何康麗，曹艷

（銀川中鐵水務集團有限公司，寧夏銀川750000）

二氧化氯因其能夠很好的殺滅細菌、病毒及真菌孢子等，我國已逐步采用其替代液氯對飲用水進行消毒處理，使用二氧化氯減少了使用液氯消毒產(chǎn)生THMs、MX 等具有致突變性和致癌性的氯化副產(chǎn)物。但使用二氧化氯消毒會產(chǎn)生氯酸鹽和亞氯酸鹽消毒副產(chǎn)物。有研究表明，飲用水中約有70%左右的二氧化氯將轉化為亞氯酸鹽[1]，可導致高鐵血紅蛋白和溶血性貧血。氯酸鹽是二氧化氯的反應原料，正常情況下，產(chǎn)品的轉化率為70%，如果反應條件控制不好，造成原料進入水體，會導致氯酸鹽超出《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB5749-2006）要求。如何保證出廠水和管網(wǎng)水良好的消毒效果，且二氧化氯、氯酸鹽及亞氯酸鹽均符合《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB5749-2006）的要求尤為重要。在水廠出廠水氯酸鹽、亞氯酸鹽超標時，本論文通過調整水廠的消毒工藝，實現(xiàn)該水廠出廠水和管網(wǎng)水二氧化氯、氯酸鹽和亞氯酸鹽的有效控制。

1 現(xiàn)場調查

1.1 水廠制水簡介

該水廠采用地下水為源水，其日制水量6.6 萬t，制水能力最高達2750 t/h，采用二氧化氯消毒。

1.2 二氧化氯消毒副產(chǎn)物的來源

1.2.1 二氧化氯發(fā)生器工作原理

該水廠使用的二氧化氯發(fā)生器，原料為氯酸鈉水溶液和鹽酸在負壓條件下，采用化學法產(chǎn)生二氧化氯，原料經(jīng)供料系統(tǒng)定量輸送到反應系統(tǒng)中，經(jīng)過負壓曝氣反應產(chǎn)生二氧化氯與氯氣的混合氣體，經(jīng)吸收系統(tǒng)吸收后，形成以二氧化氯為主，氯氣為輔的復合消毒液。式（1）為該水廠使用二氧化氯發(fā)生器產(chǎn)生二氧化氯的反應方程式。

1.2.2 二氧化氯消毒副產(chǎn)物的來源

二氧化氯消毒產(chǎn)生氯酸鹽和亞氯酸鹽的主要途徑有：

1）由式（1）可以得出，在化學法生產(chǎn)ClO2的過程中，如果氯酸鈉溶解不充分、氯酸鈉反應不完全、反應原料投加環(huán)節(jié)控制不精確，導致原料投加量高以及溫控不達標等，都會使反應轉化率偏低，造成氯酸鈉進入水體，使出廠水和管網(wǎng)水氯酸鈉大濃度檢出。

2）二氧化氯在堿性條件下發(fā)生歧化反應

2 實驗儀器及檢測方法

2.1 主要儀器與試劑

2.1.1 水廠所用消毒設備

某品牌2000 復合二氧化氯發(fā)生器；

某品牌5000 二氧化氯發(fā)生器。

2.1.2 試驗檢測所用的設備及試劑

Dionex ICS-1600 型離子色譜儀，色譜分離柱AS23，保護柱AG23，AERS500 型抑制器，電導檢測器，Dionex AS-DV 自動進樣器。

HACH Pocket ColorimeterⅡ型二氧化氯測定儀。

DPD 試劑，甘氨酸溶液100g/L，實驗用純水電阻率為18.2MΩ·cm。

2.2 實驗方法

2.2.1 二氧化氯的檢測

現(xiàn)場測定法[2]，N,N-二乙基對苯二胺（DPD）分光光度法，最低檢測質量濃度為0.01mg/L。

2.2.2 氯酸鹽和亞氯酸鹽的檢測

離子色譜法，離子色譜色譜條件：流量為1.0mL/min；抑制器電流為25mA，直接進樣，進樣量為200μL,柱溫為30℃，電導檢測，峰面積定量。4.5mmol/LNa2CO3+0.8 mmol/LNaHCO3淋洗液。最低檢測質量濃度分別為0.024mg/L 和0.020mg/L。

表1 連續(xù)監(jiān)測該水廠出廠水和管網(wǎng)水的二氧化氯、氯酸鹽及亞氯酸鹽數(shù)據(jù)

3 試驗結果討論

3.1 氯酸鈉和鹽酸的投料量的調整

表1 是該水廠日供水量1850 t/h 左右時，得出的監(jiān)測數(shù)據(jù)，可看出該水廠管網(wǎng)水二氧化氯、氯酸鹽和亞氯酸鹽均符合《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB5749-2006），但在連續(xù)監(jiān)測中發(fā)現(xiàn)，當出廠水二氧化氯濃度達到0.12mg/L 時，氯酸鹽和亞氯酸鹽兩者均超出國家《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB5749-2006）的要求。探究其原因，可能是該水廠使用的二氧化氯發(fā)生器的反應原料氯酸鈉反應不充分導致二氧化氯轉化率低，反應殘液中殘留的氯酸鹽含量高，進入水體導致氯酸鹽超標。鑒于此，本論文按照二氧化氯發(fā)生器廠家的使用要求適當降低氯酸鈉和鹽酸的投加量，表2 是調整工藝后連續(xù)監(jiān)測該水廠出廠水和管網(wǎng)水的二氧化氯、氯酸鹽及亞氯酸鹽數(shù)據(jù)，可以看出調整工藝后該水廠出廠水和管網(wǎng)水的二氧化氯、氯酸鹽及亞氯酸鹽均符合國家《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB5749-2006）的要求。

表2 調整工藝后連續(xù)監(jiān)測該水廠出廠水和管網(wǎng)水的二氧化氯、氯酸鹽及亞氯酸鹽數(shù)據(jù)

3.2 氯酸鈉和鹽酸投料比的調整

當水廠日供水量達到2250 t/h 左右時，按照二氧化氯發(fā)生器廠家提供的最大頻率將二氧化氯發(fā)生器的投料量頻率調到最大，表3 是在此條件下連續(xù)監(jiān)測該水廠出廠水和管網(wǎng)水的二氧化氯、氯酸鹽及亞氯酸鹽數(shù)據(jù)，由數(shù)據(jù)可看出其出廠水的二氧化氯只能達到0.07～0.08 mg/L，但是氯酸鹽和亞氯酸鹽確能大濃度檢出，說明二氧化氯發(fā)生器的轉化率偏低，反應殘液中殘留的氯酸鹽含量較高。鑒于此，本論文通過適當提高鹽酸的投加量，按二氧化氯發(fā)生器廠家提供的投加比，將鹽酸的投加量增加10%，以提高二氧化氯的轉化率，表4 是調整原料投料比后連續(xù)監(jiān)測該水廠出廠水和管網(wǎng)水的二氧化氯、氯酸鹽及亞氯酸鹽數(shù)據(jù)，可以看出調整投料比后，水廠出廠水二氧化氯濃度可達到0.10 mg/L，且出廠水和管網(wǎng)水的氯酸鹽及亞氯酸鹽均符合國家《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB5749-2006）的要求。

表3 連續(xù)監(jiān)測該水廠出廠水和管網(wǎng)水的二氧化氯、氯酸鹽及亞氯酸鹽數(shù)據(jù)

表4 調整原料投料比后連續(xù)監(jiān)測該水廠出廠水和管網(wǎng)水的二氧化氯、氯酸鹽及亞氯酸鹽數(shù)據(jù)

3.3 更換二氧化氯發(fā)生器

當夏季用水高峰期到來時，供水量達到2750t/h，將鹽酸的投加量增加10%，該水廠出廠水二氧化氯只能達到0.07～0.08mg/L，探究其原因，可能是因為二氧化氯發(fā)生器產(chǎn)能不足，無法滿足夏季高峰期供水量要求。鑒于此，該水廠更換了二氧化氯發(fā)生器，更換設備后，連續(xù)對出廠水進行監(jiān)測，由表5 數(shù)據(jù)可知，在水廠更換二氧化氯發(fā)生器后，其出廠水和管網(wǎng)水二氧化氯、氯酸鹽和亞氯酸鹽三項指標均符合《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB5749-2006）要求。

表5 連續(xù)監(jiān)測該水廠出廠水和管網(wǎng)水的二氧化氯、氯酸鹽及亞氯酸鹽數(shù)據(jù)

4 結語

本論文通過依次調整氯酸鈉及鹽酸的投加量及氯酸鈉和鹽酸的投料比，實現(xiàn)了該水廠出廠水、管網(wǎng)水二氧化氯、氯酸鹽及亞氯酸鹽均符合《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB5749-2006）的要求。當該水廠供水量達到2750 t/h 左右時，研究發(fā)現(xiàn)該水廠原有的二氧化氯發(fā)生器產(chǎn)能不足，更換二氧化氯發(fā)生器后，連續(xù)監(jiān)測其出廠水和管網(wǎng)水二氧化氯、氯酸鹽和亞氯酸鹽三項指標均符合《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB5749-2006）要求。綜上，本論文通過調控水廠消毒工藝有效控制了水體消毒副產(chǎn)物氯酸鹽和亞氯酸鹽。