二氧化氯消毒生活饮用水的认识

来源:http://www.shuizhifenxi.com/ 作者:余氯检测仪 时间:2019-07-24

  【摘 要】随着经济的快速发展,大环境污染的加剧,饮用水问题变得越来越严重,人们逐步提高安全饮用水的科学意识,本文浅谈饮用水消毒法,说明其消毒方式二氧化氯对水源污染物质的去除效果,分析二氧化氯消毒剂的消毒原理及消毒过程中的优缺点。

  【关键词】饮用水;二氧化氯;消毒原理;优缺点

  1.二氧化氯的性质

  二氧化氯是一种黄绿色到橙红色的气体,分子量67.45,具有与氯气相似的刺激气体,760mmHg时沸点11℃,溶点-59℃,比重为3.09g/L。二氧化氯在自然界中几乎以游离单体的形式存在,基本不与水发生化学反应(水解歧化),也不以二聚或多聚状态存在,这令它在水中的扩散速度比较快,渗透力也强,特别是在低浓度时更突出;二氧化氯的氧化能力强,是氯的2.6倍。

  2.二氧化氯的消毒机理

  二氧化氯的杀菌作用不受水体pH值影响,可在广泛的pH值范围(3.0~9.0)内杀死水中的细菌和病毒。二氧化氯在管网中能够保持稳定的余量,控制细菌、病毒、藻类等微生物的再度繁殖; 关于二氧化氯的消毒机理,目前有很多解释。有研究认为,ClO2对微生物细胞壁有较好的吸附和穿透作用,二氧化氯在与微生物接触时先附着在细胞壁上,然后穿过细胞壁与微生物的酶反应而使细菌死亡。一般认为它与微生物蛋白质中的部分氨基酸发生氧化还原反应,使氨基酸分解破坏,导致由氨基酸组成的肽链分开,致使微生物酶及其他蛋白质变性,或破坏蛋白质的合成,最终导致其死亡。由于细菌、病毒、真菌都是单细胞的低级微生物,其酶系分布于细胞膜表面,易于受到ClO2攻击而失活。而人和动物细胞中,酶系位于细胞质之中,受到外部系统的保护,ClO2难以和酶直接接触,故其对人和动物的危害较小。

  3.二氧化氯的消毒特性

  二氧化氯除对一般的细菌有杀灭作用外,对大肠杆菌等异养菌、铁细菌、硫酸盐还原菌等自养菌、脊髓灰质炎病毒、肝炎病毒、贾第虫孢囊等也有很好的杀灭作用,其消毒效果基本不受pH值的影响。

  除高效杀灭微生物之外,人们更看中二氧化氯消毒的另一显著优点,即它的高选择性。二氧化氯几乎不与水中的有机物作用而生成有害的卤代有机物,有机副产物主要包括低分子量的乙醛和羧酸(含量大大低于臭氧氧化产量);对还原性阴、阳离子的作用,以从其有毒害状态向无毒害状态转化为主(H2S、SO32-、CN-、Mn2+)。此外,二氧化氯消毒的成本低于臭氧。这些优点使得二氧化氯成为最值得考虑的消毒剂之一,尤其是对于采用微污染水源的自来水厂。对于二氧化氯消毒时产生的无机副产物,主要是ClO2-,其次是ClO3-和Cl-,其中ClO2-和 ClO3-的毒理安全性仍有争议。

  4.二氧化氯的消毒效果

  自1944年二氧化氯作为饮用水消毒剂以来,大量研究结果和生产实践充分证实了二氧化氯对微生物灭活效果的高效性。以往的多数结果均以二氧化氯与液氯作对比,近年来也有较多的研究结果以二氧化氯与其他的消毒剂(如臭氧)作对比,一般通常采用相同灭活率下所需的CT值作为评价不同消毒剂的消毒性能,或以相同CT值下的灭活率来评价消毒剂的消毒效果。

  4.1对细菌的灭活效果

  大量灭菌数据表明,二氧化氯对细菌的灭活效果与液氯相当或优于液氯,二氧化氯对于芽孢等细菌的灭活效果尤为看好。据报道,在pH=7.0的水中,以0.1mg/L二氧化氯作用5min,可杀灭一般肠道细菌,如伤寒杆菌、副伤寒杆菌、痢疾杆菌和大肠杆菌等。由于二氧化氯对细胞壁有较强的吸附和穿透能力,所以即使在有悬浮物存在的情况下,二氧化氯也能有效灭活细菌。Trakhtman的研究结果表明,尽管待消毒水中通常都存在有一定的悬浮物,但在1-5mg/L的投加量范围内,二氧化氯也能有效灭活埃希氏大肠杆菌和炭疽杆菌。

  4.2对原生动物的灭活效果

  二氧化氯对原生动物有较强的灭活能力,但具体的灭活效果取决于原生动物的类型和消毒条件,下面以危害较大的两虫作为重点加以阐述。

  对于相对较容易灭火的贾第虫,二氧化氯对它的灭活性能优于液氯。根据Hofmann等人的研究结果,在水温1-25℃、pH=6-9的水质条件和接触时间60min的消毒条件下,1.5-2.0mg/L的二氧化氯即可对贾第虫达到3log灭活。

  隐孢子虫对二氧化氯的耐受性一般比贾第虫强8-16倍。尽管隐孢子虫难于灭活,但在一定的消毒条件值下,二氧化氯仍能对其进行有效灭活。有研究结果显示,采用0.22mg/L的二氧化氯进行消毒30min,即可明显降低隐孢子虫的活性。进一步的研究表明,灭活隐孢子虫所需的二氧化氯的CT值变化较大,它主要取决于水样中隐孢子虫的浓度和相关的水质条件(如水温、pH值)。

  4.3对病毒的灭活效果

  早在1946年就有二氧化硫灭活脊髓灰质病毒的报道,如今各种研究结果反复证实二氧化氯是一种有效的病毒灭火剂。据报道,二氧化氯对f2病毒(反应消毒效果的指标病毒)的灭活作用强于氯和溴合剂,以5.0mg/L二氧化氯作用30s或以7.5mg/L作用20s,可对f2病毒达到4log-5log以上的灭活。用0.15mg/L二氧化氯作用10min或2.0mg/L作用1min,均可将f2病毒完全杀灭。浓度2000mg/L二氧化氯作用15min,1000mg/L作用20min或500mg/L作用30min可将肝炎HbsAg抗原完全破坏。

  5.二氧化氯的消毒条件

  稳定性二氧化氯消毒剂中的二氧化氯以亚氯酸盐的形式存在,经用活化剂活化后,才能放出具有杀菌作用的二氧化氯。杀菌能力与纯二氧化氯消毒剂溶液相似。二氧化氯消毒剂释放的速度与酸碱度有一定关系,酸性条件下迅速释放,pH值>5.0时二氧化氯消毒剂释放速度减慢,活化不完全,杀菌作用较弱。

  二氧化氯消毒剂随浓度的增加,杀菌作用加强,用500ppm二氧化氯消毒剂溶液杀灭白色念珠菌,作用1min,杀灭率达100%;而用250ppm时,作用10min,才能达到99.99%。

  随温度的升高,杀菌作用加强。用0.8mg/L二氧化氯消毒剂杀灭99%的脊髓灰质炎病毒,当温度为5℃时,需要6.8min,当温度为15℃时,需要1.7min ,当温度为25℃时,需要1.5min。

  有机物对二氧化氯消毒剂灭菌效果有明显影响,在试验用的菌液内加入2%酵母,再用二氧化氯消毒剂进行灭菌试验,结果,100min只能杀灭大肠杆菌的99.99%,而不加酵母者,仅作用5min即可将其全部杀灭。

  6.二氧化氯的消毒的优缺点

  (1)杀菌能力强,消毒快而耐久。

  (2)有效控制色度和嗅味,能高效的灭菌和控制原生物、藻类、真菌和生物膜。

  (3)应用PH范围大,杀菌性能基本保持不变。

  (4)适用的水质范围广,二氧化氯不与氨反应。

  (5)氧化有机能力强,有效去除水中的酚类,亚硝酸等有害物质。

  (6)消毒副产物少。

  (7)成本相对比较高。

  二氧化氯作为一个强氧化剂,它还具有除藻、防腐、抗霉、保鲜、除臭、氯化及漂白等多方面的功能,用途十分广泛,是国际上公认的氯系消毒剂最理想的更新换代产品。 [科]

  【参考文献】

  [1]张金松(主编).饮用水二氧化氯净化技术.化学工业出版社.环境科学与工程出版中心,2003.

  [2]王志明等(编译).二氧化氯及亚氯酸盐毒理学概论.上海:香港大原出版社,2003.

  [3]卫生部.《生活饮用水水质卫生规范》,2001.

  [4]冯华军,沈东升.低浓度生活污水厌氧处理技术的认识误区[J].中国沼气,2005,23(4):10-13.

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