生活飲用水二氧化氯消毒的質量控制

更新時間：2008-01-10 17:16 來源：作者: 閱讀：2443

前言

原水經過混凝、沉淀和過濾后，水中大部分懸浮物質和膠體雜質以及粘附在這些雜質顆粒上的細菌、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、衛生規范中對生活飲用水的出廠水和管網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，但是由于受設備、技術、安全等條件的制約，二氧化氯消毒技術在我國還處在剛剛起步階段，相對應的技術標準，出廠水、管網水的質量控制指標、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

二氧化氯的化學分子式為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，化學性質活潑，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的

ClO₂+e= ClO₂^- E₀=0.95V

ClO₂^-+2H₂O+4e= Cl^-+40H^- E₀=0.78V

氧化還原反應的程度取決于水中還原劑的強弱，水中一些還原狀態的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⁺

水中有機物質可被ClO₂氧化為無毒害的含氧基因（羧酸）為主的產物。細菌中的酶系統可被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，加氯消毒的同時氯和水中的有機物質反應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物，這是傳統氯處理法所不能實現的。

3、二氧化氯消毒的水質控制

3.1 國家標準的滯后

目前對生活飲用水消毒質量標準有GB 5749-85和2001年衛生部頒發的生活飲用水水質衛生規范，見表1。

表1 水質衛生學標準

	GB 5749-85	2001年衛生規范
細菌總數	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分后應不低于0.3mg/L	在與水接觸后30分后應不低于0.3mg/L
	集中式給水除出廠水應符合上述要求外，管網末稍水不應低于0.05mg/L	管網末稍水不應低于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，已不能適應快速發展的水處理的新形勢，當初制度此標準時，二氧化氯和臭氧消毒還沒有在國內水處理上得到運用，自然消毒后水質的控制也沒有體現在GB5749-85上。

2001年生活飲用水水質衛生規范雖然比GB5749-85強調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甲苯胺溶液反應，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的。

3.3 二氧化氯消毒水質控制方法

要想給出二氧化氯消毒的水質控制方法必須首先清楚國家標準強調剩余氯的目的。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過24小時的培養才能得出結果，這樣就無法及時調整加氯量，而剩余氯的測定非常簡單快速，可以隨時根據水中剩余氯含量，及時調整加氯量。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，應根據細菌和大腸菌群的檢驗結果，以符合衛生標準為依據，而不應以某一限值而定。

對比世界各國制訂的飲用水水質標準也可以看出，歐洲共同體[EC] 飲用水水質指令、世界衛生組織[WHO]飲用水水質準則、美國安全飲水法等先進國家和組織的水質標準中都未將游離余氯作為限值指標，而是更加強調對細菌、大腸菌群等衛生學指標的控制，因此在二氧化氯消毒的水質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衛生學標準

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，防止水在管網中再度受到污染，所以二氧化氯消毒的水質控制應在大量的衛生學實驗基礎上結合本地管網的實際定出一個生產控制值。而消毒后的出廠水和管網水應嚴格按照GB5749-85和2001生活飲用水衛生規范要求的細菌總數、總大腸菌群、糞大腸菌群進行控制。

4、結論

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物。

4.2 國家標準中的游離余氯指標不能夠正確反應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控制應以細菌、大腸菌群等衛生學指標為生產控制可在衛生指標試驗的基礎上，充分考慮本地管網水質的實際確定二氧化氯加氯量。

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