自來(lái)水微生物安全性是與人民健康休戚相關(guān)的問(wèn)題。因?yàn)樽詠?lái)水水源容易受到糞便和生活污水等的污染,管網(wǎng)水在輸送過(guò)程中也可能由于各種原因受到污染,會(huì)使水中微生物增加,其中的致病菌可能引起多種水致疾病。
消毒劑的選擇應(yīng)考慮六個(gè)因素:①殺滅病原體的效果及其對(duì)生物膜的控制能力;②剩余消毒劑及剩余消毒劑的穩(wěn)定性;③對(duì)水質(zhì)感官性狀會(huì)造成什么影響;④消毒劑及消毒副產(chǎn)物的毒理學(xué)影響,如對(duì)人體健康可能造成的影響及預(yù)防或消除不良影響的可能性;⑤工程實(shí)踐中控制和監(jiān)測(cè)的難易程度;⑥經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上的可行性?;瘜W(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、有一定的持續(xù)作用、毒副作用小、能有效控制生物膜、生成消毒副產(chǎn)物少的消毒劑是水處理工作者的理想選擇。
一、消毒方式簡(jiǎn)介
目前國(guó)內(nèi)凈水廠的主要消毒方法有氯、二氧化氯、次氯酸鈉等。
1、 氯
一般在濾池出水或者清水池前管道投加液氯。從處理效果看其優(yōu)點(diǎn)是滅活微生物迅速,經(jīng)濟(jì)高效;不足是消毒副產(chǎn)物生成量大;液氯在運(yùn)輸和儲(chǔ)藏階段存在一定危險(xiǎn)性。
2、 二氧化氯
在一定的pH范圍內(nèi),二氧化氯(ClO2)具有很強(qiáng)的消毒和氧化作用,是一種新型消毒劑,在工業(yè)水處理及漂白領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛。二氧化氯主要有如下特點(diǎn):
a)二氧化氯易揮發(fā)、易爆炸,不易儲(chǔ)存,一般采取現(xiàn)場(chǎng)制取,現(xiàn)場(chǎng)使用方式。
b)二氧化氯的投加量控制比較麻煩,要根據(jù)不同的氧化消毒要求選擇不同的投加量。
c)二氧化氯不與水中一些耗氯物質(zhì)反應(yīng)(如氨氮、含氨化合物等),不產(chǎn)生三氧甲烷(THMS)等有機(jī)氯化物、不被消耗,在水中可保持一定的濃度,因此消毒作用比氯強(qiáng)。
d)二氧化氯的氧化能力適應(yīng)的pH范圍較廣,氧化能力是自由氧的兩倍,能較快的氧化錳、鐵,并可以去除氯酚、藻類(lèi)等引起的嗅味;同時(shí)具有很強(qiáng)的漂白能力,可去除色度等。
e)二氧化氯消毒有副產(chǎn)物產(chǎn)生,在水中產(chǎn)生亞氯酸根ClO2-和氯酸根ClO3-。亞氯酸根ClO2-和氯酸根ClO3-形成的鹽類(lèi)對(duì)人體是有害的,國(guó)家水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中有要求。
f)二氧化氯的投加濃度必須控制在防爆濃度以下,一般穩(wěn)定性二氧化氯水溶液濃度控制在2%以下。
g)一般采用復(fù)合型二氧化氯發(fā)生器現(xiàn)場(chǎng)制備二氧化氯,所需原料為氯酸鈉和鹽酸。
3、次氯酸鈉
次氯酸鈉(NaClO),是一種強(qiáng)氧化劑,在溶液中生成次氯酸根離子,通過(guò)水解反應(yīng)生成次氯酸,其消毒氧化作用與氯氣及漂白粉相同。由于它比氯氣安全、設(shè)備投資比氯氣低,現(xiàn)在一些建在人口稠密地區(qū)的大型水廠逐步采用次氯酸鈉消毒。而歐美國(guó)家在次氯酸鈉在水處理方面的使用比氯氣更廣泛。
次氯酸鈉消毒系統(tǒng)的投加設(shè)備與加礬系統(tǒng)投加設(shè)備相似,次氯酸鈉不易久貯,要避光貯存。根據(jù)上海市水廠日常使用經(jīng)驗(yàn),次氯酸鈉溶液進(jìn)廠新液濃度有效氯含量約10%,日損耗約0.05~0.1%,損耗到5~6%濃度即基本停止損耗,因此,部分水廠為避免損耗,節(jié)約制水成本,將新液稀釋1倍后儲(chǔ)存。
二、消毒方式比較
1、消毒效果比較
根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn),二氧化氯、氯、次氯酸鈉3種消毒劑消毒性能比較情況如下:
消毒效率:二氧化氯>次氯酸鈉=氯;
在水中的穩(wěn)定性:二氧化氯>次氯酸鈉=氯。
2、 使用和儲(chǔ)藏安全性比較
氯瓶運(yùn)輸及貯藏環(huán)節(jié)容易發(fā)生泄漏事故,氯瓶運(yùn)輸不便,對(duì)大規(guī)模水廠用氯也是一個(gè)棘手問(wèn)題。
二氧化氯發(fā)生器的安全系統(tǒng)在反應(yīng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)處于監(jiān)控狀態(tài),但操作不當(dāng)存在發(fā)生爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。
次氯酸鈉溶液投加最為安全,投加設(shè)備與礬液類(lèi)似,運(yùn)輸和儲(chǔ)存基本無(wú)需監(jiān)管。
3、投資成本比較
根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn),二氧化氯、氯、次氯酸鈉3種消毒劑消毒投資成本比較情況如下:
投資:液氯>二氧化氯>次氯酸鈉
4、運(yùn)行成本比較
從原料和電費(fèi)消耗成本上看,用復(fù)合型二氧化氯發(fā)生器每產(chǎn)生1克有效氯的成本為0.0060元;按每噸液氯3550元的價(jià)格,氯氣折合1克有效氯的成本為0.00355元;按有效氯含量10%的次氯酸鈉原液1000元的價(jià)格,投加次氯酸鈉1克有效氯的成本為0.01元。次氯酸鈉運(yùn)行成本約為液氯的3倍。
以本工程投加氯3mg/L為例,水廠運(yùn)行總成本為1.803元/m3,可變成本0.83元/m3,其中液氯0.011元/m3,占可變成本比例1.3%;采用次氯酸鈉0.03元/m3,占可變成本比例3.6%。
因此運(yùn)行成本:次氯酸鈉>二氧化氯>液氯
5、 從水質(zhì)安全角度比較
次氯酸鈉水質(zhì)安全性最高,基本不產(chǎn)生有害物質(zhì)。
加氯消毒當(dāng)原水中有機(jī)物含量較高時(shí)易于產(chǎn)生三氧甲烷(THMS)等消毒副產(chǎn)物,除此之外,基本不產(chǎn)生其它有毒有害物質(zhì)。
二氧化氯的使用存在以下缺點(diǎn):
① 二氧化氯消毒有副產(chǎn)物產(chǎn)生,在水中產(chǎn)生亞氯酸根ClO2-和氯酸根ClO3-。亞氯酸根ClO2-和氯酸根ClO3-形成的鹽類(lèi)對(duì)人體是有害的,加大了供水安全性風(fēng)險(xiǎn)。實(shí)例如上海市崇明陳橋水廠原設(shè)計(jì)采用二氧化氯消毒,后經(jīng)上海水質(zhì)監(jiān)測(cè)中心聯(lián)合其它科研單位發(fā)現(xiàn),長(zhǎng)江水在二氧化氯(有效氯)投量超過(guò)1mg/L時(shí),氯酸鹽超標(biāo),影響水質(zhì)安全,現(xiàn)已改為次氯酸鈉消毒。
② 副產(chǎn)物亞氯酸鹽和氯酸鹽的去除,當(dāng)水中產(chǎn)生了副產(chǎn)物,難以有效及時(shí)的去除。同時(shí)副產(chǎn)物亞氯酸鹽和氯酸鹽在線檢測(cè)的難度和成本非常高,無(wú)有效手段控制這種副產(chǎn)物在水中的含量。
③ 長(zhǎng)期使用二氧化氯的毒性及副作用現(xiàn)在知之甚少,人類(lèi)長(zhǎng)期食用的安全性仍在評(píng)估和探索之中。
④ 由于二氧化氯的氧化電位很高,其強(qiáng)氧化作用導(dǎo)致老管道銹蝕的鐵銹層溶解,出現(xiàn)紅水,影響感觀。實(shí)例如平湖古橫橋水廠采用二氧化氯消毒,目前在溫度較高的夏季,出現(xiàn)紅水,居民反應(yīng)強(qiáng)烈。
⑤ 二氧化氯需現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)制備,生產(chǎn)出的產(chǎn)品(ClO2)質(zhì)量目前沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)難以檢驗(yàn),安全與否無(wú)從界定。
三、廣州地區(qū)次氯酸鈉供貨情況調(diào)查
由于次氯酸鈉屬于具有腐蝕性和揮發(fā)性的危險(xiǎn)化學(xué)品,廣東省外的生產(chǎn)廠家受運(yùn)輸成本高昂、次氯酸鈉有效成分在長(zhǎng)途運(yùn)輸過(guò)程中容易揮發(fā)及外地車(chē)輛?;愤\(yùn)輸資質(zhì)的限制,供貨意愿低。
據(jù)調(diào)查,目前廣州市周邊地區(qū)具有《涉及飲用水衛(wèi)生安全產(chǎn)品衛(wèi)生許可批件》且生產(chǎn)規(guī)模較大的廠家目前有江門(mén)廣悅電化有限公司和廣州洪安漂水溶劑有限公司。兩家公司供貨情況見(jiàn)下表。
若采用次氯酸鈉消毒,按最大投加量有效氯3mg/L計(jì),一期工程60萬(wàn)m3/d,最高日次氯酸鈉用量18噸(10%濃度),遠(yuǎn)期工程150萬(wàn)m3/d,最高日次氯酸鈉用量45噸(10%濃度)。次氯酸鈉廠家現(xiàn)有生產(chǎn)能力可以滿(mǎn)足供貨需求,但水廠總需求量較大,對(duì)穩(wěn)定供應(yīng)要求高,因此應(yīng)提前與生產(chǎn)廠家進(jìn)行協(xié)商確定供貨形式。
四、推薦的消毒方式
實(shí)踐證明,次氯酸鈉消毒能取得同氯消毒相同的效果,而且次氯酸鈉消毒能保證在消毒的前提下能夠降低水中消毒副產(chǎn)物的產(chǎn)出量,取得更好的水質(zhì)。同時(shí)次氯酸鈉相對(duì)氯氣揮發(fā)性低、腐蝕性小,并且次氯酸鈉在運(yùn)輸、存儲(chǔ)和使用手續(xù)方面相對(duì)簡(jiǎn)便,所以推薦使用次氯酸鈉消毒。
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