二氧化氯消毒在城市污水处理中的应用研究

来源:/ 编辑:余氯检测仪 时间:2019-07-19

  摘要:二氧化氯是一种优良的消毒剂和强氧化剂,由于其种种优点被广泛应用。本文主要阐述了二氧化氯在污水处理中的优势,分析了影响消毒效果的因素,其工作原理及使用等。

  关键词:二氧化氯;消毒;污水处理;应用

  城市污水(包括工业废水和生活污水)处理的主要目的是去除有机物以及氮磷,防止接纳水体的富营养化,对于减少或消除致病微生物仅仅是一个附带结果,虽然城市污水经过各种设施后,可以去除部分病原体,但为确保公共卫生,常规污水处理厂一定要对二级处理后的出水进行消毒,因此消毒系统就显得尤为重要。

  一、二氧化氯消毒剂的选用

  很多化学药剂和物理反应都是很好的消毒剂,如热、阳光、氯、高锰酸钾、二氧化氯、臭氧和紫外线等都是有效的消毒剂。当前最常用的就是氯消毒、二氧化氯和紫外线消毒。由于二氧化氯具有杀菌力强、价格低廉、使用方便等优点,已成为当今世界上使用最多、应用最广泛的一种杀菌剂。它对水处理系统中的水池、设备和水管中的藻类、铁细菌和硫细菌等均有很好的去除效果,有利于设备的长期运转,考虑到生产的成本问题,选取氯酸盐制取复合二氧化氯。

  二、复合二氧化氯消毒设备概述

  (1)特点、用途、使用范围和杀菌原理

  二氧化氯的分子式为ClO2 ,是一种随浓度升高颜色由黄绿色到橙色的气体,具有刺激性气昧,易溶于水,溶解度约为氯气的5倍。一般用的都是复合二氧化氯发生器H2000―10000,有效产氯量为10000g/h,采用化学负压曝气工艺,以氯酸钠和盐酸为原料制备以二氧化氯为主、氯气为辅的混合消毒液,可以用于饮用水、医院污水、及城市污水处理后的消毒;工业循环冷杀菌灭藻;二氧化氯对细胞壁有较强的吸附和穿透能力,进入微生物体内后,破坏微生物体内的酶和蛋白质以达到灭活微生物的目的。主要是通过两种机理灭活微生物的,一是与微生物体内的生物分子反应,二是影响微生物的生理功能。

  (2)使用的化学原料及要求

  盐酸:应符合国家标准《工业用合成盐酸》 (GB320―1993)的要求,严禁使用废酸,尤其是含有机物、油脂及氢氟酸的工业副产品酸。

  氯化氢含量≥31%

  密度:1160g/L (2O℃)

  清澈:淡黄色液体,无固体残渣

  配置的氯酸钠溶液

  氯酸钠:应符合国家标准《工业用氯酸钠》(GBI618―1995)一等品的要求

  浓度:33% (将氯酸钠与水按1:2重量比混合)

  密度:1260g/L (2O℃ )

  (3)管路及设备组成、反应机理和工作原理

  ①管路及设备

  管线包括动力水管81m,加药管130m,设备主要有:1台8m3盐酸储备罐,1台8m3氯酸钠原料罐,3台二氧化氯发生器,3只发射器及1套余氯仪表。

  ②反应机理

  NaCIO3+2HC1=H20 +0.5C12+CIO2+NaC1

  ③工作原理

  由计量泵将氯酸钠溶液和盐酸溶液按一定的比例输入到反应器中,在一定的温度和负压条件下进行充分反应,产生出以二氧化氯为主、氯气为辅的混合产物,经水射器与动力水充分混合形成消毒液后,投入被消毒的水中。

  a、水射器:是根据射流原理而设计的一种抽气元件,当动力水经过水射器时,其内部产生负压,外部气体在压差作用下被吸入水射器,从而实现抽气,被吸入的二氧化氯在此与水混合,形成消毒液。

  b、电接点压力表: 电接点压力表是保护设备安全运行的部件,当水射器前端水压低于设定值,水射器不能正常工作时,该表控制进料泵停止进料,以确保设备安全运行。

  c、余氯在线监测仪:随时监测在线水中的余氯值,并输出脉冲或毫安信号控制二氧化氯发生器的频率来控制二氧化氯的投加量。

  三、影响消毒效果的因素

  (1)水温

  与氯消毒类似,对于二氧化氯,温度与杀菌效力是成正比的。同等条件下,当待处理水水温从2O℃降到10℃时,二氧化氯对隐孢予虫的灭活效率降低了4%。温度低时消耗消毒剂就多,比方说5℃时要比20℃时多消耗消毒剂3O%~35%。

  (2)pH值

  二氧化氯在很大的pH范围(5.8~10.5)内都有极强的杀菌能力,杀菌效果不受介质pH值的影响。

  (3)悬浮物

  污水消毒的原水一般与饮用水相比含有更高浓度的悬浮固体,会对致病微生物起包埋、藏匿作用,一些复杂有机物经过氧化作用会变为低分子量的有机物,更加易于存活细菌的代谢,不利于微生物的灭活。

  (4)投加量与接触时间

  二氧化氯对微生物的灭活效果随其投加量的增加而提高,消毒剂对微生物的总体灭活效果取决于残余消毒剂浓度与接触时间的乘积,因此延长接触时间也有助于提高消毒剂的灭菌效果。但出水余量不可过高,否则易产生异味、提高色度。

  四、运用二氧化氯消毒的特点及存在问题

  (1)二氧化氯消毒特点

  ClO2作为氯的替代品,表现出极大的潜力,具有高效广谱的杀菌能力、持久的作用效果以及与水中有机物不生成卤代烃等诸多优点:

  ①在适当的温度范围内,温度越高,二氧化氯的杀菌效力越大。二氧化氯杀菌持续时间长,适用范围宽。

  ②二氧化氯易挥发,气体和液态的二氧化氯均易爆炸,因此,二氧化氯装置的安顿场所、操作程序均应符合有关规定。

  ③二氧化氯不仅可将水体中的微生物除去,而且可将水中引起臭味的物质如硫化氢、硫醇等氧化分解为无毒无味的硫酸或磺酸,能将氰类、酚类有毒物质氧化降解为铵根离子和简单的有机物。

  ④因为二氧化氯不与水发生化学反应,故其消毒作用受水的pH值影响小,在较高pH值时,二氧化氯消毒能力比氯强。

  ⑤二氧化氯杀灭对象多,杀菌效果好,用量少,作用快,杀菌持续时间长,不仅能杀死细菌,而且能分解残留的细胞结构,并具有杀孢子和杀病毒的作用。因此,在医院污水等可能含有较多病原微生物的污水处理场合可以有较多应用。

  (2)二氧化氯消毒存在问题

  二氧化氯消毒剂在实际使用中,也存在一定的问题需要解决:

  ①氯酸盐法需要在现场制取二氧化氯, 副产一定量的氯气,影响二氧化氯的纯度,给二氧化氯的应用带来一定的麻烦,运行成本比较高,ClO2的消毒成本约为液氯的2~4倍。

  ②发生器材质的耐腐蚀强度较高。因为二氧化氯发生器,是在高酸条件下工作,而且ClO2。本身也具有较强的氧化性,我厂的盐酸储存罐和氯酸钠原料罐均采用PE材质;对ClO2投加量的准确计量仍然未得到妥善解决;射水器、流量计、泵、阀门以及二氧化氯在线监测仪都是关键的部件,精密度和材料都要求很高,才可以较好地控制生产和投加量。

  ③ClO2气体性能不稳定,在空气中含量>10% 或水溶液含量>30% 时容易发生爆炸。一般是使用真空负压条件反应的二氧化氯发生器,使产生的二氧化氯气体可以较快的进入水中。

  ④将二氧化氯溶液应用于水处理系统时,要注意投加位置。在一定温度下经过负压曝气发生反应生成二氧化氯和氯气的气液混合物,要和动力水充分混合后,经吸取系统吸取制成一定浓度的二氧化氯混合消毒液,投加到水池中,投加

  位置应低于水面,以防止二氧化氯挥发。

  ⑤二氧化氯依然会产生一些副产物,主要是亚氯酸根,这是不可忽视的。二氧化氯主要被还原成亚氯酸根(ClO2-),亚氯酸根的毒性可使动物的甲状腺素的量降低。可能导致血液突变。但目前这方面的检测还有待完善。

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