各种消毒模式的分析与
评价
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目前,从水体消毒的种类来说,有氯气、漂白粉、次氯酸钠、氯胺、二氧化氯、臭氧等药剂和紫外线消毒模式,每种消毒模式都具有不同的性能和特点。
我国大多数集中式供水采用氯消毒。氯消毒效果好,且费用较其他消毒方法低。但由于近年来地下水质中各种有机物含量的增加,运用氯消毒会产生三卤甲烷等致突变与致癌变的有机化合物,因此专家建议不宜单独使用氯消毒。也有采用漂白粉、次氯酸钠消毒的,因漂白粉、次氯酸钠容易受阳光、温度的作用而分解,所含有效氯易挥发,所以对存放条件和有效氯测试的要求比较高。使用氯胺消毒需要较长的接触时间,操作比较复杂,并且氯胺的杀菌效果差,不宜单独作为饮用水的消毒剂使用。而紫外线的灭菌作用只在其辐照期间有效,所以被处理的水一旦离开消毒器就不具有残余的消毒能力,如果一个细菌未被灭活而进入后续系统,就会沾附在下游管道表面并繁衍后代,容易造成二次污染。为保障农村供水安全,必须选择能替代氯消毒的、适合农村特点的、经济安全的消毒方法。其中,较为理想的是二氧化氯(CIO2)和臭氧(O3)。
二氧化氯(CIO2)
二氧化氯的应用现状
20世纪40年代,欧洲一些国家发现CIO2用于水的消毒有很好的效果,但因制造复杂,价格较贵,一直未受到重视。近年来,国外在避免氯消毒所引起的有害作用而寻找新的消毒剂时,对CIO2的研究和应用日益增多。由于CIO2不会与有机物反映而生成三氯甲烷,所以在饮用水处理中应用越来越广泛。二氧化氯消毒的安全性被世界卫生组织(WHO)列为A1级,被认定为氯系消毒剂最理想的更新换代产品。目前,美国和欧洲已有上千家水厂采用二氧化氯消毒,我国近两年采用二氧化氯消毒的水厂也逐渐增多。
二氧化氯的制备方法
由于二氧化氯水溶液易挥发,对压力、温度和光线敏感,所以不能压缩进行液化储存和运输,只能在使用时现场制备,立即使用。二氧化氯的制备方法有电解食盐法、化学反应法、离子交换法等。其中电解法和化学法在生产上应用较多。
臭氧(O3)
臭氧的应用现状
目前,在欧洲主要城市已把臭氧作为深度净化饮用水的一种主要手段。20世纪70年代初以来,许多国家还对臭氧应用于城市污水、工业废水、循环冷却水处理进行了研究,并有很多成功的例子。在我国,臭氧消毒总的来说是处在起步阶段,尤其是水厂净水处理工艺,但在区域供水工程中,臭氧消毒得到了一定的应用,积累了一些经验。
臭氧的制备方法
由于O3在空气中会慢慢自行分解为O2,不易储存,因此O3应根据需要就地生产。目前生产臭氧的方法有:空气放电法、电解法、紫外线照射法、放射化学法,其中较常用的是空气放电法和电解法。
消毒模式的选择
现有水厂扩户、联村水厂选择复合二氧化氯消毒模式
由于O3在水中很不稳定,易分解成O2,如果在水厂使用臭氧消毒,经过清水池的停留后,水中的剩余O3已完全分解,管网中的消毒就无从保障了。因此水厂供水若使用臭氧消毒还需与其他消毒剂一起配合使用,以维持管网中的持续消毒能力。
CIO2比O3具有更高的稳定性,CIO2的残余量能在管网中持续很长时间,因此对于供水管网比较长、管理条件好的现有水厂扩户及联村水厂,采用二氧化氯消毒模式,并且选用盐酸与氯酸钠做反应剂的复合发生器。
选择复合二氧化氯发生器的一个重要原因是:复合二氧化氯发生器生成含有CIO2、CL2的混合气体,在对不同COD含量的水样进行消毒试验时,均未检出三氯甲烷,这说明在消毒工艺中配合使用CIO2和CL2,既可抑制三氯甲烷的形成,又可降低CIO2的使用量,降低消毒成本。
单村供水选择膜电解法臭氧消毒模式
由于二氧化氯消毒所需原材料的特殊性及制备过程的严格性,考虑单村供水的综合管理水平,单村供水工程采用臭氧消毒比二氧化氯消毒更有可操作性。
单村供水的水源井距离用户末端比较近,消毒后的水很快输送到用户,饮用水流通周转快,因此单村供水对持续性消毒要求不是很高。有根据目前通州区的地下水质检测结果,饮用水水源地四系开采层PH值在8.5-9.0之间且不含溴离子,使用臭氧消毒不会产生溴仿和其他溴化消毒副产物。因此,通州区单村供水工程采用管理简便、安全性高的膜电解法臭氧消毒模式。
选择膜电解法臭氧发生器除考虑安全因素外,水处理成本也是重要的评价
标准
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。据测算,利用空气放电法、电解法2种方法制取O3,其生产成本分别约为16.0元/kg和12.0元/kg,若按投加量5mg/L计,水的处理成本分别为0.08元/m3和0.06元/m3。经科学界的鉴定和业界的验证,膜电解法臭氧发生技术所具有的优势将成为臭氧技术产业的主流。
消毒处理时应注意的问题
使用二氧化氯应注意的问题
(1)二氧化氯加入水中后,会有50%-70%转变为CIO2-与CIO3-。很多实验表明CIO2-、CIO3-对血红细胞有损害,对碘的吸收代谢有干扰,还会使血液中胆固醇升高。美国EPA建议二氧化氯消毒时残余氧化剂总量(CIO2+CIO2-+CIO3-) <1.0mg/L,以保障对正常人群的健康不至于有影响。因此,在实际应用中CIO2的剂量要控制在0.5mg/L以下。
(2)二氧化氯在空气中的体积浓度超过10%或在水中浓度超过30%时会发生爆炸,因此在生产时要用空气来冲淡CIO2气体,使其浓度低于8%。在二氧化氯制备系统中要严格控制原料稀释浓度,并建立相应安全措施防止误操作。
(3)二氧化氯车间要禁用火种,设置良好的通风换气设备。
使用臭氧应注意的问题
(1)臭氧的腐蚀性比较强,一旦O3泄漏,对室内的管道、设备、橡胶电缆等就会产生一定的腐蚀。为此,消毒室内必须采用进气口距离地面15cm的斜流排风扇强制通风,对管道、设备、橡胶电缆等采取防腐措施。
(2)臭氧与水混合后,会有一定的剩余O3从水中逸出。由于空气中一定浓度的O3对人的机体有害,一般情况下不允许直接排放。因此臭氧设备必须设置通气管将剩余O3排到室外空气中,利用室外空气稀释。另外,气液掺混部位加装风扇,防止O3在局部位置浓度过高引起爆炸。
(3)由于O3有助燃并加速燃烧的特性,因此,在消毒室内禁止明火,严禁使用油布,臭氧设备不要与油和黄油接触。
(4)由于运行臭氧消毒设备要求环境温度达到零度以上,因此,北方地区在冬季使用消毒设备时,必须采取保温防冻措施,以保证设备正常运转。
(5)臭氧可把氨氮氧化成硝酸氮、亚硝酸氮。在进水氨氮较低时,生物活性炭可将进水氨氮全部转化为硝酸氮,不会产生亚硝酸氮的积累。但如果进水氨氮突增,在较低温度下出水中亚硝酸氮将大量增加,这对于身体健康是非常不利的。因此,安装臭氧消毒设备之前,必须先安装除氨氮等水处理设备,以确保水质合格。
(6)臭氧也会带来副产物。由于水源中有机物种类繁多,O3能与有机物反应生成一系列的中间产物,要对其全部进行检测是非常困难的,于是世界卫生组织(WHO)采用溴酸根和甲醛作为O3副产物的指标。根据有关资料,溴化物多存在于受海水影响的河水和流域的地质里,有机性副产物在PH值为7以下的酸性区发生几率高,溴酸盐在PH值为8以下可能会生成。因此,在选择消毒模式前,必须对本地区的地下水进行水质检测,确定本地区地下水不含溴离子后,方可根据实际情况确定消毒模式。
浙公网安备 33021202002483