生活飲用水二氧化氯消毒的質(zhì)量控制

更新時間：2008-01-10 17:16 來源：作者: 閱讀：2615

前言

原水經(jīng)過混凝、沉淀和過濾后，水中大部分懸浮物質(zhì)和膠體雜質(zhì)以及粘附在這些雜質(zhì)顆粒上的細菌、大腸桿菌和其它微生物被去除，但水中仍還有一定量的微生物，包括對人體有害的病原菌，因此生活飲用水必須進行徹底消毒處理,目前生活飲用水的消毒方法有加氯、氯胺、二氧化氯（ClO₂）、臭氧等多種方法，這些方法各有特點，其中加氯消毒的方法較為普遍，國家標準、衛(wèi)生規(guī)范中對生活飲用水的出廠水和管網(wǎng)水的控制指標也是以加氯消毒的方法制定的，二氧化氯消毒作為一種先進、無毒害、廣譜性的消毒方法在近年來的水處理中得到較快的推廣，但是由于受設(shè)備、技術(shù)、安全等條件的制約，二氧化氯消毒技術(shù)在我國還處在剛剛起步階段，相對應(yīng)的技術(shù)標準，出廠水、管網(wǎng)水的質(zhì)量控制指標、消毒效果的評價還沒有配套，所以對二氧化氯消毒的出廠水質(zhì)量控制進行探討是有著非常重要的實際意義的。

1、二氧化氯消毒的原理

1.1二氧化氯的性質(zhì)

二氧化氯的化學(xué)分子式為ClO₂，在常溫下是種深綠色的氣體，具有與氯相同的嗅味，比氯的刺激性和毒性還強，化學(xué)性質(zhì)活潑，易溶于水，其溶解度為氯的5倍，氧化能力為游離余氯的2.5倍，是一種具有選擇性的強氧化劑，殺菌能力很強。

1.2 二氧化氯的消毒原理

二氧化氯的消毒主要是靠它較強的氧化性來實現(xiàn)的

ClO₂+e= ClO₂^- E₀=0.95V

ClO₂^-+2H₂O+4e= Cl^-+40H^- E₀=0.78V

氧化還原反應(yīng)的程度取決于水中還原劑的強弱，水中一些還原狀態(tài)的Fe²⁺、Mn²⁺等均可被氧化去除。

2 ClO₂+5 Mn²⁺+6 H₂O =5 MnO₂↓+12 H⁺+2 Cl^-

ClO₂+5Fe(HCO₃)₂+ 3H₂O =5Fe(OH)₃↓+10CO₂+ Cl^-+ H⁺

水中有機物質(zhì)可被ClO₂氧化為無毒害的含氧基因（羧酸）為主的產(chǎn)物。細菌中的酶系統(tǒng)可被ClO₂氧化而造到破壞，酶是促進細菌葡萄糖吸收和新陳代謝作用的催化劑，酶系統(tǒng)的破壞到使細菌死亡而達到消毒的作用。

2、二氧化氯的消毒特點

2.1 二氧化氯具有強氧化性，能夠去除飲用水中的臭、色、氧化鐵、錳等物質(zhì)且效果良好。

2.2 較余氯殺菌能力強，一般為氯化消毒的2.5倍，因而同等條件下的投加量也較氯化法用量少。

2.3 消毒過程不會生成有害物質(zhì)，加氯消毒的同時氯和水中的有機物質(zhì)反應(yīng)生成對人體有害的三氯甲烷、四氯化碳等鹵化有機物，而二氧化氯可以將有機物降解為無毒害作用的含氧基因為主的產(chǎn)物，這是傳統(tǒng)氯處理法所不能實現(xiàn)的。

3、二氧化氯消毒的水質(zhì)控制

3.1 國家標準的滯后

目前對生活飲用水消毒質(zhì)量標準有GB 5749-85和2001年衛(wèi)生部頒發(fā)的生活飲用水水質(zhì)衛(wèi)生規(guī)范，見表1。

表1 水質(zhì)衛(wèi)生學(xué)標準

	GB 5749-85	2001年衛(wèi)生規(guī)范
細菌總數(shù)	100個/mL	100個/mL
總大腸菌群	3個/L	每100mL水樣不得檢出
糞大腸菌群	—	每100mL水樣不得檢出
游離余氯	在與水接觸后30分后應(yīng)不低于0.3mg/L	在與水接觸后30分后應(yīng)不低于0.3mg/L
	集中式給水除出廠水應(yīng)符合上述要求外，管網(wǎng)末稍水不應(yīng)低于0.05mg/L	管網(wǎng)末稍水不應(yīng)低于0.05mg/L
		適用于加氯消毒

GB 5749-85的制定至今已有近20年的歷史，已不能適應(yīng)快速發(fā)展的水處理的新形勢，當(dāng)初制度此標準時，二氧化氯和臭氧消毒還沒有在國內(nèi)水處理上得到運用，自然消毒后水質(zhì)的控制也沒有體現(xiàn)在GB5749-85上。

2001年生活飲用水水質(zhì)衛(wèi)生規(guī)范雖然比GB5749-85強調(diào)了游離余氯的標準只適用于加氯消毒，但對二氧化氯消毒如何進行控制仍然沒有明確的要求。

3.2 水中二氧化氯的檢測

水中游離余氯的檢測方法一般為水樣與鄰聯(lián)甲苯胺溶液反應(yīng)，生成黃色的醌式化合物，立即與標準色比對。用這種方法檢測的游離余氯只包括次氯酸（HOCl）和次氯酸根（OCl^-），二氧化氯和二氧化氯的反應(yīng)物是不能夠用檢測游離余氯的方法進行檢測的。

二氧化氯的檢測方法有N，N—二已基對苯二胺—硫酸亞鐵銨滴定法和碘量法兩種，一般應(yīng)將二氧化氯的含量換算成有效氯的含量，水中1mg/L二氧化氯相當(dāng)于2.5mg/L有效氯，消毒效果二氧化氯大約是游離余氯的2.5倍，但是這種轉(zhuǎn)化和對比是不能夠定量的，因此用游離余氯的指標來對二氧化氯的消毒進行控制也是不恰當(dāng)?shù)摹?span lang="EN-US">

3.3 二氧化氯消毒水質(zhì)控制方法

要想給出二氧化氯消毒的水質(zhì)控制方法必須首先清楚國家標準強調(diào)剩余氯的目的。消毒的目的是殺滅水中的病原菌、病菌及其它致病的病原微生物，消毒是否徹底要通過細菌、大腸菌等指標來驗證，而細菌、大腸菌群的檢驗要經(jīng)過24小時的培養(yǎng)才能得出結(jié)果，這樣就無法及時調(diào)整加氯量，而剩余氯的測定非常簡單快速，可以隨時根據(jù)水中剩余氯含量，及時調(diào)整加氯量。也就是說游離余氯的控制只是一個手段而不是目的。同樣二氯化氯加入量究竟維持多少最為恰當(dāng)，應(yīng)根據(jù)細菌和大腸菌群的檢驗結(jié)果，以符合衛(wèi)生標準為依據(jù)，而不應(yīng)以某一限值而定。

對比世界各國制訂的飲用水水質(zhì)標準也可以看出，歐洲共同體[EC] 飲用水水質(zhì)指令、世界衛(wèi)生組織[WHO]飲用水水質(zhì)準則、美國安全飲水法等先進國家和組織的水質(zhì)標準中都未將游離余氯作為限值指標，而是更加強調(diào)對細菌、大腸菌群等衛(wèi)生學(xué)指標的控制，因此在二氧化氯消毒的水質(zhì)控制中在國家標準未給出二氧化氯控制量的情況下，可以參照國外標準以控制細菌、大腸菌群等指標為主。

表2 世界各國飲用水水質(zhì)衛(wèi)生學(xué)標準

項目指標	中國	WHO	日本	E C	法國	美國	韓國
游離余氯mg/L	0.3末稍	—	—	—	—	—	0.2-0.4/

	0.05
細菌 37℃/22℃	100	—	100	10/100	10/100	—	100
大腸菌群（100mL）	3	0	不檢出	MPN<1	0	1	0

				（膜法）
糞大腸菌群 (100mL)	—	0	—	0	0	—	—
腸球菌 (100mL)	—	—	—	0	0/101	—	—

二氧化氯除了殺滅有害于人體健康的病源菌，氧化有機物外，還應(yīng)維持一定的剩余二氧化氯，用來抑制水中殘存細菌的再度繁殖，防止水在管網(wǎng)中再度受到污染，所以二氧化氯消毒的水質(zhì)控制應(yīng)在大量的衛(wèi)生學(xué)實驗基礎(chǔ)上結(jié)合本地管網(wǎng)的實際定出一個生產(chǎn)控制值。而消毒后的出廠水和管網(wǎng)水應(yīng)嚴格按照GB5749-85和2001生活飲用水衛(wèi)生規(guī)范要求的細菌總數(shù)、總大腸菌群、糞大腸菌群進行控制。

4、結(jié)論

4.1 二氧化氯具有強的氧化性，消毒殺菌能力強，是氯化消毒的2.5倍，消毒過程無毒害副產(chǎn)物。

4.2 國家標準中的游離余氯指標不能夠正確反應(yīng)二氧化氯消毒的效果，也不能以游離余氯作為二氧化氯加量的控制指標。

4.3 二氧化氯消毒的水質(zhì)控制應(yīng)以細菌、大腸菌群等衛(wèi)生學(xué)指標為生產(chǎn)控制可在衛(wèi)生指標試驗的基礎(chǔ)上，充分考慮本地管網(wǎng)水質(zhì)的實際確定二氧化氯加氯量。

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