劉靖民　趙吉運(yùn)　王永芳
（山東華特事業(yè)總公司，濟(jì)南250061）

　　摘　要　本文簡(jiǎn)單介紹了華特復(fù)合二氧化氯發(fā)生器的特點(diǎn)，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(guó)際上公認(rèn)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(chǎng)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(diǎn)

　　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(guò)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(diǎn)：
　　(1)運(yùn)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(fù)壓方式，設(shè)備運(yùn)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(dāng)中比亞氯酸鈉要安全得多。亞氯酸鈉屬?gòu)?qiáng)氧化劑，性質(zhì)活潑，與木屑、有機(jī)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(guò)30%也容易發(fā)生爆炸，貯存和運(yùn)輸要求嚴(yán)格，包裝需用金屬桶，以防靜電，使用時(shí)要輕拿輕放，不能與皮膚直接接觸，國(guó)內(nèi)曾發(fā)生過(guò)多次亞氯酸鈉爆炸事故，因此相對(duì)較危險(xiǎn)。
　　(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(duì)人體紅血球有損害作用，因此在國(guó)外給水或排水中亞氯酸根的含量受到嚴(yán)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(shí)，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(jī)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(guó)內(nèi)外已對(duì)氯消毒的替代產(chǎn)品進(jìn)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(guó)外尤其是歐洲水廠，已廣泛地采用二氧化氯進(jìn)行飲水消毒。國(guó)內(nèi)因?yàn)橘Y金短缺，自來(lái)水處理費(fèi)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(shì)，在國(guó)內(nèi)得到迅速推廣。目前，國(guó)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(dá)到同樣的消毒滅菌效果時(shí)，復(fù)合型發(fā)生器可保持水中的余氯值達(dá)到現(xiàn)有國(guó)家生活飲用水的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。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(méi)有“余二氧化氯”的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范的分析儀器及方法。
　　同濟(jì)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(duì)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(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)，結(jié)論為：“綜合考慮其它因素如經(jīng)濟(jì)、毒副作用等，自來(lái)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(guó)各地衛(wèi)生部門多次檢測(cè)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(jī)污染指標(biāo)、細(xì)菌總數(shù)、大腸菌群均符合國(guó)家生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，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(cè)華特復(fù)合二氧化氯發(fā)生器制備的消毒液和漂白粉對(duì)自來(lái)水消毒時(shí)水中三氯甲烷和四氯化碳含量的變化，在不同時(shí)間各檢測(cè)三次，結(jié)果見(jiàn)表1。

　　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(cè)出廠水和水源水中各項(xiàng)指標(biāo)，結(jié)果見(jiàn)表2。

　　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(jī)污染指標(biāo)、細(xì)菌總數(shù)、大腸菌群均符合國(guó)家生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，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(jì)，其型號(hào)與每小時(shí)產(chǎn)量一致，選用時(shí)根據(jù)待處理水的水量和耗氯量確定型號(hào)。一般以地表水為水源的自來(lái)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(yàn)確定其耗氯量。
　　加氯點(diǎn)應(yīng)選在消毒接觸池進(jìn)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(yùn)行時(shí)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，根據(jù)消毒接觸池進(jìn)水流量信號(hào)或消毒接觸池出水的余氯探測(cè)信號(hào)自動(dòng)控制發(fā)生器進(jìn)料計(jì)量泵的流量，調(diào)節(jié)發(fā)生器的產(chǎn)量，常見(jiàn)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(huì)降低換熱效率，而且隔絕緩蝕阻垢劑對(duì)金屬表面的保護(hù)作用，常造成嚴(yán)重的垢下腐蝕?？刂评鋮s水系統(tǒng)中微生物生長(zhǎng)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(jiàn)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(shí)間長(zhǎng)，受氨影響小，能在pH3～9范圍內(nèi)有效殺滅細(xì)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(diǎn)是節(jié)省了一次投資，后者優(yōu)點(diǎn)是處理費(fèi)用比前者大為降低，處理費(fèi)用約為前者的十分之一。投加點(diǎn)一般選在冷水池，投加周期應(yīng)根據(jù)水質(zhì)確定。
　　樂(lè)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(lái)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(lái)控制水中微生物的生長(zhǎng)，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(yùn)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(gè)/ml以下，投加后低于1×10⁴個(gè)/ml。
　　樂(lè)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(jìn)行，使用華特復(fù)合二氧化氯發(fā)生器前與使用后2個(gè)月水質(zhì)分析指標(biāo)見(jiàn)表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(duì)有機(jī)磷系緩蝕阻垢劑無(wú)影響，在使用濃度下與水中其它藥劑彼此相容?，F(xiàn)場(chǎng)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(jí)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(bǔ)充水和其它對(duì)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(guò)濾和消毒。若二級(jí)出水的色度或其它指標(biāo)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(dá)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(jī)物和還原性無(wú)機(jī)污染物，某些廢水處理試驗(yàn)表明，該復(fù)合氣體比純二氧化氯或氯氣對(duì)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(shí)，消毒劑投加點(diǎn)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(shí)，該復(fù)合氣體投加在硫酸鋁等混凝劑投加點(diǎn)之前效果較好，投加量應(yīng)根據(jù)水質(zhì)由試驗(yàn)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?yán)没炷恋砣コ?jí)出水中的絮狀菌體和呈膠體狀態(tài)的有機(jī)物；在氧化接觸池中投加強(qiáng)氧化劑二氧化氯，氧化破壞染料分子的發(fā)色官能團(tuán)，從而降低色度；過(guò)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(duì)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(jiàn)表4。

　　采用稀釋倍數(shù)法對(duì)投加二氧化氯前后水中的細(xì)菌總數(shù)變化進(jìn)行測(cè)量，原水細(xì)菌總數(shù)為1.58×10⁴個(gè)/ml，投加有效氯10mg/L后接觸20min后檢測(cè)細(xì)菌總數(shù)為37個(gè)/ml，去除率為99.9%。
　　石家莊橋西污水處理廠二級(jí)出水經(jīng)處理后排入民心河，作為景觀用水，二級(jí)出水經(jīng)消毒處理即可達(dá)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(shí)間為20min。采用稀釋倍數(shù)法對(duì)投加二氧化氯前后水中的細(xì)菌總數(shù)變化進(jìn)行測(cè)量，原水細(xì)菌總數(shù)為5.73×10⁴個(gè)/ml、大腸菌群131×10³個(gè)/L，消毒后檢測(cè)細(xì)菌總數(shù)為69個(gè)/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(guó)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(jià)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(duì)水中的細(xì)菌和病毒的殺滅效果優(yōu)于液氯，而且二氧化氯具有強(qiáng)氧化性，能氧化分解有機(jī)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(jì)時(shí)，華特復(fù)合二氧化氯發(fā)生器選型以消毒接觸池進(jìn)水流量和有效氯投加量為依據(jù)。一級(jí)處理投加量按30mg/L計(jì)算，二級(jí)處理投加量按15～20mg/L計(jì)算。對(duì)醫(yī)院污水消毒改造工程，有效氯投加量應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)的耗氯量計(jì)算。消毒接觸池進(jìn)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(shí)排水流量。華特復(fù)合二氧化氯發(fā)生器運(yùn)行時(shí)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，通過(guò)調(diào)節(jié)池液位信號(hào)控制發(fā)生器進(jìn)料計(jì)量泵與污水提升泵或虹吸器同步工作。常見(jiàn)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(xì)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(shí)間6～8小時(shí)，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(hào)。投加時(shí)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(guò)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(jī)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(yàn)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(yǔ)

　　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(guó)國(guó)情，使大多數(shù)用戶能夠接受。近年來(lái)，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(guó)內(nèi)90%以上的市場(chǎng)份額，推動(dòng)了二氧化氯行業(yè)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展。目前有關(guān)部門已采取措施加強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)和二氧化氯應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。在公平市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，復(fù)合二氧化氯發(fā)生器將更顯現(xiàn)其優(yōu)勢(shì)，為我國(guó)水資源保護(hù)和水處理工業(yè)做出更大的貢獻(xiàn)。