摘要：当今，饮用水质量面对日益严峻形势，应针对污染水体进行高效的消毒作业，确保其持续再利用，维护生态环境的可持续发展。在众多的消毒剂中，二氧化氯具有广谱杀菌能力，具有很强的反应活性和氧化能力且其消毒效果不受PH值得影响，并且在净化过程中基本不生成有害的卤化物，已经有了普遍的应用。本文在此从二氧化氯的消毒机理出发，对二氧化氯饮水消毒技术在净水厂中的应用做了详细的探讨。
关键词：二氧化氯；饮水消毒技术；消毒机理
一、二氧化氯概述
二氧化氯是一种黄绿色气体，并带有一种与氯气或臭氧类似的特征气味，其分子式为ClO2，分子量为67.45。二氧化氯以自由基单体存在，氯－氧键表现出明显的双键特征，键角为117.5°，键长为1.47A。 比重为3.09g/L (11 ℃)，熔点-59.5 0C，沸点9.9℃ (压力为731 mmHg时的沸点)。在20℃和30 mmHg压力下，二氧化氯在水中的溶解度为2.9g/L。在水中能被光分解，与氨不起反应。二氧化氯的浓度达到14mg/L时，它的刺激性气味就被人们察觉；45mg/L时，明显地刺激呼吸道；另外，二氧化氯具有危险性，当空气中二氧化氯体积浓度超过10%时就会有爆炸的可能。当然二氧化氯溶解在水中并无危险。二氧化氯的挥发性较大，稍一曝气即从溶液中逸出。温度升高、曝光或与有机质相接触，也会发生爆炸。因此，二氧化氯的保存必须小心，应避免日照，实际应用中，现制现用。
二氧化氯能够有效处理水体中有机物和无机物，并且能够有效去除其中的铁离子、锰离子等。同时二氧化氯具有很强的氧化性，能够和硫化氢反应生成沉淀硫单质，降低硫离子对水体的污染，并且能够和水中的金属离子迅速反应生成不溶性的沉淀，高效去除金属离子。传统的氯气消毒会与水中的有机物反应生成各种氯代有机物等有害物质，但应用二氧化氯能够很好的避免这些问题的出现，其主要是通过氧化作用和有机物反应，从而很好的解决了氯代有机物污染水体的问题。
二、二氧化氯的制取工艺
通常水厂使用的二氧化氯发生器都采用化学反应的原理进行制备，根据采用原料的不同，可分为氯酸钠工艺和亚氯酸钠工艺。以黄田自来水厂为例，二氧化氯发生器采用化学法，运行时氯酸钠水溶液与盐酸在负压条件下，经供料系统定量输送到反应系统中，在一定的温度下经过负压曝气反应产生二氧化氯与氯气的混合气体，经吸收系统吸收后形成一定浓度的二氧化氯复合消毒液，然后输送至待处理水中。
三、二氧化氯的消毒机理
利用其强氧化性的特点，能快速氧化微生物蛋白质中的氨基酸，将氨基酸链打断，使维持微生物生长的蛋白质丧失功能，其作用是强大的氧化作用，比氯化作用至少强2.5倍。在水中的无机物的作用下，二氧化氯能将水中溶解的还原态铁、锰大量氧化。同时二氧化氯能与水中的有机物发生氧化还原反应，产生以含羧基为主的酸、醇、环氧化物等无毒性的产物。二氧化氯的杀菌能力很强，杀菌具有有广谱性，尤其呈分子状态的二氧化氯更容易吸附接触在细菌的表面上，使细胞外膜的蛋白质和类脂的组成最大程度地改变，而且二氧化氯扩散速度和渗透能力都比氯要快，更能穿透细菌的细胞壁，能渗透到细胞内部，大大地氧化细菌内含巯基的酶，氧化分解微生物蛋白质中的核酸和氨基酸，致使氨基酸链断裂，抑制蛋白质的合成。
四、二氧化氯投加工艺
在有清水池的水厂中，一般将二氧化氯投加在清水池的进水口处，通过接触发挥消毒杀菌的作用。或者直接投加在过滤后的管道中，能够更好的均匀混合，达到更好的处理效果。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆如果是没有清水池的直供水厂，可以直接在供水管道中投加二氧化氯。对于一些具有在线监测自动控制装置的自来水处理厂，则可以在二氧化氯投加点前设置相应的流量控测装置，来检测水流量值并将相关信息传达到发生器，从而达到控制二氧化氯投加量的目的。也可以在出厂水管上设置相应的二氧化氯控测装置，通过自动监测二氧化氯浓度值，来更好的对投加量进行控制。关于二氧化氯投加量的控制，相关标准是二氧化氯和水接触半个小时后出水游离氯每升不小于0.1mg。根据实际经验和相应的测试数据，当水温在20～21℃，水样中二氧化氯的含量为0.37mg/L及0.25mg/L的分别作用时间为1min、5min时，能够高效降低水体中的大肠杆菌的含量。
五、消毒方法及效果
二氧化氯氧化能力是氯的2.63倍,二氧化氯对微生物的细胞壁具有很好的穿透能力和吸附能力,进而渗透到细胞内部,氧化细胞内含巯基的酶,可与半光氨酸、色氨酸和游离脂肪酸反应,快速抑制微生物蛋白质的合成而致微生物死亡。二氧化氯可以杀灭各种细菌繁殖体、芽孢、真菌、病毒、隐孢子虫及贾第虫等。实验用0.5 mg/L的二氧化氯消毒饮用水,作用1 min,对染菌水中大肠杆菌杀灭率达100%。
二氧化氯对细菌的细胞壁有较好的吸附近和穿透性能，可以有效地破坏细菌内含巯基的酶，快速控制微生物蛋白质的合成，二氧化氯分子和病毒的衣壳蛋白之间的吸附作用，致使病毒表面聚集了高浓度消毒剂分子，加强了对病毒的灭活能力。二氧化氯作用快，持续时间长，实验证明，0.5%mg/L的二氧化氯作用5分钟之后即可杀来99%以上的异养菌，杀菌率维持12h不变，作用时间长达24h后杀菌率才下降到86.3%。这维持管网中的持续消毒能力，抑制配水管网细菌再生，可防止出现水质的“二次污染”。有实验结果证明二氧化氯在生物学灭菌能力，消毒剂稳定性和持续消毒能力均优于液氯，据称二氧化氯对高等动力细胞、精子及染色体无致癌致畸致突变作用，对有机物的氧化降解以含氧基因的小分子化合物为主，这些产物到目前的研究为止，均证明是元毒害的，且二氧化氯使用剂极低，因此使用二氧化氯消毒十分安全，基本无残留毒性。
二氧化氯的性质，消毒机理和性，决定了它在杀菌、除藻、除铁、除锰，控制水的气味，改善口感，减少卤代烃的形成量，去除水中微量的有机污染物等方面具有独特的优势，现在它已被世界卫生组织（ＷＴＯ）列为ＡＩ级高效安全消毒剂。可见，用二氧化氯作为自来水的消毒剂具有独物的优势。
消毒时投加量依水质而不同,其耗用量与水中溶解氧量和反应时间有关。我国要求二氧化氯与水作用30 min后出厂水中的余量应在0.1～0.8 mg/L,这与美国EPA 2002年规定饮用水中二氧化氯残留浓度不得超过0.8 mg/L一致。二氧化氯在pH值为4～10范围内其消毒效果比较稳定,但水温、水中悬浮物和还原性物质的含量会在一定程度上影响消毒效果。
六、二氧化氯应用饮用水消毒技术发展展望
1、二氧化氯预氧化技术
二氧化氯预氧化可从一定程度上破坏原水的胶体、氧化分解有机物和藻类，减少它们对絮凝过程的干扰，在一定程度上提高常规处理工艺对污染物质的去除效果，在去除水中的天然有机物和其他微污染物质上有独有的功效。
2、二氧化氯消毒技术
早在20世纪40年代，一些学者就对二氧化氯的灭菌效率进行过探讨，但二氧化氯消毒真正被重视和普遍应用是在20世纪70年代，人们已经认识到氯消毒的自来水中存在的有机卤代物及其危害性。二氧化氯对绝大多数细菌和病原微生物的高效率灭活作用和其低危害性值得我们更加深入的研究和开发。
七、结语
综上，二氧化氯消毒灭菌效果好，处理后的水不但保证出厂水水质达到国家饮用水的标准，同时出水水质得到很大提高。随着二氧化氯技术的日趋成熟、产品的日臻完善,以及饮用水消毒技术安全性研究的进一步深人和发展,二氧化氯在水厂中的使用将会越来越好。
参考文献：
【1】王欣玮.二氧化氯在饮用水消毒应用的探讨[J].中央民族大学学报(自然科学版),2012(21):63-66
【2】何涛.二氧化氯饮水消毒技术安全性研究[J].创新技术，2014，（12）：8485.
论文作者:郭如兰
论文发表刊物:《防护工程》2017年第35期
论文发表时间:2018/4/18
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