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穩(wěn)定性二氧化氯在給水處理中的應(yīng)用

論文類型 技術(shù)與工程 發(fā)表日期 2002-10-01
來源 《工業(yè)用水與廢水》2001年第5期
作者 張固誠
關(guān)鍵詞 自來水 水處理 二氧化氯 消毒
摘要 自來水廠自制二氧化氯,采用2%的ClO2與液氯組合消毒,在每立方米自來水中投加ClO22.5~3.0g,投加液氯1.0~1.5g的條件下,出廠水和城市自來水管網(wǎng)末梢的細菌學(xué)指標符合國家飲用水要求,枯水季節(jié)未出現(xiàn)氯酚臭味。

張固誠
(蕪湖市供水總公司,安徽 蕪湖 241000)

  摘要:自來水廠自制二氧化氯,采用2%的ClO2與液氯組合消毒,在每立方米自來水中投加ClO22.5~3.0g,投加液氯1.0~1.5g的條件下,出廠水和城市自來水管網(wǎng)末梢的細菌學(xué)指標符合國家飲用水要求,枯水季節(jié)未出現(xiàn)氯酚臭味。
  關(guān)鍵詞:自來水;水處理;二氧化氯;消毒
  中圖分類號:TU991.2
  文獻標識碼:B
  文章編號:1009-2455(2001)05-0017-02

  蕪湖市供水總公司為尋求新型消毒劑,解決液氯貨源不足和枯水期有時因原水含酚較高,液氯消毒水中產(chǎn)生氯酚臭味的問題,與南京理工大學(xué)共同研制開發(fā)穩(wěn)定性二氧化氯,成功地摸索出二氧化氯一液氯組合投加的消毒新方法。

1 采用的ClO2生產(chǎn)工藝

1.1 鹽酸-亞氯酸鈉法
  以鹽酸與亞氨酸鈉反應(yīng)制取,化學(xué)反應(yīng)式為:
    5NaClO2+4HCl=4ClO2+5NaCl+2H2O [1]
  其流程:固體亞氯酸鈉水溶后,加入鹽酸,用碳酸鈉,碳酸氫鈉調(diào)整pH,常溫常壓下反應(yīng),生成二氧化氯穩(wěn)定液,生產(chǎn)成本每噸2000多元,二氧化氯含量2.0%以上。現(xiàn)場加注時,通過專用投加設(shè)備與鹽酸活化劑,進行活化,控制在一定的時間內(nèi)投入待消毒的水中。不經(jīng)活化的二氧化氯穩(wěn)定液不具備消毒殺菌能力。此法生產(chǎn)成本高、轉(zhuǎn)化率低。
1.2 氯酸鈉-甲醇法 即R8法
  在酸性條件下用甲醇還原氯酸鈉產(chǎn)生二氧化氯氣體,氣體經(jīng)冷卻后以水吸收制得二氧化氯溶液。R8法1985年在美國投產(chǎn),由于工藝操作易控制,生產(chǎn)效率高,成本低,目前較為廣泛應(yīng)用。主要原料為氯酸鈉(NaClO3)、硫酸(H2SO4)、甲醇(CH3OH),其主要化學(xué)反應(yīng)[2]為:
    30NaClO3+20H2SO4+7CH3OH→30ClO2+23H2O+10Na3H(SO4)2+6HCOOH+CO2
  此法生產(chǎn)的二氧化氯,轉(zhuǎn)化率可達99%以上,原材料比鹽酸-亞氯酸鈉法可節(jié)約一半,直接成本約1000元/t。

2 ClO2在給水處理中的應(yīng)用

2.1 ClO2的殺菌除藻的實驗室試驗
  采用二氧化氯對巢湖水進行滅菌、除藻、除味試驗,其結(jié)果如表1、表2。

表1 殺菌試驗結(jié)果 測試項目 不同ClO2投加量時的殺菌效果 ClO2投量/(mg·L-1) 1.2 2.3 4.6 7.0 細菌總數(shù)/(個·mL-1) 140 95 67 24 殺菌率/% 67 78 84 94 大腸菌群/(個·mL-1) 40 20 0 0 殺菌率/% 91 96 100 100

表2 除藻、除味試驗結(jié)果 測試項目 不同ClO2投加量時的除藻、除味效果 ClO2投量/(mg·L-1) 0 1.2 2.3 3.5 4.6 藻類總數(shù)/(萬個·L-1) 305.76 76.44 62.16 60.80 38.40 除藻類/% / 75.0 79.7 80.1 87.4 嗅味/級 Ⅱ Ⅱ Ⅰ 0 0

注:原水細菌總數(shù)425個/mL,大腸菌群460個/L,投量為4.6mg/L時,細菌指標符合GB5749-85。

  除藻、除臭效果顯著,投量4.6mg/L時,除藻率較單投堿鋁提高87.4%;投加3.5mg/L時,臭味由Ⅱ級降為0。
2.2 對自來水的殺菌試驗
  在生產(chǎn)上使用前,先在化驗室進行給水處理消毒試驗,穩(wěn)定液1份+活化液1份至量瓶,加塞避光,靜置15min,稀釋20倍待用。定量加入各水樣,稍攪拌后,靜置30min。檢驗余氯、細菌學(xué)指標。水樣為長江水,pH=7.8,細菌總數(shù)80個/mL,大腸菌群3500個/L,其消毒效果見表3(二氧化氯含量2.84%)。

表3 二氧化氯殺菌試驗結(jié)果 水樣 ClO2穩(wěn)定投加量/
(g·m-3) 余氯/
(mg·L-1) pH值 細菌總數(shù)/
(個·mL-1) 大腸菌群/
(個·L-1) 原水 0 0 7.8 80 3500 7.1 痕跡 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 痕跡 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 濾后水 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,濾后水每立方米投加7.1g二氧化氯穩(wěn)定液,其消毒效果即能符合自來水水質(zhì)標準。
  原水每立方米投加二氧化氯穩(wěn)定液21.3g,其細菌學(xué)指標即符合生活飲用水衛(wèi)生標準。同時二氧化氯穩(wěn)定液高劑量投加,無明顯氯臭及異味。
2.3 ClO2與Cl2的聯(lián)合投加
  經(jīng)生產(chǎn)上試用,細菌和大腸菌群指標都能合格,但管網(wǎng)末稍余氯不能滿足要求,經(jīng)摸索和小試,改為二氧化氯-液氯組合投加,以末稍余氯達到0.05mg/L控制投加量和組合比例,再以細菌檢驗指標校核。每立方米水投加液氯0.4g、二氧化氯分別為2.1g,3.6g,3.9g,4.5g,對全市各末稍水質(zhì)檢測點余氯進行觀察檢測,其合格率均達到100%。見圖1。

  經(jīng)幾年來的生產(chǎn)實踐、總結(jié),組合式消毒法的投力量為2%的ClO22.5~3.0g/m3,液氯1.0~1.5g/m3,出廠水和管網(wǎng)末梢水細菌學(xué)指標均符合國家生活飲用水標準,枯水季節(jié)未出現(xiàn)氯酚臭味。
  穩(wěn)定性二氧化氨液去除水中酚的效果,我們公司進行了多次試驗,效果均不明顯,特別是含微量酚(0.02mg/L以下)基本沒有去除,但也不產(chǎn)生明顯臭味。

3 實際運行成本和效益

  我公司3座水廠Cl2、ClO2組合消毒,每立方米消耗液氯0.8g、二氧化氯3g,目前液氯售價3800元/t,二氧化氯單價1500元/t,采用組合式投加比單加液氯成本略有下降。
  采用二氧化氯-液氯組合投加,利用ClO2快速高效滅菌的特性,再補以少量液氯,利用Cl2良好的持續(xù)滅菌能力,來維持管網(wǎng)的余氯要求,大大提高管網(wǎng)水質(zhì)合格率,自1995年以來,幾年的出廠水、管網(wǎng)水的余氯、細菌合格率均達到100%,過去每年枯水期常出現(xiàn)的氯酚臭味,沒有發(fā)生。

4 結(jié)論

 ?、俾人徕c-甲醇法生產(chǎn)的二氧化氯穩(wěn)定液,現(xiàn)場活化投加,用于自來水消毒,滅菌效果顯著,為使管網(wǎng)末稍余氯符合標準,應(yīng)輔以少量液氯,進行組合式投加,加注比例:二氧化氯:液氯=3:(0.8~1.0),運行成本比單加液氯消毒略有降低。
 ?、诙趸确€(wěn)定液除藻、除臭效果顯著。高劑量投加,無明顯異味。
 ?、鄱趸确€(wěn)定液對去除酚的效果不顯著,但不產(chǎn)生異味。

參考文獻
[1]化工部無機鹽信息站二氧化氮技術(shù)資料[R].1997,(2):11~17.
[2]全國二氧化并協(xié)作組,第五屆全國二氧化機技術(shù)研討會論文集[R].天津:天津化工研究院,1999.


作者簡介:張固誠(1938~),男,漢族,高級工程師,曾任蕪湖市供水總公司副總經(jīng)理,總工程師,聯(lián)系電話:0553-5018967。

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