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末梢的細菌學指標符合國家飲用水要求，枯水季節未出現氯酚臭味。
　　關鍵詞：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，液氯消毒水中產生氯酚臭味的問題，與南京理工大學共同研制開發穩定性二氧化氯，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生產工藝

1.1 鹽酸-亞氯酸鈉法
　　以鹽酸與亞氨酸鈉反應制取，化學反應式為：
　　　　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，碳酸氫鈉調整pH，常溫常壓下反應，生成二氧化氯穩定液，生產成本每噸2000多元，二氧化氯含量2.0％以上。現場加注時，通過專用投加設備與鹽酸活化劑，進行活化，控制在一定的時間內投入待消毒的水中。不經活化的二氧化氯穩定液不具備消毒殺菌能力。此法生產成本高、轉化率低。
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生二氧化氯氣體，氣體經冷卻后以水吸收制得二氧化氯溶液。R8法1985年在美國投產，由于工藝操作易控制，生產效率高，成本低，目前較為廣泛應用。主要原料為氯酸鈉（NaClO₃）、硫酸（H₂SO₄）、甲醇（CH₃OH），其主要化學反應[2]為：
　　　　30NaClO₃+20H₂SO₄+7CH₃OH→30ClO₂+23H₂O+10Na₃H(SO₄)₂+6HCOOH+CO₂
　　此法生產的二氧化氯，轉化率可達99％以上，原材料比鹽酸-亞氯酸鈉法可節約一半，直接成本約1000元/t。

2 ClO₂在給水處理中的應用

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，其結果如表1、表2。

表1 殺菌試驗結果 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/(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/(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
　　在生產上使用前，先在化驗室進行給水處理消毒試驗，穩定液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、細菌學指標。水樣為長江水，pH=7.8，細菌總數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果 水樣 ClO₂穩定投加量/
(g·m^-3) 余氯/
(mg·L^-1) pH值 細菌總數/
(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二氧化氯穩定液，其消毒效果即能符合自來水水質標準。
　　原水每立方米投加二氧化氯穩定液21.3g，其細菌學指標即符合生活飲用水衛生標準。同時二氧化氯穩定液高劑量投加，無明顯氯臭及異味。
2.3 ClO₂與Cl₂的聯合投加
　　經生產上試用，細菌和大腸菌群指標都能合格，但管網末稍余氯不能滿足要求，經摸索和小試，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，對全市各末稍水質檢測點余氯進行觀察檢測，其合格率均達到100％。見圖1。

　　經幾年來的生產實踐、總結，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，出廠水和管網末梢水細菌學指標均符合國家生活飲用水標準，枯水季節未出現氯酚臭味。
　　穩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良好的持續滅菌能力，來維持管網的余氯要求，大大提高管網水質合格率，自1995年以來，幾年的出廠水、管網水的余氯、細菌合格率均達到100％，過去每年枯水期常出現的氯酚臭味，沒有發生。

4 結論

　　①氯酸鈉-甲醇法生產的二氧化氯穩定液，現場活化投加，用于自來水消毒，滅菌效果顯著，為使管網末稍余氯符合標準，應輔以少量液氯，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。
　　②二氧化氯穩定液除藻、除臭效果顯著。高劑量投加，無明顯異味。
　　③二氧化氯穩定液對去除酚的效果不顯著，但不產生異味。

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

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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理，總工程師，聯系電話：0553-5018967。