化氯发生器 Application of Heart Compound Chlorine Dioxide Generator In water Treatment
Liu Jingmin, Zhao Jiyun, Wang Yongfang
(Shandong Heart General Company，Jinan 250061) Keywords water Treatment，Heart Compound Chlorine Dioxide Generator 1.概述 二氧化氯是国际上公认的广谱高效的氧化性杀菌剂，在城镇饮用水、工业循环水和污水处理中日益得到广泛应用。二氧化氯性质不稳定，只能采用二氧化氯发生器现场制备。用于水处理领域的小型化学法二氧化氯发生器主要有两种：以氯酸钠、盐酸为原料的复合型二氧化氯发生器和以亚氯酸钠、盐酸为原料的纯二氧化氯发生器，其中以前者应用最为广泛。 2.华特复合二氧化氯发生器的原理及特点 华特高效复合二氧化氯发生器制备以二氧化氯为主、氯气为辅的混合气体，二氧化氯含量占70%以上。发生器主要由供料系统、反应系统、温控系统、吸收系统、安全系统组成。反应如下： NaClO3+2HCl=ClO2+1/2Cl2+NaCl+H20 该反应的最佳温度为70℃，反应器采用耐温、耐腐蚀材料制造。反应生成的二氧化氯和氯气混合气体通过水射器投加到被处理水中。
与纯二氧化氯发生器相比，复合二氧化氯发生器主要有以下特点：
(1)运行成本低。复合二氧化氯发生器生产1克二氧化氯的成本约0.01元左右；而采用亚氯酸钠为原料的纯二氧化氯发生器生产1克二氧化氯的成本约0.042元左右。
(2)使用安全可靠。复合二氧化氯发生器一般采用负压方式，设备运行安全；另外，复合二氧化氯发生器采用氯酸钠为原料，氯酸钠在使用当中比亚氯酸钠要安全得多。亚氯酸钠属强氧化剂，性质活泼，与木屑、有机物、尘埃、磷、炭、硫等接触、碰撞或摩擦容易爆炸或燃烧，水溶液浓度超过30%也容易发生爆炸，贮存和运输要求严格，包装需用金属桶，以防静电，使用时要轻拿轻放，不能与皮肤直接接触，国内曾发生过多次亚氯酸钠爆炸事故，因此相对较危险。
(3)水中残留亚氯酸根量少。采用亚氯酸钠为原料的纯二氧化氯发生器在饮用水处理中水中亚氯酸根残留量较高，由于亚氯酸根对人体红血球有损害作用，因此在国外给水或排水中亚氯酸根的含量受到严格限制。
(4) 消毒效果好，并可抑制处理后水中三卤甲烷等氯化致癌物的生成。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。 3.复合型二氧化氯发生器在饮用水中的应用 为了保障人民的身体健康，消除或减少消毒副产物，国内外已对氯消毒的替代产品进行了应用研究。研究表明，二氧化氯作为饮水消毒剂较氯气及其他消毒产品具有明显的优越性。国外尤其是欧洲水厂，已广泛地采用二氧化氯进行饮水消毒。国内因为资金短缺，自来水处理费用受多种因素制约，纯二氧化氯发生器因其使用成本高难以推广使用，而复合二氧化氯发生器以其使用效果好、成本低、技术成熟等优势，在国内得到迅速推广。目前，国内已有1000多家供水单位选用华特复合二氧化氯发生器消毒。达到同样的消毒灭菌效果时，复合型发生器可保持水中的余氯值达到现有国家生活饮用水的卫生标准。高纯型二氧化氯发生器、稳定性二氧化氯水溶液保持水中稳定的余氯较困难，因目前还没有“余二氧化氯”的国家标准及规范的分析仪器及方法。
同济大学环境医学研究所王家玲等在《二氧化氯消毒降低饮水致突变性的研究》中对Cl2、ClO2、Cl2＋ClO2、O3在使用中的灭菌效果及三卤甲烷的生成情况进行了对比实验，结论为：“综合考虑其它因素如经济、毒副作用等，自来水厂以应用Cl2＋ClO2联合消毒代替单一氯或单一二氧化氯消毒为宜。”
全国各地卫生部门多次检测数据表明，华特复合二氧化氯发生器不污染水质，消毒效果明显，消毒后有机污染指标、细菌总数、大肠菌群均符合国家生活饮用水卫生标准，尤其出厂水中氯仿含量不比水源水增加，而且水中铁锰、氨氮和亚硝酸盐氮含量明显降低。
分别检测华特复合二氧化氯发生器制备的消毒液和漂白粉对自来水消毒时水中三氯甲烷和四氯化碳含量的变化，在不同时间各检测三次，结果见表1。 表1 采用两种消毒剂对自来水消毒时水中三氯甲烷和四氯化碳含量的变化 | | 消毒剂 | | 采样点地 | 三氯甲烷（ug/L） | 四氯化碳（ug/L） | | | 一 | 二 | 三 | 一 | 二 | 三 | | | | 漂白粉 | 水源水 | <10 | <10 | <10 | <0.5 | <0.5 | <0.5 | | 出厂水 | 103.7 | 78.3 | 89.5 | 28.7 | 23.1 | 17.3 | | 末梢水 | 64.8 | 30.7 | 37.2 | 9.6 | 4.8 | 4.5 | | | | | | | | | | 消毒液 | 水源水 | <10 | <10 | <10 | <0.5 | <0.5 | <0.5 | | 出厂水 | <10 | <10 | <10 | <0.5 | <0.5 | <0.5 | | 末梢水 | <10 | <10 | <10 | <0.5 | <0.5 | <0.5 | | 江苏邗江新坝水厂使用华特复合二氧化氯发生器，有效氯投加量为2mg/L，检测出厂水和水源水中各项指标，结果见表2。 表2 出厂水和水源水中各项指标| 检测项目 | 单 位 | 检测结果 | 出厂水标准 | | 水源水 | 出厂水 | 感官性
状指标 | 色度 | 度 | 26 | 5 | ≤15 | | 浑浊度 | 度 | 13.2 | 0.2 | ≤5 | | 臭和味 | | 无 | 无 | 不得有异臭、异味 | | 肉眼可见物 | | 有 | 无 | 不得含有 | 化学
指标 | 铁 | mg/L | 1.45 | 0.14 | ≤0.3 | | 锰 | mg/L | 0.08 | 0.02 | ≤0.1 | | 挥发酚类 | mg/L | 0.07 | 未检出 | ≤0.002 | | 亚硝酸盐氮 | mg/L | 0.0016 | <0.001 | ≤0.002 | | 硝酸盐氮 | mg/L | <0.02 | 0.07 | ≤20 | 细菌学
指标 | 细菌总数 | 个/ml | 970 | 0 | ≤100 | | 大肠杆菌 | 个/ L | 6700 | 0 | ≤3 | | 游离性余氯 | mg/L | 未检出 | 0.4 | ≥0.3 | 以上数据表明，消毒液不污染水质，消毒效果明显，消毒后有机污染指标、细菌总数、大肠菌群均符合国家生活饮用水卫生标准，而且水中铁、锰和亚硝酸盐氮含量明显降低。
华特复合二氧化氯发生器产量以有效氯含量计，其型号与每小时产量一致，选用时根据待处理水的水量和耗氯量确定型号。一般以地表水为水源的自来水厂滤前有效氯投加量为1.0～2.0mg/L，滤后或地下水为0.5～1.0mg/L，二次供水的有效氯投加量通常为0.2～0.5mg/L。受污染较重的水源应根据试验确定其耗氯量。
加氯点应选在消毒接触池进水口处并能保证消毒气体在水中分散均匀的地方，自备井的水塔或二次供水的水箱可作为消毒接触池。华特复合二氧化氯发生器运行时可实现自动控制，根据消毒接触池进水流量信号或消毒接触池出水的余氯探测信号自动控制发生器进料计量泵的流量，调节发生器的产量，常见工艺如图1。 4.华特复合二氧化氯发生器在工业循环水中的应用 微生物在循环冷却水中大量繁殖，生成粘泥沉积在金属表面上，不仅会降低换热效率，而且隔绝缓蚀阻垢剂对金属表面的保护作用，常造成严重的垢下腐蚀。控制冷却水系统中微生物生长最常用的方法是投加杀生剂。用于循环冷却水的杀生剂分为两类：氧化性杀生剂和非氧化性杀生剂。常见的氧化性杀生剂有液氯、次氯酸钠和二氧化氯等。二氧化氯杀生速度快，药效时间长，受氨影响小，能在pH3～9范围内有效杀灭细菌，尤其是在循环水的碱性环境中二氧化氯比氯气或次氯酸盐杀生效果更好。
二氧化氯用于工业循环水有两种方法，一种是投加稳定态二氧化氯，一种是使用二氧化氯发生器现制现用。使用前者的优点是节省了一次投资，后者优点是处理费用比前者大为降低，处理费用约为前者的十分之一。投加点一般选在冷水池，投加周期应根据水质确定。
乐凯胶片公司循环冷却水保有水量2500m3，循环水量4000m3/h，缓蚀阻垢剂采用磷系配方，浓缩倍数控制在2.5～3。原来采用交替投加优氯净、稳定态二氧化氯和非氧化性杀生剂来控制水中微生物的生长，因成本高、投加不方便、药效不稳定，97年6月选用华特复合二氧化氯发生器作为杀生剂投加装置，该装置运行后，每周加药2-3次，每次投加有效氯4～5mg/L，异养菌数投加前控制在5×106个/ml以下，投加后低于1×104个/ml。
乐凯胶片公司使用华特复合二氧化氯发生器替代以往投加氧化性杀生剂后,非氧化性杀生剂、缓蚀阻垢剂的投加与日常水质分析工作照常规进行，使用华特复合二氧化氯发生器前与使用后2个月水质分析指标见表3。 表3 使用二氧化氯发生器前后水质分析指标 | | 项 目 | | pH值 | 总磷mg/L | 正磷mg/L | 浓缩倍数 | SiO2mg/L | 总铁mg/L | Cl-mg/L | | | 使用前 | | 8.95 | 5.90 | 0.9 | 2.69 | 8.72 | 0.11 | 41.4 | | 使用2月后 | | 8.92 | 5.95 | 0.81 | 2.87 | 8.54 | 0.23 | 45.3 | | 上表中数据表明，华特复合二氧化氯发生器产生的消毒液对有机磷系缓蚀阻垢剂无影响，在使用浓度下与水中其它药剂彼此相容。现场观察发现该消毒液有一定除铁和清洗剥泥效果。 5.华特复合二氧化氯发生器在中水回用中的应用 中水回用是指经二级处理的污水再深度处理，作为一种新水源用于清洁绿化、生活杂用、工业冷却水补充水和其它对水质要求不高的领域。污水深度处理工艺通常包括混凝、过滤和消毒。若二级出水的色度或其它指标超出回用要求，还应考虑脱色或其它相应的深度处理措施。
华特复合二氧化氯发生器用于中水回用，不仅能达到消毒的目的，其产生的复合气体还能氧化去除水中有机物和还原性无机污染物，某些废水处理试验表明，该复合气体比纯二氧化氯或氯气对COD和色度的去除效果更好。青岛、石家庄、枣庄、常州等城市的污水处理厂先后选用了华特复合二氧化氯发生器用于回用水消毒或脱色。
华特复合二氧化氯发生器用于消毒时，消毒剂投加点一般在滤后，有效氯投加量一般为3～5mg/L；用于脱色或降低COD时，该复合气体投加在硫酸铝等混凝剂投加点之前效果较好，投加量应根据水质由试验确定。
青岛市海泊河污水处理厂处理后的回用水主要用于要求不高的工业企业或市政用水。处理工艺如图2。 
该工艺利用混凝沉淀去除二级出水中的絮状菌体和呈胶体状态的有机物；在氧化接触池中投加强氧化剂二氧化氯，氧化破坏染料分子的发色官能团，从而降低色度；过滤是截留废水中颗粒性物质。该厂采用华特复合二氧化氯发生器对厂内回用水脱色消毒，二氧化氯消毒液投加在氧化脱色池，每天处理水量800m3，投加有效氯10mg/l。数据见表4。 表4 华特复合二氧化氯发生器对海泊河污水处理厂回用水处理效果 | 有效氯
投加浓度(mg/L) | | 试验次数 | 清水池出水
余氯(mg/L) | 色度（度） | COD(mg/L) | | | | 二级出水 | 清水池出水 | 二级出水 | 清水池出水 | | | | | | | 1 | 0.4 | 45 | 35 | 39.1 | 37.6 | | 5 | | 2 | 1 | 60 | 30 | 24.6 | 24.5 | | 3 | 0.4 | 50 | 35 | 37.2 | 35.1 | | | | 4 | 0.5 | 50 | 30 | 43.5 | 32.6 | | | | | | | | | | | | 1 | 0.1 | 60 | 25 | 38.4 | 30.2 | | | | 2 | 0.5 | 55 | 28 | 38 | 25.9 | | 10 | | 3 | 0.6 | 55 | 28 | 29.6 | 29.6 | | | | 4 | 0.7 | 50 | 25 | 25.4 | 20.1 | | | | 5 | 0.6 | 50 | 25 | 18.1 | 16.5 | | | | | | | 1 | 0.3 | 70 | 10 | 38.7 | 25.6 | | 15 | | 2 | 1 | 50 | 20 | 42.1 | 34.2 | | 3 | 1 | 50 | 25 | 29.7 | 21.1 | | | | 4 | 1 | 50 | 25 | 42.5 | 28.4 | | 采用稀释倍数法对投加二氧化氯前后水中的细菌总数变化进行测量，原水细菌总数为1.58×104个/ml，投加有效氯10mg/L后接触20min后检测细菌总数为37个/ml，去除率为99.9%。
石家庄桥西污水处理厂二级出水经处理后排入民心河，作为景观用水，二级出水经消毒处理即可达到要求，最大处理水量10000m3/h，选用华特复合二氧化氯发生器，有效氯投加量为1.5～2.5mg/L，接触时间为20min。采用稀释倍数法对投加二氧化氯前后水中的细菌总数变化进行测量，原水细菌总数为5.73×104个/ml、大肠菌群131×103个/L，消毒后检测细菌总数为69个/ml、大肠菌群为0。 6.华特复合二氧化氯发生器在医院污水中的应用 目前，国内医院污水采用的消毒剂以液氯和次氯酸钠为主。液氯虽然价格较低，但安全性较差。次氯酸钠发生器关键部件易损坏，操作管理不便。二氧化氯不仅是高效杀菌剂，对水中的细菌和病毒的杀灭效果优于液氯，而且二氧化氯具有强氧化性，能氧化分解有机污染物，去除污水的臭味。因此，在许多新建医院或医院污水改造工程中，选用了华特复合二氧化氯发生器。
在新建医院污水消毒设计时，华特复合二氧化氯发生器选型以消毒接触池进水流量和有效氯投加量为依据。一级处理投加量按30mg/L计算，二级处理投加量按15～20mg/L计算。对医院污水消毒改造工程，有效氯投加量应根据实验检测的耗氯量计算。消毒接触池进水方式一般有两种，即泵提升式和虹吸式，流量约等于用水高峰时排水流量。华特复合二氧化氯发生器运行时可实现自动控制，通过调节池液位信号控制发生器进料计量泵与污水提升泵或虹吸器同步工作。常见工艺如图3和图4。  
7.华特复合二氧化氯发生器在游泳池水中的应用 华特复合二氧化氯发生器用于游泳池水消毒，既可有效控制游泳池水中的细菌和病毒的数量，又可控制水中藻类的繁殖，去除水中的臭味，提高游泳池水的澄清度。为保证游泳池水的消毒效果，可根据水质情况间歇性投加消毒剂。一般每次有效氯投加量为3～5mg/L，每次投加时间6～8小时，根据游泳池水量可确定华特99高效复合二氧化氯发生器的型号。投加时间选在夜晚效果较好，投加周期可根据水质情况确定。消毒剂可以在游泳池底部四周均匀分散投加，也可以投加在循环过滤系统的滤后管道上。 8.华特复合二氧化氯发生器在其它水处理领域中的应用 华特复合二氧化氯发生器与催化氧化、微电解等水处理技术结合处理高浓度有机废水，能有效降低COD和色度；用于酿酒厂和卷烟厂厌氧处理后的废水脱色也取得良好效果；用于油田注水处理的试验表明，该发生器在油田注水处理上应用前景广阔。 9.结束语 复合二氧化氯发生器制备的二氧化氯和氯气的混合气体具有协同消毒作用，其低廉的使用成本适合中国国情，使大多数用户能够接受。近年来，华特复合二氧化氯发生器以其优异的性能，占有了国内90%以上的市场份额，推动了二氧化氯行业在国内的发展。目前有关部门已采取措施加强二氧化氯行业规范，建立和完善二氧化氯发生器行业标准和二氧化氯应用标准。在公平市场竞争中，复合二氧化氯发生器将更显现其优势，为我国水资源保护和水处理工业做出更大的贡献。 | 
