稳定性二氧化氯在给水处理中的应用

张固诚
（芜湖市供水总公司，安徽 芜湖 241000）

　　摘要：自来水厂自制二氧化氯，采用2％的ClO₂与液氯组合消毒，在每立方米自来水中投加ClO₂2.5～3.0g，投加液氯1.0～1.5g的条件下，出厂水和城市自来水管网末梢的细菌学指标符合国家饮用水要求，枯水季节未出现氯酚臭味。
　　关键词：自来水；水处理；二氧化氯；消毒
　　中图分类号：TU991.2
　　文献标识码：B
　　文章编号：1009-2455(2001)05-0017-02

　　芜湖市供水总公司为寻求新型消毒剂，解决液氯货源不足和枯水期有时因原水含酚较高，液氯消毒水中产生氯酚臭味的问题，与南京理工大学共同研制开发稳定性二氧化氯，成功地摸索出二氧化氯一液氯组合投加的消毒新方法。

1 采用的ClO₂生产工艺

1.1 盐酸-亚氯酸钠法
　　以盐酸与亚氨酸钠反应制取，化学反应式为：
　　　　5NaClO₂+4HCl=4ClO₂+5NaCl+2H₂O ^[1]
　　其流程：固体亚氯酸钠水溶后，加入盐酸，用碳酸钠，碳酸氢钠调整pH，常温常压下反应，生成二氧化氯稳定液，生产成本每吨2000多元，二氧化氯含量2.0％以上。现场加注时，通过专用投加设备与盐酸活化剂，进行活化，控制在一定的时间内投入待消毒的水中。不经活化的二氧化氯稳定液不具备消毒杀菌能力。此法生产成本高、转化率低。
1.2 氯酸钠-甲醇法 即R8法
　　在酸性条件下用甲醇还原氯酸钠产生二氧化氯气体，气体经冷却后以水吸收制得二氧化氯溶液。R8法1985年在美国投产，由于工艺操作易控制，生产效率高，成本低，目前较为广泛应用。主要原料为氯酸钠（NaClO₃）、硫酸（H₂SO₄）、甲醇（CH₃OH），其主要化学反应[2]为：
　　　　30NaClO₃+20H₂SO₄+7CH₃OH→30ClO₂+23H₂O+10Na₃H(SO₄)₂+6HCOOH+CO₂
　　此法生产的二氧化氯，转化率可达99％以上，原材料比盐酸-亚氯酸钠法可节约一半，直接成本约1000元/t。

2 ClO₂在给水处理中的应用

2.1 ClO₂的杀菌除藻的实验室试验
　　采用二氧化氯对巢湖水进行灭菌、除藻、除味试验，其结果如表1、表2。

表1 杀菌试验结果 测试项目 不同ClO₂投加量时的杀菌效果 ClO₂投量/(mg·L^-1) 1.2 2.3 4.6 7.0 细菌总数/(个·mL^-1) 140 95 67 24 杀菌率/％ 67 78 84 94 大肠菌群/(个·mL^-1) 40 20 0 0 杀菌率/％ 91 96 100 100

表2 除藻、除味试验结果 测试项目 不同ClO₂投加量时的除藻、除味效果 ClO₂投量/(mg·L^-1) 0 1.2 2.3 3.5 4.6 藻类总数/(万个·L^-1) 305.76 76.44 62.16 60.80 38.40 除藻类/％ / 75.0 79.7 80.1 87.4 嗅味/级 Ⅱ Ⅱ Ⅰ 0 0

注：原水细菌总数425个/mL，大肠菌群460个/L，投量为4.6mg/L时，细菌指标符合GB5749-85。

　　除藻、除臭效果显著，投量4.6mg/L时，除藻率较单投碱铝提高87.4％；投加3.5mg/L时，臭味由Ⅱ级降为0。
2.2 对自来水的杀菌试验
　　在生产上使用前，先在化验室进行给水处理消毒试验，稳定液1份+活化液1份至量瓶，加塞避光，静置15min，稀释20倍待用。定量加入各水样，稍搅拌后，静置30min。检验余氯、细菌学指标。水样为长江水，pH=7.8，细菌总数80个/mL，大肠菌群3500个/L，其消毒效果见表3（二氧化氯含量2.84％）。

表3 二氧化氯杀菌试验结果 水样 ClO₂稳定投加量/
(g·m^-3) 余氯/
(mg·L^-1) pH值 细菌总数/
(个·mL^-1) 大肠菌群/
(个·L^-1) 原水 0 0 7.8 80 3500 7.1 痕迹 7.3 50 1200 14.2 0.05 7.1 40 50 21.3 0.05 7.05 40 3 28.4 0.05 7.05 50 3 沉淀水 0 0 7.6 30 7.1 痕迹 7.6 20 10 14.2 0.05 7.5 1 ＜3 21.3 0.10 7.4 5 ＜3 28.4 0.15 7.3 2 ＜3 滤后水 0 0 7.5 20 ＜3 7.1 0.30 7.3 1 ＜3 14.2 0.40 7.25 0 ＜3 21.3 0.50 7.2 1 ＜3 28.4 0.70 7.2 0 ＜3

　　由表3知，滤后水每立方米投加7.1g二氧化氯稳定液，其消毒效果即能符合自来水水质标准。
　　原水每立方米投加二氧化氯稳定液21.3g，其细菌学指标即符合生活饮用水卫生标准。同时二氧化氯稳定液高剂量投加，无明显氯臭及异味。
2.3 ClO₂与Cl₂的联合投加
　　经生产上试用，细菌和大肠菌群指标都能合格，但管网末稍余氯不能满足要求，经摸索和小试，改为二氧化氯-液氯组合投加，以末稍余氯达到0.05mg/L控制投加量和组合比例，再以细菌检验指标校核。每立方米水投加液氯0.4g、二氧化氯分别为2.1g，3.6g，3.9g，4.5g，对全市各末稍水质检测点余氯进行观察检测，其合格率均达到100％。见图1。

　　经几年来的生产实践、总结，组合式消毒法的投力量为2％的ClO₂2.5～3.0g/m³，液氯1.0～1.5g/m³，出厂水和管网末梢水细菌学指标均符合国家生活饮用水标准，枯水季节未出现氯酚臭味。
　　稳定性二氧化氨液去除水中酚的效果，我们公司进行了多次试验，效果均不明显，特别是含微量酚（0.02mg/L以下）基本没有去除，但也不产生明显臭味。

3 实际运行成本和效益

　　我公司3座水厂Cl₂、ClO₂组合消毒，每立方米消耗液氯0.8g、二氧化氯3g，目前液氯售价3800元/t，二氧化氯单价1500元/t，采用组合式投加比单加液氯成本略有下降。
　　采用二氧化氯-液氯组合投加，利用ClO₂快速高效灭菌的特性，再补以少量液氯，利用Cl₂良好的持续灭菌能力，来维持管网的余氯要求，大大提高管网水质合格率，自1995年以来，几年的出厂水、管网水的余氯、细菌合格率均达到100％，过去每年枯水期常出现的氯酚臭味，没有发生。

4 结论

　　①氯酸钠-甲醇法生产的二氧化氯稳定液，现场活化投加，用于自来水消毒，灭菌效果显著，为使管网末稍余氯符合标准，应辅以少量液氯，进行组合式投加，加注比例：二氧化氯:液氯=3:(0.8～1.0)，运行成本比单加液氯消毒略有降低。
　　②二氧化氯稳定液除藻、除臭效果显著。高剂量投加，无明显异味。
　　③二氧化氯稳定液对去除酚的效果不显著，但不产生异味。

参考文献：
[1]化工部无机盐信息站二氧化氮技术资料[R]．1997，(2)：11～17．
[2]全国二氧化并协作组，第五届全国二氧化机技术研讨会论文集[R]．天津：天津化工研究院，1999．

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作者简介：张固诚（1938～），男，汉族，高级工程师，曾任芜湖市供水总公司副总经理，总工程师，联系电话：0553-5018967。