程源　吳學(xué)成

摘 要：二氧化氯（ClO2）常溫下是黃色氣體，易溶于水，見光易分解，不易長期存放，是一種強(qiáng)氧化劑，且在空氣中濃度達(dá)到11%時(shí)易發(fā)生爆炸。二氯化氯較傳統(tǒng)的液氯消毒有消毒成本低、效果好、不產(chǎn)生氯酚臭等優(yōu)點(diǎn)，用于城市供水消毒時(shí)能氧化有機(jī)物結(jié)合鐵、錳，能有效控制生物膜的蓄積，并將附著在上面的細(xì)菌暴露在消毒劑前，有利于殺滅細(xì)菌。采用ClO2消毒飲用水不會(huì)生成三鹵甲烷、鹵乙酸等致癌物質(zhì)。目前各自來水公司的水廠相繼采用了二氯化氯的消毒工藝。

關(guān)鍵詞：水廠；穩(wěn)定性二氧化氯；投加

中圖分類號(hào)：S132 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20170632219

水廠投加二氧化氯濃度時(shí)濃度不易控制，常出現(xiàn)出廠水二氧化氯含量低于國家標(biāo)準(zhǔn)的情況，影響了出廠水的合格率。為了做好二氧化氯的投加控制工作，減少消毒劑復(fù)產(chǎn)物，現(xiàn)從實(shí)驗(yàn)角度出發(fā)，對(duì)水源地的水源水進(jìn)行二氧化氯的投加實(shí)驗(yàn)。對(duì)實(shí)際消耗量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)合生活飲用水出廠水要求的最低控制量，提出實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行的理論控制量，在實(shí)際生產(chǎn)中進(jìn)行驗(yàn)證，從而得出二氧化氯合理投加總量。

1 水廠二氧化氯的投加分為穩(wěn)定性二氧化氯和氯酸鈉與鹽酸反應(yīng)進(jìn)行的投加

水廠采用穩(wěn)定性二氧化氯的投加，水廠采用氯酸鈉與鹽酸反應(yīng)進(jìn)行投加。反應(yīng)如下：

A水廠穩(wěn)定性二氧化氯消毒：5NaCLO2+4HCL= 4CLO2+5NaCL+2H2O。

B水廠氯酸鈉與鹽酸反應(yīng)二氧化氯消毒：2NaCLO3 + 4HCL = 2CLO2+CL2+2NaCL+2H2O。

通過實(shí)際的投加實(shí)驗(yàn)測定，A水廠消耗為0.06mg/L，B水廠消耗為0.18mg/L，為保證出廠水中二氧化氯最低濃度為0.10mg/L，A水廠實(shí)際投加量應(yīng)控制在0.16mg/L。B水廠實(shí)際投加量應(yīng)控制在0.28mg/L。

經(jīng)過測定，A水廠鹽酸密度為1.006535g/cm3，A水廠穩(wěn)定性二氧化氯密度為1.02314g/cm3，B水廠鹽酸密度為1.152278g/cm3，B水廠穩(wěn)定性二氧化氯密度為1.21384g/cm3。

其反應(yīng)遵守化學(xué)反應(yīng)方程，以10000m3出廠水余氯含量為0.10mg/L二氧化氯，二氧化氯投加濃度為0.16mg/L（即0.16g/m3），按其反應(yīng)進(jìn)行存在以下關(guān)系：

A水廠：5NaCLO2+4HCL = 4CLO2+5NaCL+2H2O

5NaCLO2-4HCL-4CLO2

452.5～146～270

A水廠鹽酸和亞氯酸鈉儲(chǔ)存在直徑為1.5m的原料罐中，扣除壁厚4mm，實(shí)際直徑就149.6cm，A水鹽酸濃度約4%，A水在用穩(wěn)定性二氧化氯質(zhì)量百分比濃度為xclo2=2.0%，經(jīng)計(jì)算，加至0.16mg/L二氧化氯時(shí)，二氧化氯反應(yīng)守恒，鹽酸和氯酸鈉應(yīng)下降高度分別為hHCL、hNaclo2cm存在以下關(guān)系：

（×149.6×149.6/4）×h（NaClO2）×ρ（NaClO2）

×x（NaClO2）=m（NaClO2）（g） （1）

（×149.6×149.6/4）×h（ClO2）×1.02314×x（ClO2）

=m（ClO2）（g） （2）

由（2）得

h（ClO2）=（0.16×10000）/（×149.6×149.6/4×

1.02314×2.0%）=4.45cm；由于鹽酸與穩(wěn)定性二氧化氯1：1投加，所以10000m3出廠水時(shí)需穩(wěn)定性二氧化氯和鹽酸罐各下降4.45cm，即需質(zhì)量百分比為2.0%、密度1.02314g/cm3的穩(wěn)定性二氧化氯0.08m3（即：0.08t）。

2 B水廠二氧化氯的投加

水廠投加二氧化氯存在以下關(guān)系：

2NaCLO3 +4HCL=2CLO2+CL2+2NaCL+2H2O

2NaCLO3 4HCL 2CLO2

213 146 135

m（NaClO3）（g） m（HCL）（g） 0.28（g/m3）×10000（m3）

B水廠所儲(chǔ)存鹽酸和亞氯酸鈉的直徑分別為1.81、1.85m的原料罐中，扣除壁厚4mm，實(shí)際直徑分別為就180.6、184.6cm，B水廠鹽酸濃度為約為31%，B水廠在用氯酸鈉質(zhì)量百分比濃度為xNaclo3=24.59%，投加量為0.28 mg/L二氧化氯時(shí)，鹽酸和氯酸鈉應(yīng)下降高度分別為h（HCL）、h（NaClO3）cm存在以下關(guān)系：

135× m（HCL）（g）=0.28（g/m3）×10000（m3）×146

（×180.6×180.6/4）×h（HCL）×1.152278×31%

=m（HCL）（g）

135× m（NaClO3）（g）=0.28（g/m3）×10000（m3）×213

（×184.6×184.6/4）×h （NaClO3）×1.21384×24.59%

=m（NaClO3）（g）

得：h（HCL）=（0.28×10000×146）/（135×31%×

1.152278××180.6×180.6/4）=0.33cm；

h（NaClO3）=（0.28×10000×213）/（135×24.59%×1.21384×π×184.6×184.6/4）=0.60cm；

由于B水廠耗氧量較高，工藝所產(chǎn)生的氯氣被有機(jī)物消耗而不會(huì)影響最終含量。綜合考慮鹽酸與氯酸鈉1：1的投加要求是比較合理的，鹽酸應(yīng)稍過量中和B水PH以抑制二氧化氯的分解。所以10000m3出廠水鹽酸罐和氯酸鈉儲(chǔ)存罐體下降高度為0.60cm，即需質(zhì)量百分比為24.59%、密度1.21384g/cm3的氯酸鈉0.016m3（即：0.019t）；需質(zhì)量百分比為31%、密度1.152278g/cm3的鹽酸0.0154m3（即：0.0177t）。

3 水廠二氧化氯的投加控制建議

現(xiàn)通過實(shí)際測算已完成，按計(jì)劃進(jìn)行了廠內(nèi)實(shí)際運(yùn)行驗(yàn)證，對(duì)消毒復(fù)產(chǎn)物和二氧化氯進(jìn)行的實(shí)際濃度測定與理論量相符，建議A水廠每萬方水鹽酸和穩(wěn)定二氧化氯投加罐下降高度為4.5cm，B水廠每萬方水鹽酸和氯酸鈉溶液投加罐下降高度為0.60cm。

作者簡介：程源（1976-），女，四川廣安人，本科，應(yīng)用化學(xué)專業(yè)，主要研究水質(zhì)檢測。