深圳市宝安沙井自来水有限公司；深水宝安水务集团有限公司
摘要：我司是一个日供水量35万吨的中型水厂，自使用二氧化氯发生器产生的纯二氧化氯气体对饮用水进行消毒后，出厂水水质不但完全符合我国最新颁布的《生活饮用水卫生标准》，而且运行成本基本可与液氯消毒成本持平。我们认为，纯气体投加方法的二氧化氯发生器在我国大中型水厂饮用水消毒中，将具有广泛的推广应用前景。
关键词：二氧化氯发生器；饮用水；消毒
前言
在饮用水处理行业中，消毒是一项必不可少的工艺，因为消毒可以将致病的微生物、病毒、病源菌清除掉，从而防止通过饮用水传播疾病。当前，饮用水的消毒方法有：氯、氯氨、臭氧、紫外线、二氧化氯等。由于氯气的消毒比较经济，使用简单、而且已形成了一整套成熟的规范和标准。所以目前国内绝大部分水厂还是使用氯气作为消毒剂。缺点除了泄漏风险大之外还会因原水受有机污染时，经氯气消毒后会产生一些有害健康的氯代烃。臭氧法消毒，由于运行成本比较高，日常维护复杂繁琐，也只有小部分水厂在使用。尤其最近的研究表明单纯的臭氧消毒，会使水体中的部分有机物分解成小分子易于致突变的中间产物，而影响人们的健康。所以用臭氧消毒往往要配合活性碳来共同使用。
二氧化氯既是广谱消毒剂又是氧化剂。作为消毒剂，二氧化氯对细菌的细胞壁有较强的吸附和穿透能力，从而有效的破坏细菌细胞核的核糖核酸，杀灭细菌。二氧化氯的消毒能力比氯气强，其有效氯是氯气的2.63倍，投加量比氯少。由于二氧化氯在水以溶解气体存在，不发生水解反应，所以在管网中保持的时间较长，衰减的速度比氯气慢。且基本上不受水中的PH值影响。同时是强氧化剂，能有效地除色除臭除藻并且还可以除去水中的铁、锰、酚等有害物质。所以，二氧化氯是一种很好的消毒剂。目前国内也有部分小水厂在使用，但多数使用的都是复合型的二氧化氯，由于复合型二氧化氯含有大部分氯气，所以没能很好克服氯气消毒的缺点，所以我厂目前使用了SRM-LSH-PLC10000型二氧化氯发生器，该发生器是采用氯酸钠、过氧化氢、硫酸为原料生产纯二氧化氯气体直接投加进行自来水消毒（即R11法）。产生出来的气态纯二氧化氯作为消毒剂代替氯气消毒。
1、二氧化氯发生器的工作原理与工艺流程
1.1 我厂供水概况
我厂地处深圳西部的边陲小镇。水厂的设计规模是日处理能力：35万立方米/天，目前的实际日处理能力为28万立方米/天。生产工艺是传统的常规处理工艺流程。原水 → 稳压井 混合池（水力混合、机械混合）→ 反应池（折板反应、立式网格）→ 斜管沉淀池 → V型滤池 → 清水池 → 吸水井 → 二泵房 → 管网。
原水有两路：一路是从石岩湖通过DN1800管道进入水厂，另一路是直接从旁边的长流陂水库抽取原水。水厂的设计是使用氯气消毒，已使用了多年。但由于近年来的水质变化较大，尤其是在夏季用水高峰期的藻类很多，在夏秋交界时节的摇蚊和红虫滋生严重。所以在2007年开始使用纯二氧化氯作为消毒代替氯气。
1.2 二氧化氯发生器的工作原理及消毒系统的设计
我厂使用的二氧化氯发生器生产纯二氧化氯气体的其化学反应方程式如下：
2NaClO3 + H2O2 + 2H2SO4=2ClO2 ↑+ 2NaHSO4+O2↑+2H2O该发生器是使用氯酸钠、双氧水、硫酸为原料，在一定的浓度、温度、负压的工艺条件下，生成纯二氧化氯气体，其转化率＞92%、纯度达>95%以上。
1.3 生产纯二氧化氯气体消毒的工艺流程：
1.3.1 配料：氯酸钠、双氧水及水，按一定比例均匀搅拌混合，配制成氯酸钠和双氧水的混合液与70%硫酸，分别储存在混合液与硫酸原料灌。
1.3.2 分别经过计量泵，在PLC控制下进入各自的加热器，然后在恒温负压的状态下进入混合器和发应器。
1.3.3 经气液分离器将二氧化氯气体分离出来。二氧化氯气体再经分配器输送到不同的投加点进行投加。
1.3.4 分离出来的反应母液经尾液管进入回收系统。
这样便可以做到只投加纯的二氧化氯气体，而反应后的副产物被截流下来，不进入水体。从而减少因消毒而产生的二次污染。
2、二氧化氯消毒系统的设计
2.1 造型与投加布点
由于现行《给排水设计规范》没有对二氧化氯消毒提出相应的设计要求，故我厂参考氯气的消毒规范和结合我厂的实际生产工艺流程及发生器厂家的相关建议，将二氧化氯消毒系统分为滤前投加，和滤后投加两部分。具体的投加量是按水厂的设计最高日供水量及参考我厂实际使用氯气量，估算出最大的用气量为9.5公斤/小时。故我厂在前投加选用3台（2用1备），后投加选用2台（1用1备）的二氧化氯发生器。
2.2 加压系统及管道的配置
二氧化氯在常温、常压下是一种黄绿色的气体，与氯气相似，有刺激性气味。气体的稳定性差，易光解、易爆炸，所以在输送二氧化氯管道过程中要避光、浓度不能高于10%，并且发生器对负压要求非常敏感。一般要在（-0.02—0.05MPa）且要稳定，否则会影响二氧化氯的生产效率。所以我厂为此专门配备一套独立的加压系统。在滤前投加点的选择上，我们考虑到二氧化氯见光分解比较严重，所以将投加点设置在DN1800原水管道里。而后投加设置在清水池的进水口处，尽量避开阳光的照射。
3、二氧化氯消毒在实际生产中的应用效果
考虑到二氧化氯消毒剂对我厂来说是个新的课题。生产的操作人员对其特性并不十分了解。所以我厂把整个消毒方案分两步份：
第一步是用二氧化氯作为前投加来代替氯气进行前处理，后投加依然使用氯气进行消毒。在此阶段，我厂将作有关二氧化氯和氯气的性能比较，总结数据，为下一阶段提供参考依据。
第二步是当第一步使用成熟后，滤前、滤后全部使用二氧化氯进行投加，全面代替氯气消毒。
在我厂进行第一步试验时，作了如下比较实验。
4、纯二氧化氯气体消毒效果
4.1 二氧化氯可以有效地去除铁、锰、藻类和臭味，并有效的杀灭摇蚊。
4.2 二氧化氯能够杀灭水中的细菌，在前投加量达到0.5 mg/l时，待滤水中的大肠杆菌群数CFU/100ml＜3个，
4.3 二氧化氯的消毒能力比氯气强，在同等的条件下投加量比氯气少。且在水体中的保持时间长，不受PH值影响。
4.4 按照我厂目前运转半年多以来，投加二氧化氯的成本与氯气成本相当，当水质稳定或藻类繁殖较慢的时候，适当的减低前投加时。运行成本要比氯气低。
5、问题与对策
5.1 二氧化氯的见光分解率很高，所以适合在管道内投加。有时候在适当的位置要加盖挡光。
5.2 二氧化氯发生器日常维护工作量较氯气大，尤其在冬季配料搅拌氯酸钠溶液时，由于该溶解是吸热过程，容易板结。此外发生器内的塑胶接头容易出现渗漏现象，在选材与安装过程要严把质量关。
5.3 目前二氧化氯发生器的自动化程度还不够高，暂时没能实行自动投加。拟对PLC进行升级。以根据不同水质、水量实施全过程自动调控。
参考文献：
[1]中华人民共和国国家标准《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006
[2]张金松、尤作亮等《饮用水二氧化氯净化技术》 化学工业出版社
[3]吴一蔡等《饮用水消毒技术》化学工业出版社 2006年1月
[4]陆桂等《给水与用水处理技术》化学工业出版社 2004年8月
[5]严煦世等《给排水工程》 中国建筑工业出版社
论文作者:赵海龙,曾希
论文发表刊物:《基层建设》2016年7期
论文发表时间:2016/7/7
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