二氧化氯和液氯联合消毒城市污水的研究

水春雨，完颜华
(兰州铁道学院 环境科学与工程学院，甘肃 兰州 730070)

　　摘要：通过二氧化氯和液氯两种消毒剂联合用于城市污水的消毒试验，对两种消毒剂的投加配比、与污水接触时间以及ClO₂和Cl₂的残余量对存活的粪大肠菌群数的影响进行了探讨，结果表明：二氧化氯和液氯按2：1的比例联合用于城市污水消毒时，效果良好，二氧化氯投加量 3 mg/L，液氯投加量 1.5 mg／L，经 30 min接触时间，大肠菌灭活率达99.9％。
　　关键词：污水处理；消毒；城市污水；粪大肠菌
　　中图分类号：X799.3 　　文献标识码：A 　　文章编号：1009－2455(2003)02－0050－03

Tests of Combined Use of CIO2 and Liquid Chlorine
For Sterilization of Municipal Sewage
SHUI Chun-yu.WANYAN Hua
(College of Environmental Science and Eng.of Lanhou Railway Institute.Lanzhou 730070，China)

Abstract：Two antiseptics of chlorine dioxide and liquid chlorine were tested in a combined way for the　sterilization of municipal sewage.The effects of the proportioning of the two antiseptics，the time of their being in　contact With the sewage as well as the quantity of residual ClO₂ and Cl₂ on the number of the 　sold groups were studied，the result of which showed：When ClO₂ and liquid chlorine were used in a combined way　at a ratio of 2：1 in sterilizing municipal sewage，the result was good.When the quantity of ClO₂ fed in was 3 mg／L and that of liquid chlorine was 1.5 mg／L，with the contact time being 30 min., the dieing－out rate of colibacilllus reached 99.9％.
Keywords: sewage treatment；sterlilization; municipal sewage：colibacillusoid

　　液氯作为一种成熟的消毒剂已有百年的应用历史，但液氯消毒使水中三氯甲烷(THMs)的含量增加^[1]。近年来，氯消毒所引发的环境健康问题越来越引起人们的重视，氯消毒替代品的研究也越来越深入，在可选用的新型消毒剂中，二氧化氯被认为是其中性价比最优的一种^[2]，但是使用二氧化氯有个较严重的问题，一部分二氧化氯被还原为可能会对人体健康产生不良影响的ClO₂^-[3]。而且，二氧化氯制造成本较高，限制了其推广使用。本实验研究了二氧化氯和液氯按一定比例同时投加，联合用于回用污水消毒的效能，研究的目的是为处理后的污水回用寻求安全高效的消毒剂。

1 材料和方法
1.1 试验材料
　　污水取自甘肃西峰市城市污水资源化试验厂二沉池出水，主要成分为生活污水，二氧化氯溶液、液氯溶液自制，纯度98％以上。
1.2 试验方法
　　取二沉池出水水样，pH＝7.8，同时投加二氧化氯和液氯两种消毒剂，投加量液氯为二氧化氯的一半，二氧化氯投加量分别为 2，3，4，5 mg／L，相应的氯投加量分别为1，1.5，2，2.5 mg／L。联合消毒剂与污水在充分混合下于黑暗处反应，接触时间分别为 30，60，120 min。在接触时间未，分别测定样品残余二氧化氯、氯和ClO₂浓度，同时测定粪大肠菌群数。粪大肠菌的测定采用多管发酵技术，ClO₂，ClO₂^-和氯的测定采用连续碘量法。

2 结果与讨论
2.1 ClO₂和Cl₂联合投加对ClO₂^-产生的影响
　　表 1列出了化学分析的结果，消毒剂ClO₂和Cl₂同时投加于污水，接触时间分别为30，60和120 min后，残余的ClO₂，ClO₂^-和氯浓度以及粪大肠茵数；图l、图2和图3分别显示了两种消毒剂投加于污水经不同接触时间后各组分残余量的变化趋势。

表1 投加不同消毒剂量不同接触时间作用后污水中消毒剂残余量及存活粪大肠菌群数

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消毒剂投加量 接触时间t/min pH值 残余量 存活的粪大肠菌群数/
(个·L^-1)

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ρ(ClO₂)/
(mg·L^-1) ρ(Cl₂)/
(mg·L^-1) ρ(ClO₂)/
(mg·L^-1) ρ(Cl₂)/
(mg·L^-1) ρ(ClO₂^-)/
(mg·L^-1)

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0 0 0 7.8 0 0 0 2.4 × 10⁷ 2 1 30 7.8 0 0 1.48 5.4 × 10² 2 1 60 7.8 0 0 1.29 2 × 10² 2 1 120 7.8 0 0 1.21 2 × 10² 3 1.5 30 7.8 0.12 0.49 1.84 170 3 1.5 60 7.8 0.23 0.43 1.61 78 3 1.5 120 7.8 0.31 0.11 1.55 78 4 2 30 7.8 0.58 0.92 2.01 68 4 2 60 7.8 0.69 0.75 1.86 45 4 2 120 7.8 0.98 0.51 1.71 0 5 2.5 30 7.8 1.32 1.21 1.82 45 5 2.5 60 7.8 1.34 1.06 1.79 20 5 2.5 120 7.8 1.39 0.84 1.73 0

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　　表1可以看出，实验开始，两种消毒剂同时投加，ClO₂投加量为2mg／L，Cl²加量为 1 mg／L，分别与污水作用 30，60和 120 min后，在任何一个接触时间末，均没有检测出残余ClO₂，一部分的 ClO₂转变为ClO₂^-。ClO₂投加量分别为3，4和5 mg／L，同时投加的液氯量分别为 l.5，2和 2.5mg／L，分别与污水作用 30，60和 120 min后，在任何一个接触时间末，均检测出残余ClO₂，在接触时间120 min末残余ClO₂量最高；在接触时间30 min末，残余ClO₂量最低。污水中的ClO^-浓度随ClO₂。投加量增加而增加，在投加量最低的一组消毒剂作用下，没有检测出残余ClO₂，但是ClO₂^-浓度显著增加，随着消毒剂投加量的增加，对不同投加量，发现在最短的接触时间30 min末，余氯、ClO₂^-高，在最长的接触时间 120 min末，余氯、ClO₂^-量最低、与ClO₂残余量变化呈相反趋势。如图1、图2和图3所示。

　　　

2.2 ClO₂ 和Cl₂。联合投加对粪大肠菌的灭活效果
　　对投加量较少的联合消毒剂，经 60，120 min接触时间后，粪大肠菌灭活率是相同的，均好于30 min接触时间；对投加量较大的联合消毒剂，经30 min接触时间后粪大肠菌灭活率最低，经120 min 接触时间，粪大肠菌灭活率最高，联合消毒剂投加量ClO₂为5 mg／L，Cl₂为 2.5 mg/L时，经 120 min接触时间后，粪大肠菌被全部灭活，如图4所示。

2.3 讨论
　　消毒剂二氧化氯或液氯投加于污水后，污水中的有机物和还原性无机物立即与消毒剂反应，这些反应发生在消毒剂产生消毒作用前，由于发生这些反应使ClO₂和Cl₂消毒效率降低^[4]。当两种消毒剂联合投加时，对不同投加量，余氯浓度随接触时间增长而降低，另一方面，随接触时间的增加，残余ClO₂。浓度相应增加，而ClO₂-浓度减少，这是由于Cl₂与ClO₂^-发生反应：Cl₂＋ClO₂ 2ClO₂＋Cl^-。两种消毒剂二氧化氯和液氯联合使用，增加了二氧化氯的残余量，由于二氧化氯对生活污水的灭菌效果优于液氮^[5]，实验获得较好的灭菌效果。

3 结论

　　①ClO₂和Cl₂联合消毒，ClO₂和污水中有机物发生氧化反应，因此减少了Cl₂和有机物反应生成三氯甲烷和其它有机氯^[4]；Cl₂通过氧化ClO₂^-生成ClO。减少了ClO₂^-量，增加了残余的ClO₂量。
　　②两种消毒剂ClO₂和Cl₂。按2：l比例联合用于污水消毒，各自的残余量均较高，消毒效果良好。ClO₂投加量3mg／L，Cl₂投加量 1.5mg/L时，经30 min 接触时间后，大肠菌灭活率达99.9％以上。

参考文献：
[1]黄君礼.二氧化氯对氯仿形成的影响[J].环境化学，1994,13(5)：466—473.
[2]Aita E, Berg JD. A review of chlorine dioxide in drinking watertreatment[J]. AWWA.1986. 78. (6):62-72.
[3] Werdehoff K S,Singer P C. Chlorine dioxide effect on THMFP,ass, 1987，79：107－113.
[4] Rav-Acha C.The role of formation and reduction of THM and cholrine concentration in the disinfection of water with Cl₂ and ClO₂[J].Envir,Pollut.1985,10,47-60.
[5]黄君礼. 新型水处理剂—— 二氧化氯技术及其应用[M].北京：化学工业出版社，2002.

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作者简介：水春雨(1978－)，男，湖北枣阳人；现为兰州铁道学院在读硕士研究生，主要从事水处理研究，电话(0931)4912475，shuichunyu78.student@sina.com.