01消毒劑的選擇

廢水經(jīng)一級或二級處理后，水質(zhì)改善，細菌含量也大幅度減少，但其絕對值仍很可觀(guān)，并有存在病原菌的可能。因此，廢水排入水體前應進(jìn)行消毒處理。

目前，用氯化法消毒能產(chǎn)生有害物質(zhì)，影響人體健康已廣為人知，這是因為氯與水中有機物作用，同時(shí)有氧化和取代作用，氧化作用可以促使去除有機物，而取代作用則是氯與有機物結合，形成了有致突變或致癌活性的鹵化物。

美國規定三鹵甲烷(THMS)的濃度為100μg/L，德國、加拿大、日本也分別規定為25μg/L、350μg/L、100μg/L，我國1985年版《生活飲用水衛生標準》中也規定了氯仿的上限為60μg/L。

有鑒于此，廢水消毒一是要控制恰當的投劑量，二是采用其他消毒劑代替，如二氧化氯、臭氧、紫外線(xiàn)輻射等，以減少有害物質(zhì)的生成。

各種消毒劑的優(yōu)缺點(diǎn)和適用條件見(jiàn)表8--2。參考此表，可以初步確定應該使用的消毒劑。

02消毒劑的種類(lèi)和特點(diǎn)

常用的消毒劑有次氯酸類(lèi)、二氧化氯、臭氧、紫外線(xiàn)輻射等。次氯酸類(lèi)消毒劑有液氯、漂白粉、漂粉精、氯片、次氯酸鈉等形態(tài)，主要是通過(guò)HOCl起消毒作用。

次氯酸類(lèi)消毒劑的弱點(diǎn)是容易和水中的有機物生成氯代烴，而氯代烴已被確認為是對人體健康極為不利的，同時(shí)處理過(guò)的水會(huì )有一些令人不快的氣味。

次氯酸類(lèi)消毒劑粉塵和放出的氯氣對人的呼吸道、眼睛及皮膚都有強烈的刺激作用，如果不慎濺入眼睛或觸及皮膚，要立即用大量清水沖洗。存放環(huán)境要陰涼、通風(fēng)和干燥，遠離熱源和火種，不能與有機物、酸類(lèi)及還原劑共儲混運，運輸過(guò)程中要防止雨淋和日光曝曬，裝卸時(shí)動(dòng)作要輕，避免碰撞和滾動(dòng)。

次氯酸類(lèi)消毒劑消毒時(shí)往往發(fā)生的是取代反應，這也是使用次氯酸類(lèi)消毒劑會(huì )產(chǎn)生氯代烴的根本原因，而臭氧和二氧化氯消毒時(shí)發(fā)生的是純氧化反應，因而可以破壞有機物的結構，在殺菌的同時(shí)還可以提高廢水的可生化性（BOD5/CODCr值），去除水中的部分CODCr。

二氧化氯消毒與臭氧或紫外線(xiàn)消毒相比，前者一次性投資低，運行費用高（大約0.1元/m³）；后者一次性投資高，運行費用低（大約0.02元/m³）。

臭氧消毒和紫外線(xiàn)消毒可以在很短的時(shí)間內達到消毒的效果，經(jīng)過(guò)臭氧消毒和紫外線(xiàn)消毒的二沉池出水或回用水細菌總數和總大腸菌群等微生物指標可以達到要求，但他們的缺點(diǎn)是瞬時(shí)反應，無(wú)法保持效果，抵抗管道內微生物的滋生和繁殖，因此在回用水系統使用這兩種方法消毒時(shí)，往往需要在其出水中再投加0.05～0.1mg/L二氧化氯或0.3～0.5mg/L的氯，以保持管網(wǎng)末梢有足夠的余氯量。

03氯的物化性質(zhì)

氯在常壓下是黃綠色氣體，在0oC和一個(gè)大氣壓時(shí)的密度為3.2mg/mL，即約為空氣的2.5倍重，具有強烈的刺激性。一般采用電解食鹽水溶液的方法制取氯氣，然后將氯氣加壓冷卻制得液氯，液氯極易氣化，沸點(diǎn)是-34.5℃。

加壓后的液氯成為黃綠色透明液體，1kg液氯氣化后體積可以變?yōu)?00L。氯性質(zhì)很活潑，能溶于水，溶解度隨水溫的升高而降低。氯是具有強烈刺激性的窒息氣體，對人的呼吸系統、眼部及皮膚都能產(chǎn)生傷害，空氣中允許濃度為1mL/m³。

雖不自燃，但可以助燃，在日光下與其他易燃氣體混合時(shí)會(huì )發(fā)生燃燒和爆炸，可以和大多數物質(zhì)起反應。

氯是一種強氧化劑，具有殺菌能力強、價(jià)格低廉、來(lái)源方便的優(yōu)點(diǎn)，是水處理行業(yè)應用歷史為悠久的消毒劑。

氯消毒的機理是依靠水解生成的次氯酸HOCl向微生物的細胞壁內擴散，與細胞的蛋白質(zhì)反應生成化學(xué)穩定性極好的N-Cl鍵。另外，氯能氧化微生物的某些活性物質(zhì)，抑制并殺死微生物。

04如何防止氯中毒？

雖然空氣中允許濃度為1mL/m³，但長(cháng)期在低于此值的環(huán)境中工作，也會(huì )導致慢性中毒，表現為患慢性支氣管炎、慢性胃腸炎、牙齦炎、口腔炎、皮膚搔癢癥等疾病。

短時(shí)間暴露在高氯環(huán)境中，會(huì )導致急性中毒。輕度急性中毒表現為喉干胸悶、脈搏加快等癥狀，重度急性中毒表現為支氣管痙攣和水腫，甚至出現昏迷或休克。為防止出現氯中毒的措施可總結如下：

（1）經(jīng)常接觸氯氣的工作人員對氯味的敏感程度會(huì )有所降低，常常會(huì )在聞不到氯味的時(shí)候，人就已經(jīng)受到氯的傷害。因此操作人員的值班室要和加氯間分開(kāi)設置，并在加氯間安裝監測及警報裝置，隨時(shí)對其中的氯濃度進(jìn)行檢測。

（2）加氯間要靠近加氯點(diǎn)，兩者間距不超過(guò)30m。加氯間建筑要堅固防火、耐凍保溫、通風(fēng)良好、大門(mén)外開(kāi)，并與其他工作間嚴格分開(kāi)、沒(méi)有任何直接連通。由于氯比空氣重，因此當氯氣在室內泄漏后，會(huì )將空氣排擠出去，在封閉的室內下部積聚并逐漸向上擴散。所以加氯間的底部必須安裝強制排風(fēng)設施，進(jìn)氣孔要設在高處。

（3）加氯間門(mén)外要備用檢修工具、防毒面具和搶救器具等，照明和通風(fēng)設備的開(kāi)關(guān)也要設在室外，在進(jìn)入加氯間之前，先進(jìn)行通風(fēng)。通向加氯間的壓力水管必須保證不間斷供水，并保持水壓穩定，同時(shí)還要有應對突然停水的措施。加氯間內要設置堿液池，并定時(shí)檢驗，保證堿液隨時(shí)有效。當發(fā)現氯瓶有嚴重泄漏時(shí)，戴好防毒面具，然后將氯瓶迅速移入堿液池中。

（4）當發(fā)現現場(chǎng)有人急性氯中毒后，要設法迅速將中毒者轉移到具有新鮮空氣的地方，對呼吸困難者，應當讓其吸氧，嚴禁進(jìn)行人工呼吸，可以用2%的碳酸氫鈉溶液為其洗眼、鼻、口等部位，還可以讓其吸入霧化的5%碳酸氫鈉溶液。

05使用液氯時(shí)的注意事項

液氯是目前國內外應用的消毒劑，除消毒外還有氧化作用。液氯通常在鋼瓶中貯存和運輸，使用時(shí)，液氯轉變成氯氣加入水中。

⑴氯瓶?jì)葔毫σ话銥?.6～0.8MPa，所以不能在太陽(yáng)下曝曬或靠近爐火或其他高溫熱源，以免氣化時(shí)壓力過(guò)高發(fā)生爆炸。液氯和干燥的氯氣對銅、鐵和鋼等金屬沒(méi)有腐蝕性，但遇水或受潮時(shí)，化學(xué)活性增強，能腐蝕大多數金屬。因此貯氯鋼瓶必須保持0.05～0.1MPa的余壓，不能全部用空，以免進(jìn)水。

⑵液氯變成氯氣要吸收熱量，1kg液氯變成1kg氯氣約需要289kJ熱量。在氣溫較低時(shí)，氯瓶從空氣中吸收的熱量有限，液氯氣化的數量受到限制時(shí)，需要對氯瓶進(jìn)行加熱。但切不可用明火、蒸汽直接加熱氯瓶，也不宜使氯瓶溫度升高太多或太快，一般可使用15～25℃的溫水連續淋灑氯瓶的方法對氯瓶加溫。

⑶要經(jīng)常用10%氨水檢查加氯機與氯瓶的連接處是否泄漏，如果發(fā)現加氯機的氯氣管出現堵塞現象，切不可用水沖洗，可以用鋼絲疏通，再用打氣筒或壓縮空氣將雜物吹掉。

⑷開(kāi)啟前要檢查氯瓶的放置位置是否正確，一定要保證出口朝上，即放出來(lái)的是氯氣而不是液氯。開(kāi)氯瓶總閥時(shí)，要先緩慢開(kāi)半圈，隨即用10%氨水檢查是否漏氣，一切正常后再逐漸打開(kāi)。如果閥門(mén)難以開(kāi)啟，不能用榔頭敲擊，也不能長(cháng)板手硬扳，以防將閥桿擰斷。

06使用次氯酸鈉注意事項

固態(tài)次氯酸鈉NaClO為白色粉末，具有刺激性氣味，在空氣中極不穩定，受熱后迅速分解。商品固態(tài)次氯酸鈉的有效氯一般為10%～12%，常用制備方法是液堿氯化法，即在30%以下的氫氧化鈉溶液中通入氯氣進(jìn)行反應。商品固態(tài)次氯酸鈉使用方便，但消毒效果比氯差，費用也高于氯消毒。

由于次氯酸鈉容易因陽(yáng)光、溫度的作用而分解，一般用次氯酸鈉發(fā)生器就地制備后立即投加。利用鈦陽(yáng)極電解食鹽水(沿海地區可用海水作為鹽溶液)，得到的次氯酸鈉溶液是淡黃色透明液體，含有效氯6g/L～11g/L。一般每生產(chǎn)1kg有效氯，食鹽消耗量約3～4.5kg，耗電量5～10kWh，通常其消耗比使用漂白粉消毒還要低。

次氯酸鈉固體或溶液都不宜久存，而且必須在避光低溫環(huán)境下存放。電解生產(chǎn)次氯酸鈉溶液使用多少，隨時(shí)生產(chǎn)多少。氣溫低于30℃時(shí)，每天損失有效氯0.1～0.15mg/L，如果氣溫超過(guò)30℃，每天損失有效氯可達0.3～0.7mg/L。因此，如果為了具有一定儲備量以備用，一般夏天儲存時(shí)間不超過(guò)一天，冬天不超過(guò)7d。

07使用漂白粉的注意事項

漂白粉CaCl₂?Ca(ClO)₂?2H₂O為白色粉末，有氯的氣味，含有效氯20%～25%。漂白粉易吸潮，性質(zhì)極不穩定，日光照射、受熱均能使其變質(zhì)而降低有效氯成分。

與有機物、易燃液體混合能發(fā)熱自燃，受高熱會(huì )發(fā)生爆炸。氯片是用漂粉精3Ca(OCl)₂?2Ca(OH)₂?2H₂O加工成的片劑，含有效氯60%～70%。氯片和漂粉精穩定性比漂白粉高，可以在常溫下儲存200d以上不分解。兩者的消毒作用與氯相同，以有效氯計的加氯量、接觸時(shí)間等參數可以參照液氯。

使用漂白粉作消毒劑，需配成溶液加注，而且一般需設混合池。每包50kg的漂白粉先加400～500kg水攪拌成10%～15%溶液，再加水調成1%～2%濃度的溶液?；旌铣赝ǔＳ懈舭迨脚c鼓風(fēng)式兩種。用氯片消毒時(shí)，廢水流入特制的氯片消毒器，浸潤溶解氯片，并與之混合，然后再進(jìn)接觸池。

08二氧化氯的物化性質(zhì)

二氧化氯（ClO₂）是一種黃綠色氣體，性質(zhì)極不穩定，與氯一樣的刺激性氣味，毒性比氯要大，相對密度為2.4。二氧化氯在常溫下即能壓縮成液體，并很容易揮發(fā)。

二氧化氯很容易爆炸，溫度升高、暴露在光線(xiàn)下或與某些有機物接觸摩擦，都可能發(fā)生爆炸，而且液體二氧化氯比氣體二氧化氯更易爆炸。在空氣中的體積濃度超過(guò)10%時(shí)或水中二氧化氯濃度超過(guò)30%就會(huì )發(fā)生爆炸。

二氧化氯易溶于水，在水中的溶解度是氯的5倍，但ClO₂不和水起化學(xué)反應，在水中極易揮發(fā)，在光線(xiàn)照射下容易發(fā)生光化學(xué)分解。貯存在敞開(kāi)容器中的ClO₂水溶液，ClO₂含量會(huì )下降很快。因此，二氧化氯不宜貯存，現場(chǎng)制取和使用。

市場(chǎng)上銷(xiāo)售的商品穩定二氧化氯溶液，多為無(wú)色或略帶黃綠色透明液體，二氧化氯含量一般在2%左右，而且要加入一定量的特制穩定劑（如碳酸鈉、硼酸鈉及過(guò)氯化物的水溶液或二乙烯三胺五亞甲基膦酸等），但運輸和儲存時(shí)仍要注意避開(kāi)高溫和強光。因此，采用二氧化氯消毒時(shí)，在現場(chǎng)邊生產(chǎn)邊使用。二氧化氯殺菌后生成無(wú)毒物質(zhì)，對環(huán)境水體沒(méi)有污染。

09使用二氧化氯注意事項

⑴在水處理中，二氧化氯的投加量一般為0.1～1.5mg/L，具體投加量隨原水性質(zhì)和投加用途而定。當僅作為消毒劑時(shí)，投加范圍是0.1～1.3mg/L；當兼用作除嗅劑時(shí)，投加范圍是0.6～1.3mg/L；當兼用作氧化劑去除鐵、錳和有機物時(shí)，投加范圍是1～1.5mg/L。

⑵二氧化氯是一種強氧化劑，其輸送和存儲都要使用防腐蝕、抗氧化的惰性材料，要避免與還原劑接觸，以免引起爆炸。

⑶采用現場(chǎng)制備二氧化氯的方法時(shí)，要防止二氧化氯在空氣中的積聚濃度過(guò)高而引起爆炸，一般要配備收集和中和二氧化氯制取過(guò)程中析出或泄漏氣體的措施。

⑷在工作區和成品儲藏室內，要有通風(fēng)裝置和監測及警報裝置，門(mén)外配備防護用品。

⑸穩定二氧化氯溶液本身沒(méi)有毒性，活化后才能釋放出二氧化氯，因此活化時(shí)要控制好反應強度，以免產(chǎn)生的二氧化氯在空氣中的積聚濃度過(guò)高而引起爆炸。

⑹二氧化氯溶液要采用深色塑料桶密閉包裝，儲存于陰涼通風(fēng)處，避免陽(yáng)光直射和與空氣接觸，運輸時(shí)要注意避開(kāi)高溫和強光環(huán)境，并盡量平穩。

10二氧化氯的制備方法

二氧化氯的制備方法有很多種，在水處理行業(yè)中，一般用氯、鹽酸或稀硫酸與亞氯酸鈉或氯酸鈉反應的辦法生產(chǎn)，還有使用次氯酸鈉酸化后與亞氯酸鈉合成二氧化氯的。反應式分別如下：

2NaClO₃+2NaCl+2H₂SO₄→2ClO₂+Cl₂+2Na₂SO₄+2H₂O

Cl₂+2NaClO₂→2ClO₂+2NaCl

5NaClO₂+4HCl→4ClO₂+5NaCl+2H₂O

10NaClO₂+5H₂SO₄→8ClO₂+5Na₂SO₄+4H₂O+2HCl

NaClO+2HCl+2NaClO₂→2ClO₂+3NaCl+H₂O

使用氯和亞氯酸鈉合成二氧化氯時(shí)，先調制pH﹤2.5的氯水溶液，再和一定量的10%亞氯酸鈉溶液一起進(jìn)入反應室，在反應室中充分混合和反應，生成二氧化氯。理論上，每10g亞氯酸鈉加3.9g氯，可生成7.5g二氧化氯。為了防止未起反應的亞氯酸鈉被帶入水中，通常要加入比理論值多的過(guò)量氯。

其他方法與上述方法的操作基本類(lèi)似，為保證反應過(guò)程的安全性，酸和氯酸鈉或次氯酸鈉都配成水溶液，也都是要加入過(guò)量的酸，以提高氯酸鈉或次氯酸鈉的轉化率。生成的ClO₂溶液可按照合適的投加量直接加到水中進(jìn)行消毒。

國內市場(chǎng)上有許多使用電解法生產(chǎn)二氧化氯的設備，但實(shí)際上，這些設備制造的所謂二氧化氯至多是二氧化氯和氯的復合物，不可能很好的解決氯類(lèi)消毒劑會(huì )產(chǎn)生氯代烴的問(wèn)題，而且已經(jīng)有使用復合二氧化氯時(shí)發(fā)生爆炸的事例。

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