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二氧化氯与次氯酸钠联用降低亚氯酸盐生成量应用研究

汪义强 李云放易利翔文汉华陈鹰朱飞林辉越陈锦培黄晓东 摘要为解决净水厂应用二氧化氯(C102)导致的消毒副产物亚氯酸盐(C102－)超标问题，对C102－生成量与C102投加量、接触反应时间及原水pH相关性进行了测定分析，开展了以次氯酸钠(NaCl0)替代ClO2消毒，同时保留ClO2预氧化的模拟试验与生产性试验。结果表明，ClO2-生成量与C102投加量显著相关，反应时间、原水pH对CIO2-生成量影响较小，采用C102预氧化与NaClO消毒联用，不仅确保了水质消毒效果，而且使水中C102-浓度大幅度降低并稳定达标。 关键词二氧化氯次氯酸钠消毒副产物亚氯酸盐 O前言

C102在pH为3～9范围内具有微生物杀灭性能。同时，C102与氯相比在水处理杀藻、除味、脱色、除铁锰方面具有一定优势，其氧化具有高选择性，几乎不与水中有机物作用生成有害卤代物。据报道，20世纪90年代，美国就已有500 ～900家净水厂使用C102，欧洲C102应用则更为普遍。

C102性质不稳定，一般需现场制备，C102制备方法包括氯酸钠法、亚氯酸钠法、电解法。其中，氯酸钠法根据还原剂不同有R1法～R11法十多种工艺。目前国内C102发生器多采用氯酸钠法中的R5法或R11法。R5法又称全盐酸法，使用盐酸作还原剂，特点是在ClO2产生的同时，有约占C102纯度一半的氯气产生。Rll法是近年来开发的氯酸钠一双

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氧水法，须用双氧水作还原剂并在络合剂作稳定剂的条件下反应，大大提高了C102产率。

C102氧化被还原后，主要副产物是C102-，其次是ClO3-，Korn在1998年的研究表明，用于消毒的C102 70％～80％转化为ClO2-。研究表明，C102-、ClO3-均能氧化血色素，导致高铁血红蛋白和溶血性贫血，对动物血液、生殖产生生物学负面效应，国际癌症研究所已将其列为致癌物。《生活饮用水卫生标准》(GB 5749--2006)已将C102-列为C1O2消毒的必检项目，限值0．7 mg／L，其中全盐酸法C1O2消毒还须检验CIO3-，限值亦为0．7 mg／L。

由于原水水质、运行管理水平及C102不易调控等因素，ClO2投加量不易控制，易造成C102-、C103-等副产物超标，成为C102在净水厂普遍推广应用的重要制约因素。

NaClO作为另一种高效、广谱、安全的消毒剂，其消毒原理是NaCl0水解生成HCl0，HCl0进一步分解产生薪生态氧[o]使细菌体、病毒蛋白质等物质变性，从而杀死细菌等病原微生物，其消毒效果取决于水中HCIO含量。目前，国内除浦东威立雅自来水有限公司陆家嘴分厂(规模10万rn3／d)及北京奥运期间出于安全考虑等情况外，较大规模水厂改用NaClO常态消毒应用的并不多见。

针对采用氯酸钠一双氧水法制备ClOz进行预氧化与消毒工艺的水厂，为解决消毒副产物ClO2-难以控制和易超标问题，开展以NaClO替代ClO2消毒，同时保留C102预氧化，从而减少C102投加量并降低ClO2-生成量的系列试验，探索在保证水质消毒效果前提下大幅削减C102-...

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生成量并使其稳定达标的“ClO2与NaCl0联用”的实用方法。 1试验内容

1．1 C102-生成量与C102投加量、接触反应时间、原水pH相关性试验C102消毒后的主要副产物为C102-，因此通过分析ClO2-生成量与相关影响因素的关系，可为C102-减量的工艺控制提供思路并间接判断C102的消耗与消毒效果。试验方法如下：

第1步：在原水水样中，分别投加0．25～1．50mg／I，的稳定性C102预氧化15 min，然后对水样进行混凝沉淀烧杯搅拌试验，分别取沉淀30 min、60 min、90 min的沉后水上清液，测定其中剩余C102及ClO2-、C103-含量，用以分析C102-生成量与C102投加量、接触时间的相关性。 第2步：与第1步方法相同，试验前先用稀盐酸或稀氢氧化钠溶液将原水pH分别调至6.0～8．0，开展上述相同混凝沉淀烧杯搅拌试验，测定静沉60min沉后水的相关参数，用以分析ClO2-生成量与原水pH变动的相关性。

试验所用原水主要指标：浊度9．18 NTU，pH7．14，水温19．5 oC，NH3一N 0．34 mg／L，CODMn3．86 mg／L，总碱度54 mg／L，藻类4．61×107个／L。

混凝沉淀烧杯搅拌试验程序：投加碱式聚氯化铝后先以250 r／min快搅30 s，再以50 r／min慢搅10 min，在室温下静置沉淀。 1．2 C102消毒与NaCl0消毒对比模拟试验为开展消毒生产性试验确定合适的C102、NaCl0投加比例，并对比两种消毒剂的实际消毒效果，选取水厂滤后水(经C102预氧化)以及投加细菌放大培养液后的滤后

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水，投加不同量的稳定性C102或NaCIO，磁力搅拌5 min后静置35 min接触消毒，同时测定剩余C102或总余氯、ClO2-、C103-、pH等指标，并进行水样菌落培养与计数测定。 1．3 NaCl0替代C102消毒生产试验

生产试验于2009年6～8月在F水厂进行，主要考察以NaCl0替代C102消毒，同时保留原水ClO2预氧化的条件下，水质消毒效果及消毒副产物ClO2-削减达标情况及出水水质稳定性。

F水厂设计规模15万m3／d，原水来自外部水源的调蓄水库，属Ⅲ类地表水，CODMn季节性超标，最高达6．43 mg／L。据统计，2008年该厂原水平均浊度14．03 NTU，锰含量最高达0．46 mg／L，藻类全年平均3 720万个细胞／L，具有明显的低浊、高藻、有机微污染且水质不稳定特征。制水采用常规工艺，流程为“原水一水力混合池一机械加速澄清池一翻板滤池一清水池一送水泵房一出厂水”，使用的药剂包括碱式聚氯化铝(碱铝)混凝剂(水力混合投加于配水跌水堰)、C102预氧化剂(投加于原水管)及消毒剂(投加于滤后水，出厂水设有补加点)、石灰水pH调节剂(投加于澄清池进水渠)。

F水厂C她现场发生器采用氯酸钠Rll法，使用NaClO3、H2S04(质量分数70％)及H2Q(质量分数50％)--种原料，C102气体纯度大于95％，经水射器混合后投加。水厂ClO2投加量一般为1．0 mg／L，最高1．3 mg／L，其中预氧化及滤后投加比例各占50％。经统计，2009年该厂出厂水、管网水ClO2-最高分别达1．12 mg／L、0．71 mg／L，超过了国标限值。

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