劉靖民 趙吉運 王永芳
（山東華特事業(yè)總公司，濟南250061） 摘 要 本文簡單介紹了華特復(fù)合二氧化氯發(fā)生器的特點，闡述了該設(shè)備在飲用水、工業(yè)循環(huán)水、污水回用、游泳池水等水處理領(lǐng)域的應(yīng)用效果及使用方法。
關(guān)鍵詞水處理華特復(fù)合二氧化氯發(fā)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 二氧化氯是國際上公認的廣譜高效的氧化性殺菌劑，在城鎮(zhèn)飲用水、工業(yè)循環(huán)水和污水處理中日益得到廣泛應(yīng)用。二氧化氯性質(zhì)不穩(wěn)定，只能采用二氧化氯發(fā)生器現(xiàn)場制備。用于水處理領(lǐng)域的小型化學(xué)法二氧化氯發(fā)生器主要有兩種：以氯酸鈉、鹽酸為原料的復(fù)合型二氧化氯發(fā)生器和以亞氯酸鈉、鹽酸為原料的純二氧化氯發(fā)生器，其中以前者應(yīng)用最為廣泛。 2.華特復(fù)合二氧化氯發(fā)生器的原理及特點 華特高效復(fù)合二氧化氯發(fā)生器制備以二氧化氯為主、氯氣為輔的混合氣體，二氧化氯含量占70%以上。發(fā)生器主要由供料系統(tǒng)、反應(yīng)系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、吸收系統(tǒng)、安全系統(tǒng)組成。反應(yīng)如下： NaClO3+2HCl=ClO2+1/2Cl2+NaCl+H20 該反應(yīng)的最佳溫度為70℃，反應(yīng)器采用耐溫、耐腐蝕材料制造。反應(yīng)生成的二氧化氯和氯氣混合氣體通過水射器投加到被處理水中。
與純二氧化氯發(fā)生器相比，復(fù)合二氧化氯發(fā)生器主要有以下特點：
(1)運行成本低。復(fù)合二氧化氯發(fā)生器生產(chǎn)1克二氧化氯的成本約0.01元左右；而采用亞氯酸鈉為原料的純二氧化氯發(fā)生器生產(chǎn)1克二氧化氯的成本約0.042元左右。
(2)使用安全可靠。復(fù)合二氧化氯發(fā)生器一般采用負壓方式，設(shè)備運行安全；另外，復(fù)合二氧化氯發(fā)生器采用氯酸鈉為原料，氯酸鈉在使用當中比亞氯酸鈉要安全得多。亞氯酸鈉屬強氧化劑，性質(zhì)活潑，與木屑、有機物、塵埃、磷、炭、硫等接觸、碰撞或摩擦容易爆炸或燃燒，水溶液濃度超過30%也容易發(fā)生爆炸，貯存和運輸要求嚴格，包裝需用金屬桶，以防靜電，使用時要輕拿輕放，不能與皮膚直接接觸，國內(nèi)曾發(fā)生過多次亞氯酸鈉爆炸事故，因此相對較危險。
(3)水中殘留亞氯酸根量少。采用亞氯酸鈉為原料的純二氧化氯發(fā)生器在飲用水處理中水中亞氯酸根殘留量較高，由于亞氯酸根對人體紅血球有損害作用，因此在國外給水或排水中亞氯酸根的含量受到嚴格限制。
(4) 消毒效果好，并可抑制處理后水中三鹵甲烷等氯化致癌物的生成。二氧化氯同氯氣混合使用時，具有協(xié)同消毒作用，二氧化氯較氯氣活潑，優(yōu)先于氯氣與有機物發(fā)生氧化分解反應(yīng)，可有效抑制處理后水中三鹵甲烷等氯化致癌物的生成。 3.復(fù)合型二氧化氯發(fā)生器在飲用水中的應(yīng)用 為了保障人民的身體健康，消除或減少消毒副產(chǎn)物，國內(nèi)外已對氯消毒的替代產(chǎn)品進行了應(yīng)用研究。研究表明，二氧化氯作為飲水消毒劑較氯氣及其他消毒產(chǎn)品具有明顯的優(yōu)越性。國外尤其是歐洲水廠，已廣泛地采用二氧化氯進行飲水消毒。國內(nèi)因為資金短缺，自來水處理費用受多種因素制約，純二氧化氯發(fā)生器因其使用成本高難以推廣使用，而復(fù)合二氧化氯發(fā)生器以其使用效果好、成本低、技術(shù)成熟等優(yōu)勢，在國內(nèi)得到迅速推廣。目前，國內(nèi)已有1000多家供水單位選用華特復(fù)合二氧化氯發(fā)生器消毒。達到同樣的消毒滅菌效果時，復(fù)合型發(fā)生器可保持水中的余氯值達到現(xiàn)有國家生活飲用水的衛(wèi)生標準。高純型二氧化氯發(fā)生器、穩(wěn)定性二氧化氯水溶液保持水中穩(wěn)定的余氯較困難，因目前還沒有“余二氧化氯”的國家標準及規(guī)范的分析儀器及方法。
同濟大學(xué)環(huán)境醫(yī)學(xué)研究所王家玲等在《二氧化氯消毒降低飲水致突變性的研究》中對Cl2、ClO2、Cl2＋ClO2、O3在使用中的滅菌效果及三鹵甲烷的生成情況進行了對比實驗，結(jié)論為：“綜合考慮其它因素如經(jīng)濟、毒副作用等，自來水廠以應(yīng)用Cl2＋ClO2聯(lián)合消毒代替單一氯或單一二氧化氯消毒為宜?！?BR> 全國各地衛(wèi)生部門多次檢測數(shù)據(jù)表明，華特復(fù)合二氧化氯發(fā)生器不污染水質(zhì)，消毒效果明顯，消毒后有機污染指標、細菌總數(shù)、大腸菌群均符合國家生活飲用水衛(wèi)生標準，尤其出廠水中氯仿含量不比水源水增加，而且水中鐵錳、氨氮和亞硝酸鹽氮含量明顯降低。
分別檢測華特復(fù)合二氧化氯發(fā)生器制備的消毒液和漂白粉對自來水消毒時水中三氯甲烷和四氯化碳含量的變化，在不同時間各檢測三次，結(jié)果見表1。 表1 采用兩種消毒劑對自來水消毒時水中三氯甲烷和四氯化碳含量的變化 | | 消毒劑 | | 采樣點地 | 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 | | 出廠水 | 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 | | 出廠水 | <10 | <10 | <10 | <0.5 | <0.5 | <0.5 | | 末梢水 | <10 | <10 | <10 | <0.5 | <0.5 | <0.5 | | 江蘇邗江新壩水廠使用華特復(fù)合二氧化氯發(fā)生器，有效氯投加量為2mg/L，檢測出廠水和水源水中各項指標，結(jié)果見表2。 表2 出廠水和水源水中各項指標| 檢測項目 | 單 位 | 檢測結(jié)果 | 出廠水標準 | | 水源水 | 出廠水 | 感官性
狀指標 | 色度 | 度 | 26 | 5 | ≤15 | | 渾濁度 | 度 | 13.2 | 0.2 | ≤5 | | 臭和味 | | 無 | 無 | 不得有異臭、異味 | | 肉眼可見物 | | 有 | 無 | 不得含有 | 化學(xué)
指標 | 鐵 | mg/L | 1.45 | 0.14 | ≤0.3 | | 錳 | mg/L | 0.08 | 0.02 | ≤0.1 | | 揮發(fā)酚類 | mg/L | 0.07 | 未檢出 | ≤0.002 | | 亞硝酸鹽氮 | mg/L | 0.0016 | <0.001 | ≤0.002 | | 硝酸鹽氮 | mg/L | <0.02 | 0.07 | ≤20 | 細菌學(xué)
指標 | 細菌總數(shù) | 個/ml | 970 | 0 | ≤100 | | 大腸桿菌 | 個/ L | 6700 | 0 | ≤3 | | 游離性余氯 | mg/L | 未檢出 | 0.4 | ≥0.3 | 以上數(shù)據(jù)表明，消毒液不污染水質(zhì)，消毒效果明顯，消毒后有機污染指標、細菌總數(shù)、大腸菌群均符合國家生活飲用水衛(wèi)生標準，而且水中鐵、錳和亞硝酸鹽氮含量明顯降低。
華特復(fù)合二氧化氯發(fā)生器產(chǎn)量以有效氯含量計，其型號與每小時產(chǎn)量一致，選用時根據(jù)待處理水的水量和耗氯量確定型號。一般以地表水為水源的自來水廠濾前有效氯投加量為1.0～2.0mg/L，濾后或地下水為0.5～1.0mg/L，二次供水的有效氯投加量通常為0.2～0.5mg/L。受污染較重的水源應(yīng)根據(jù)試驗確定其耗氯量。
加氯點應(yīng)選在消毒接觸池進水口處并能保證消毒氣體在水中分散均勻的地方，自備井的水塔或二次供水的水箱可作為消毒接觸池。華特復(fù)合二氧化氯發(fā)生器運行時可實現(xiàn)自動控制，根據(jù)消毒接觸池進水流量信號或消毒接觸池出水的余氯探測信號自動控制發(fā)生器進料計量泵的流量，調(diào)節(jié)發(fā)生器的產(chǎn)量，常見工藝如圖1。 4.華特復(fù)合二氧化氯發(fā)生器在工業(yè)循環(huán)水中的應(yīng)用 微生物在循環(huán)冷卻水中大量繁殖，生成粘泥沉積在金屬表面上，不僅會降低換熱效率，而且隔絕緩蝕阻垢劑對金屬表面的保護作用，常造成嚴重的垢下腐蝕?？刂评鋮s水系統(tǒng)中微生物生長最常用的方法是投加殺生劑。用于循環(huán)冷卻水的殺生劑分為兩類：氧化性殺生劑和非氧化性殺生劑。常見的氧化性殺生劑有液氯、次氯酸鈉和二氧化氯等。二氧化氯殺生速度快，藥效時間長，受氨影響小，能在pH3～9范圍內(nèi)有效殺滅細菌，尤其是在循環(huán)水的堿性環(huán)境中二氧化氯比氯氣或次氯酸鹽殺生效果更好。
二氧化氯用于工業(yè)循環(huán)水有兩種方法，一種是投加穩(wěn)定態(tài)二氧化氯，一種是使用二氧化氯發(fā)生器現(xiàn)制現(xiàn)用。使用前者的優(yōu)點是節(jié)省了一次投資，后者優(yōu)點是處理費用比前者大為降低，處理費用約為前者的十分之一。投加點一般選在冷水池，投加周期應(yīng)根據(jù)水質(zhì)確定。
樂凱膠片公司循環(huán)冷卻水保有水量2500m3，循環(huán)水量4000m3/h，緩蝕阻垢劑采用磷系配方，濃縮倍數(shù)控制在2.5～3。原來采用交替投加優(yōu)氯凈、穩(wěn)定態(tài)二氧化氯和非氧化性殺生劑來控制水中微生物的生長，因成本高、投加不方便、藥效不穩(wěn)定，97年6月選用華特復(fù)合二氧化氯發(fā)生器作為殺生劑投加裝置，該裝置運行后，每周加藥2-3次，每次投加有效氯4～5mg/L，異養(yǎng)菌數(shù)投加前控制在5×106個/ml以下，投加后低于1×104個/ml。
樂凱膠片公司使用華特復(fù)合二氧化氯發(fā)生器替代以往投加氧化性殺生劑后,非氧化性殺生劑、緩蝕阻垢劑的投加與日常水質(zhì)分析工作照常規(guī)進行，使用華特復(fù)合二氧化氯發(fā)生器前與使用后2個月水質(zhì)分析指標見表3。 表3 使用二氧化氯發(fā)生器前后水質(zhì)分析指標 | | 項 目 | | pH值 | 總磷mg/L | 正磷mg/L | 濃縮倍數(shù) | SiO2mg/L | 總鐵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 | | 上表中數(shù)據(jù)表明，華特復(fù)合二氧化氯發(fā)生器產(chǎn)生的消毒液對有機磷系緩蝕阻垢劑無影響，在使用濃度下與水中其它藥劑彼此相容?，F(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)該消毒液有一定除鐵和清洗剝泥效果。 5.華特復(fù)合二氧化氯發(fā)生器在中水回用中的應(yīng)用 中水回用是指經(jīng)二級處理的污水再深度處理，作為一種新水源用于清潔綠化、生活雜用、工業(yè)冷卻水補充水和其它對水質(zhì)要求不高的領(lǐng)域。污水深度處理工藝通常包括混凝、過濾和消毒。若二級出水的色度或其它指標超出回用要求，還應(yīng)考慮脫色或其它相應(yīng)的深度處理措施。
華特復(fù)合二氧化氯發(fā)生器用于中水回用，不僅能達到消毒的目的，其產(chǎn)生的復(fù)合氣體還能氧化去除水中有機物和還原性無機污染物，某些廢水處理試驗表明，該復(fù)合氣體比純二氧化氯或氯氣對COD和色度的去除效果更好。青島、石家莊、棗莊、常州等城市的污水處理廠先后選用了華特復(fù)合二氧化氯發(fā)生器用于回用水消毒或脫色。
華特復(fù)合二氧化氯發(fā)生器用于消毒時，消毒劑投加點一般在濾后，有效氯投加量一般為3～5mg/L；用于脫色或降低COD時，該復(fù)合氣體投加在硫酸鋁等混凝劑投加點之前效果較好，投加量應(yīng)根據(jù)水質(zhì)由試驗確定。
青島市海泊河污水處理廠處理后的回用水主要用于要求不高的工業(yè)企業(yè)或市政用水。處理工藝如圖2。 
該工藝利用混凝沉淀去除二級出水中的絮狀菌體和呈膠體狀態(tài)的有機物；在氧化接觸池中投加強氧化劑二氧化氯，氧化破壞染料分子的發(fā)色官能團，從而降低色度；過濾是截留廢水中顆粒性物質(zhì)。該廠采用華特復(fù)合二氧化氯發(fā)生器對廠內(nèi)回用水脫色消毒，二氧化氯消毒液投加在氧化脫色池，每天處理水量800m3，投加有效氯10mg/l。數(shù)據(jù)見表4。 表4 華特復(fù)合二氧化氯發(fā)生器對海泊河污水處理廠回用水處理效果 | 有效氯
投加濃度(mg/L) | | 試驗次數(shù) | 清水池出水
余氯(mg/L) | 色度（度） | COD(mg/L) | | | | 二級出水 | 清水池出水 | 二級出水 | 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 | | 采用稀釋倍數(shù)法對投加二氧化氯前后水中的細菌總數(shù)變化進行測量，原水細菌總數(shù)為1.58×104個/ml，投加有效氯10mg/L后接觸20min后檢測細菌總數(shù)為37個/ml，去除率為99.9%。
石家莊橋西污水處理廠二級出水經(jīng)處理后排入民心河，作為景觀用水，二級出水經(jīng)消毒處理即可達到要求，最大處理水量10000m3/h，選用華特復(fù)合二氧化氯發(fā)生器，有效氯投加量為1.5～2.5mg/L，接觸時間為20min。采用稀釋倍數(shù)法對投加二氧化氯前后水中的細菌總數(shù)變化進行測量，原水細菌總數(shù)為5.73×104個/ml、大腸菌群131×103個/L，消毒后檢測細菌總數(shù)為69個/ml、大腸菌群為0。 6.華特復(fù)合二氧化氯發(fā)生器在醫(yī)院污水中的應(yīng)用 目前，國內(nèi)醫(yī)院污水采用的消毒劑以液氯和次氯酸鈉為主。液氯雖然價格較低，但安全性較差。次氯酸鈉發(fā)生器關(guān)鍵部件易損壞，操作管理不便。二氧化氯不僅是高效殺菌劑，對水中的細菌和病毒的殺滅效果優(yōu)于液氯，而且二氧化氯具有強氧化性，能氧化分解有機污染物，去除污水的臭味。因此，在許多新建醫(yī)院或醫(yī)院污水改造工程中，選用了華特復(fù)合二氧化氯發(fā)生器。
在新建醫(yī)院污水消毒設(shè)計時，華特復(fù)合二氧化氯發(fā)生器選型以消毒接觸池進水流量和有效氯投加量為依據(jù)。一級處理投加量按30mg/L計算，二級處理投加量按15～20mg/L計算。對醫(yī)院污水消毒改造工程，有效氯投加量應(yīng)根據(jù)實驗檢測的耗氯量計算。消毒接觸池進水方式一般有兩種，即泵提升式和虹吸式，流量約等于用水高峰時排水流量。華特復(fù)合二氧化氯發(fā)生器運行時可實現(xiàn)自動控制，通過調(diào)節(jié)池液位信號控制發(fā)生器進料計量泵與污水提升泵或虹吸器同步工作。常見工藝如圖3和圖4。  
7.華特復(fù)合二氧化氯發(fā)生器在游泳池水中的應(yīng)用 華特復(fù)合二氧化氯發(fā)生器用于游泳池水消毒，既可有效控制游泳池水中的細菌和病毒的數(shù)量，又可控制水中藻類的繁殖，去除水中的臭味，提高游泳池水的澄清度。為保證游泳池水的消毒效果，可根據(jù)水質(zhì)情況間歇性投加消毒劑。一般每次有效氯投加量為3～5mg/L，每次投加時間6～8小時，根據(jù)游泳池水量可確定華特99高效復(fù)合二氧化氯發(fā)生器的型號。投加時間選在夜晚效果較好，投加周期可根據(jù)水質(zhì)情況確定。消毒劑可以在游泳池底部四周均勻分散投加，也可以投加在循環(huán)過濾系統(tǒng)的濾后管道上。 8.華特復(fù)合二氧化氯發(fā)生器在其它水處理領(lǐng)域中的應(yīng)用 華特復(fù)合二氧化氯發(fā)生器與催化氧化、微電解等水處理技術(shù)結(jié)合處理高濃度有機廢水，能有效降低COD和色度；用于釀酒廠和卷煙廠厭氧處理后的廢水脫色也取得良好效果；用于油田注水處理的試驗表明，該發(fā)生器在油田注水處理上應(yīng)用前景廣闊。 9.結(jié)束語 復(fù)合二氧化氯發(fā)生器制備的二氧化氯和氯氣的混合氣體具有協(xié)同消毒作用，其低廉的使用成本適合中國國情，使大多數(shù)用戶能夠接受。近年來，華特復(fù)合二氧化氯發(fā)生器以其優(yōu)異的性能，占有了國內(nèi)90%以上的市場份額，推動了二氧化氯行業(yè)在國內(nèi)的發(fā)展。目前有關(guān)部門已采取措施加強二氧化氯行業(yè)規(guī)范，建立和完善二氧化氯發(fā)生器行業(yè)標準和二氧化氯應(yīng)用標準。在公平市場競爭中，復(fù)合二氧化氯發(fā)生器將更顯現(xiàn)其優(yōu)勢，為我國水資源保護和水處理工業(yè)做出更大的貢獻。 | 
