二次供水用那类消毒设备比较好些

凊瞮透眀

同意~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

weisonzhao

我是来学习的，我是个新手

天鹏元帅

以前用是次氯酸钠消毒，听说二氧化氯的效果不错
决定改选时采用二氧化氯消毒

gua

二次供水消毒是一种趋势
紫外线应该是好的选择

水务

二氧化氯是最合适不过的了。

gua

紫外线是一种趋势，以后在给水管上严格控制管的质量，紫外线还是很可靠的

梦岩

1.氯消毒
氯与水反应时，一般产生“歧化反应”，生成次氯酸（HOCL）和盐酸（HCL），其反应方程式为：

　　氯的灭菌作用主要是次氯酸，因为它是体积很小的中性分子，能扩散到带有负电荷的细菌表面，具有较强的渗透力，能穿透细胞壁进入细菌内部。氯对细菌的作用是破坏其酶系统，导致细菌死亡。而氯对病毒的作用，主要是对核酸破坏的致死性作用。
  自从二十世纪初，氯化法就广泛地应用于水消毒工艺。目前，氯化法消毒仍是应用最广的化学消毒方法，其主要特点是：(1) 处理水量较大时，单位水体的处理费用较低；(2) 水体氯消毒后能长时间地保持一定数量的余氯，从而具有持续消毒能力；(3) 氯消毒历史较长，经验较多，是一种比较成熟的消毒方法。
  但是自从1974年陆克和伯勒分别在荷兰与美国的城市自来水中检出了氯仿等三卤甲烷(THMs)有机物，1976年美国国家癌肿研究所通过对大鼠和小鼠进行口服氯仿实验确定其为致癌物质，人们发现饮用水氯消毒后，水中含有具有致畸、致癌、致突变的THMs等有害消毒副产物[1]。随着对THMs危害性研究的深入，引起了对其它消毒副产物的研究。至今已知的消毒副产物已经有500种以上，但是绝大多数的浓度只有微克/升(μg/L)级，且许多消毒副产物未作进一步的研究。在大量的消毒副产物中，目前集中研究的只有三卤甲烷、卤乙酸、卤乙腈、卤代酮、卤代醛、卤代酚等20余种，其中对于THMs的致癌性已有共识，其它大部分具有一般毒性，部分具有致突性。THMs等卤化有机物的产生主要是水体中的有机物与氯作用的结果，而城市生活污水中含有大量的有机物，经氯消毒后，会生成卤化有机物等消毒副产物，随污水进入地面水体，污染水源，并对鱼类等水生生物产生毒害作用。
  为了避免有害消毒副产物的产生，采取的主要途径有：(1) 预处理去除三卤甲烷前驱物(主要是富里酸和腐殖酸)；(2) 采用代用消毒剂或消毒方法，近年来对用臭氧、二氧化氯和氯胺代替氯为消毒剂进行了大量的研究。
2. 臭氧消毒
   臭氧是强氧化剂，臭氧化和氯化一样，既起消毒的作用，也起氧化作用，但是臭氧的消毒能力和氧化性都比氯强，能氧化水中的有机物，并能杀死病毒、芽孢及细菌。臭氧都是在现场用空气或纯氧通过臭氧发生器制取，产率分别为1%-3%和2%-6%。
    臭氧作为消毒剂的历史几乎和氯一样长，1906年法国尼斯的水厂首次使用臭氧对饮用水进行消毒，美国的工程师于20世纪70年代初开始用臭氧代替氯消毒污水。根据目前的研究可以发现：(1) 臭氧消毒反应迅速，杀菌效率高，同时能有效地去除水中残留有机物、色、嗅、味等，受PH值、温度的影响很小。(2) 臭氧能够减少水中THMs等卤代烷类消毒副产物的生成量。(3) 臭氧消毒可以降低水中总有机卤化物的浓度。
  虽然臭氧消毒本身不产生卤代烷和总有机卤，但是生成的其他消毒副产物如醛、酮、醇等若经氯化，会产生三卤甲烷。据报道，在世界各种水体中已检测出的有机化合物共有2221种。臭氧能和多种有机物反应，生成一系列中间产物，大体可分为有机副产物和无机副产物两类[2]。有机副产物以甲醛为代表，有报道说甲醛是致癌物质。最受关注的无机副产物是溴酸根，国际癌研究部门(IARC)将溴酸根分类为致癌性2B，即可能致癌物。因为臭氧在水中的溶解度极小，且易分解、稳定性差，几乎没有残余消毒能力，所以普遍将臭氧与其它消毒剂联合使用作为控制THMs等有害消毒副产物的优选方法。据1982年的报道，全世界采用臭氧化处理的水厂在1100座以上，其中用臭氧做唯一消毒剂的，除欧洲有少数外，美国和加拿大仅各有一座，其它都辅以氯或氯胺消毒，以保证水中的剩余消毒剂。另外由于臭氧稳定性差容易分解为氧气，故不能瓶装贮存和运输，必须现场制备及时使用，设备投资大，电耗大，成本较高；运行管理比较复杂。
3. 二氧化氯消毒
  二氧化氯也是一种强氧化剂，其氧化能力是氯的2.5倍，其氧化电位为1.73消毒能力仅次于臭氧，高于氯。1944年，美国的尼亚加拉大瀑布水厂为消除藻类繁殖所产生的气味，率先采用二氧化氯消毒饮用水获得成功。二十世纪七十年代逐渐作为常用消毒剂，欧美许多国家将二氧化氯用于各种水处理。试验表明，二氧化氯在控制THMs的形成和减少总有机卤方面，与氯相比具有优越性，二氧化氯与水中的腐殖酸和富里酸等腐殖质都不会生成THMs，即使在饮水消毒过程中，投加少量的二氧化氯，也能有效地抑制THMs的生成。二氧化氯是广谱型消毒剂，对水中的病原微生物包括病毒、芽孢、真菌、致病菌及肉毒杆菌均有很高的灭活效果，有剩余消毒能力，二氧化氯对孢子和病毒的灭活作用均比氯有效，并且在高PH值与含氨的水中灭菌效果不受影响。另外，二氧化氯去除水中的色度、嗅、味的能力也较强。
制备二氧化氯的起始原料有氯酸钠和亚氯酸钠，具体选用取决于二氧化氯的使用量。在水处理领域，二氧化氯的使用量一般不大，一般都由亚氯酸钠与氯反应制备，其反应式为：
   因亚氯酸钠不能贮存，必须现场制取及时使用，且亚氯酸钠价格昂贵，成本较高。当反应不完全时，自由性氯同样会与有机物反应，有可能生成THMs。加入到水中的二氧化氯有50～70%转变为ClO2-和ClO3-，很多实验表明ClO2-和ClO3-对红细胞有损害[3]，可引起高铁血红蛋白血症，对碘的吸收代谢有干扰，还会使血液胆固醇升高。
氧化不彻底
C102 氧化性虽然很强，但处理能力也存在局限性。它不与无机酸反应，也不与 氨 、溴化物和碳氢化合物反应，不能分解六氰酸铁盐和六氰酸钴盐放出 CN﹣ 。 它氧化有机物也有选择性，在通常水处理条件下，C102不易氧化醇、醛、 酮 、 伯胺、有机氯农药、尿素和阳离子表面活性剂等有机化合物，导致污染物去除不彻底。
4. 氯胺消毒
    氯胺消毒比氯消毒有以下三个优点[4]：(1) 减少了消毒过程中THMs的产量；(2) 可以维持较长时间，能有效地控制水中残余细菌繁殖；(3) 避免游离性余氯过高时产生的臭味。氯胺消毒一般是先加氨，充分混合后再加氯。若先加氯后加氨，则难以控制产生THMs的浓度。另外，如果加氯很久后才加氨，就会变成以自由性余氯为主要消毒剂，氯胺为辅助消毒剂的情况。氯胺消毒的缺点是：需要较长的接触时间；由于需加氨从而使操作复杂。氯胺的杀菌效果差，不宜单独作为饮用水的消毒剂使用。但若将其与氯结合使用，既可以保证消毒效果，又可以减少三卤甲烷的产生，且可以在延长配水管网中的作用时间。
   上述水处理中常用的四种消毒剂中，臭氧的杀菌能力最高，但是臭氧本身极易分解，消毒无持久性；二氧化氯既有相当强的杀菌能力，又具有相当好的持久性；氯对细菌有很强的灭活能力，但对病毒的灭活能力差，对芽孢无灭活能力；氯胺虽然持久性最强，但杀菌作用不如氯，一般不作单一的消毒剂。研究表明：在PH6～9时，四种消毒剂灭活效率的优先次序为：臭氧>二氧化氯>氯>氯胺；而稳定性的优先次序则为：氯胺>二氧化氯>氯>臭氧。
5. 紫外线消毒
   虽然传统的化学消毒方法在给水和污水处理中被普遍采用，但是由于向水中投加化学消毒剂或多或少会产生有害的消毒副产物，广大水处理界的人士把目光集中到紫外线消毒法上。
   根据生物效应的不同，将紫外线按照波长划分为四个部分[5]：A波段(UV—A)，又称为黑斑效应紫外线，波长范围为400nm~320nm；B波段(UV—B)，又称为红斑效应紫外线，波长范围为320nm~275nm；C波段(UV—C)，又称为灭菌紫外线，波长范围为275nm~200nm；D波段(UV—D)，又称为真空紫外线，波长范围为200nm~10nm。水消毒主要采用的是C波段紫外线，即C波段紫外线会使细菌、病毒、芽孢以及其它病原菌的DNA丧失活性，从而破坏它们的复制和传播疾病的能力。
    大量的研究和实验证明，紫外线对水的消毒灭菌主要是通过紫外线对微生物的辐射，生物体内的核酸吸收了紫外线的光能，损伤和破坏了核酸的功能使微生物致死，从而达到消毒的目的。生命科学揭示了核酸是一切生命体的最基本物质和生命基础。核酸是一种生物高分子化合物，是由许多个不同的核苷酸通过磷酸二脂键连接而成。核酸根据组成的不同，分为核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)两大类，其共同点是由磷酸二酯键按嘌呤与嘧啶碱基配对的原则而连接起来的多核苷酸链。核酸存在于一切生物的细胞内，对生物的新陈代谢、遗传、变异等生命过程起着决定性作用。微生物受到了紫外线辐射，吸收了紫外线的能量，实际是核酸吸收了紫外线的能量。DNA和RNA对紫外线的吸收光谱范围为240nm~280nm，对波长260nm的吸收达到最大值。紫外线能够改变DNA和RNA中的含氮杂环，以导致形成新的键结分子。紫外线对核酸的作用可导致键和链的断裂、股间交联和形成光化产物等[6]。二聚体的形成破坏了嘧啶与嘌呤的正常配对，改变了DNA 的生物学活性，使微生物自身不能复制，这就是微生物最重要的紫外线损伤，也是致死性损伤。大量研究证实，嘧啶二聚体的增加与细菌死亡率有直接的正比关系。
     紫外线一般由传统的低压汞灯制取，但是现在也有一些地方使用高强度低压汞灯和中压汞灯，对于脉冲紫外灯也有大量的研究文献。不论哪一种紫外灯都是基于相同的物理现象，由荧光灯内汞等离子区放电时释放出电磁射线。
      紫外线消毒法由自身的工艺原理决定其与化学消毒法相比具有如下缺点：紫外线的灭菌作用只在其辐照期间有效，所以被处理的水一旦离开消毒器就不具有残余的消毒能力，容易遭受二次污染，并且既使一个细菌未被灭活而进入后续系统，就无法阻止其粘附在下游管道表面并繁衍后代；只有吸收紫外线的微生物才会被灭活，因此对于悬浮固体很多水质较差的水例如污水，由于悬浮固体可以庇护微生物使其免遭伤害，消毒效果很难保证；细菌细胞在紫外线消毒器中并没有被去除，而是被转变为发热原，被杀死的微生物和其它污染物一道成为生存下来的细菌的食物。但是紫外线消毒法同时具有很多化学法无法替代的优点：在一些产业中例如水产养殖和食品工业等，不需要化学消毒剂的持续性，否则会由于化学药剂的影响造成水生物死亡﹑食品中产生嗅味等副作用，况且氯化消毒会形成三卤甲烷等有害的消毒副产物；在一些生物技术例如发酵中，需要对水进行消毒后接种工艺需要的菌种，这样持续性的消毒效果显然是不需要的；在循环水系统中，经常使用氯消毒会造成腐蚀问题，例如游泳池，还有在石油开采的地下水回灌中，如果采用化学药剂消毒，细菌容易产生抗药性而在土壤中继续繁殖从而堵塞地层，形成二次污染；消毒速度快﹑效率高﹑占地面积小；设备操作简单，便于运行管理和实现自动化等，近年来用于水处理的紫外线消毒设备逐渐得到广泛的应用。

梦岩

目前，我国给水中应用的氧化消毒剂以液氯为主。但随着源水污染的变化，废水中各种有机物的含量有所增加，运用液氯消毒会产生氯代有机物，其中有的产物具有致突变作用。为满足人们对水质要求的不断提高，寻求能替代氯的更安全而经济的新型氧化消毒剂，成为今后给水处理的一个发展方向。其中，较有前途的是二氧化氯（ClO2）和臭氧（O3）。
1.二氧化氯（ClO2）
1.1 二氧化氯的应用
　　十九世纪初，美国科学家Dary H.发现了ClO2气体。二十世纪40年代，二氧化氯开始应用于食品加工的杀菌消毒，造纸的漂白和水的净化处理等。由于二氧化氯不会与有机物反应而生成THMs，所以在饮用水处理中应用越来越广泛。1983年，美国国家环保局（EPA）提出饮用水中三氯甲烷含量必需低于0.1mg/L，并推荐使用ClO2消毒。二氧化氯消毒的安全性被世界卫生组织（WHO）列为A1级，被认定为氯系消毒剂最理想的更新换代产品。目前，美国和欧洲已有上千家水厂采用ClO2消毒；我国则多用于造纸、纺织等行业，并逐步应用于自来水厂。
　　在给水处理中，ClO2不仅可以作为高效的消毒剂，还可考虑投加在原水、沉淀池前或滤池前，进行预氧化或中间氧化，以控制嗅味（尤其是氯酚或藻类副产物嗅味等），防止微生物滋长，加强混凝过滤；也可用于去除水中的铁、锰和色度。另外，欧洲一些国家将ClO2 、O3即Cl2结合起来用于饮用水处理，取得了较好的效果。
1.2 二氧化氯的物理性质
　　二氧化氯（ClO2）常温（20℃）下是一种黄绿色的气体，具有与氯气、臭氧类似的刺激性气味，分子量67.45，比空气重，熔点-59℃，沸点11℃。
　　ClO2极易溶于水而不与水反应，22℃时溶解度约为氯的5倍，达2.9g/L。ClO2在水中的溶解度随温度升高而降低。同时二氧化氯分子的电子结构虽是不饱和状态，在水中却不以聚合状态存在，这对ClO2在水中迅速扩散十分有利。但ClO2水溶液易挥发，在较高温度与光照下会生成ClO2-与ClO3-，应避光低温保存。
　　据介绍，ClO2在常温下可压缩成深红色液体，极易挥发，极不稳定，光照、机械碰撞或接触有机物都会发生爆炸；在空气中的体积浓度超过10%或在水中浓度超过30%时也会发生爆炸。不过ClO2溶液浓度在10g/L以下时基本没有爆炸的危险。
　　由于ClO2对压力、温度和光线敏感，不能压缩进行液化储存和运输，只能在使用时现场临时制备。
1.3 二氧化氯的氧化消毒机理
　　作为强氧化剂，ClO2在酸性条件下具有很强的氧化性：
　　　　ClO2 + 4H+ + 5e = Cl- + 2H2O
　　 在水厂pH≈7的中性条件下，
　　　　ClO2 + e = ClO2-
　　　　ClO2- + 2H2O + 4e = Cl - + 4OH-
　　ClO2能将水中少量的S2-、SO32-、NO2-等还原性酸根氧化去除，还可去除水中的Fe2+、Mn2+及重金属离子等。另外，对水中有机物的氧化，Cl2以亲电取代为主，而ClO2以氧化还原为主，能将腐殖酸、富里酸等降解，且降解产物不以三氯甲烷形式存在。
　　ClO2是一种光谱、高效的杀菌消毒剂，实验证实，它对细菌、芽孢、藻类、真菌、病毒等均有良好的杀灭效果。关于ClO2的消毒机理，由多种解释，一般认为ClO2对微生物细胞壁有较好的吸附和穿透作用，能渗透到细胞内部与含巯基（-SH）的酶反应，使之迅速失活，抑制细胞内蛋白质的合成，从而达到将微生物灭活的目的。
　　由于细菌、病毒、真菌都是单细胞的低级微生物，其酶系分布于细胞膜表面，易于受到ClO2攻击而失活。而人和动物细胞中，酶系位于细胞质之中受到系统的保护，ClO2难以和酶直接接触，故其对人和动物的危害较小。
1.4 二氧化氯的氧化消毒特性
　　ClO2¬时较强的氧化剂，氧化水中有机物具有选择性。
　　（1） ClO2¬氧化能力强，其氧化能力是氯的2.5倍，能迅速杀灭水中的病原菌、病毒和藻类（包括芽孢、病毒和蠕虫等）。
　　（2） 与氯不同，ClO2¬消毒性能不受pH值影响。这主要是因为氯消毒靠次氯酸杀菌而二氧化氯则靠自身杀菌。
　　（3） ClO2不与氨或氯胺反应，在含氨高的水中也可以发挥很好的杀菌作用，而使用氯消毒则会受到很大影响。
　　（4） ClO2随水温升高灭活能力加大，从而弥补了因水温升高ClO2在水中溶解度的下降。
　　（5） ClO2的残余量能在管网中持续很长时间，故对病毒、细菌的灭活效果比臭氧和氯更有效。
　　（6） ClO2具有较强的脱色、去味及除铁、锰效果。
　　（7） ClO2消毒只是有选择的与某些有机物进行氧化反应将起降解为含氧基团为主的产物，不产生氯化有机物，所需投加量小，约为氯投加量的40%,且不受水中氨氮的影响。因此，采用ClO2代替氯消毒，可使水中三氯甲烷生成量减少90%。
1.5 二氧化氯的制备及经济性比较
　　ClO2¬的制备方法有化学反应法、电解食盐法、离子交换法等。其中化学法和电解法在生产上应用较多。
1.5.1 化学法
　　化学反应制取ClO2的方法有：
　　（1） 盐酸与亚氯酸钠反应
　　　　5NaClO2 + 4HCl = 5NaCl + 4HCl + 2H2O
　　（2） 盐酸与氯酸钠反应
　　　　2NaClO3 + 4HCl = 2NaCl + 2ClO2 + 2H2O
　　（3） 液气混合反应
　　　　2NaClO2 + Cl2 = 2NaCl + 2ClO2
　　根据方法（3）研制的ClO2发生器，使用时固体亚氯酸钠至于反应器中，以空气稀释的氯气通过反应器，这样可在反应过程中一直保持过量的亚氯酸钠，使全部氯气都参与反应从而避免产物中混入氯气。但由于NaClO2价格昂贵，这种方法的成本与运行费用较高，难以在饮用水处理中推广。
　　目前，一般谈到的化学法制取ClO2指方法（1）。这种方法生产规模较小，设备简单，便于实现自动化操作，适于水处理中生产应用；但碰到的问题同样是NaClO2价格昂贵，且该法ClO2的理论产率只有80%。为此，有公司研制出使用NaClO3和H2SO4反应制取ClO2的二氧化氯发生器，其反应原理是：
　　　　2NaClO3 + 2NaCl + 2H2SO4 = 2ClO2 + Cl2 + 2H2O + 2Na2SO4
　　反应中会产生氯气，用户再根据需要将气体纯化，
　　　　2NaClO2 + Cl2 = 2NaCl + 2ClO2
　　据称该种发生器产生的混合气体中ClO2占70%，其余30%为Cl2。使用纯化器后ClO2的含量可达95%。该发生器价格不到相同规格电解法发生器的1/2，比使用NaClO2的发生器价格还低。设备可以连续运转，也可以间歇使用，发生器可调范围大。同时，NaClO3价格低廉，只有NaClO2价格的十分之一，运行费用较低，有一定的竞争力。
1.5.2 电解法
　　电解NaCl溶液生产ClO2以食盐为原料，采用隔膜电解工艺，在阳极室注入饱和食盐水，阴极室加入自来水，接通电源后使离子定向迁移，从而在阳极室及中性电极周围产生ClO2、O3、H2O2、Cl2等混合气体。生产中可以通过降低电解温度，控制盐水流量，增加阳极室ClO3-含量等方法提高ClO2产率。产生的混合气体ClO2仅占10%左右，除了O3、H2O2外，大部分是氯气。这就无法避免液氯消毒的缺点。同时ClO2含量也难以精确计算，设备复杂，易损坏部件价格昂贵，运行维护困难。但目前国内仍多用此法。
　　也有报道称电解法可生产一种以ClO2为主的复合消毒剂，其成分ClO2占37%，Cl2占27%，O3占15%，H2O2占10%，其它占11%。由于氧化作用速度O3> ClO2> Cl2，所以O3 和ClO2首先降水中的有机物氧化分解，并进行消毒，而27%的Cl2可保证水中足够的余氯。这对快速氧化和杀灭水中微生物及稳定水质都有很好的效果。
　　另外，曾有液体稳定性ClO2、固体稳定性ClO2的研究报道。根据有关资料，投加10mg/L的液氯进行消毒，药剂成本约0.022元/吨水；利用HCl和NaClO2制取的ClO2按0.5mg/L投加，吨水消毒成本约0.02元。而采用液体稳定性二氧化氯和固体稳定性二氧化氯消毒，药剂成本分别为每吨水0.35元和0.12元（投加量0.5mg/L），显然经济性较差。
1.6 使用二氧化氯存在的问题
　　ClO2加入水中后，会有50%～70%转变为ClO2-与ClO3-。很多实验表明ClO2-、ClO3-对血红细胞有损害，对碘的吸收代谢有干扰，还会使血液中胆固醇升高。美国EPA建议二氧化氯消毒时残余氧化剂总量（ClO2＋ClO2-＋ClO3-）<1.0mg/L，使对正常人群健康不致有影响。而实际应用中ClO2的剂量都控制在0.5mg/L以下。
　　ClO2氧化分解有机物具有较强的选择性。它能氧化去除水中的Fe2+、Mn2+、氰化物、酚等；能氧化硫醇、仲胺和叔胺，消除水中的不愉快气味，却不易氧化醇、醛、酮、伯胺等有机物，导致去除不彻底。
　　二氧化氯性质比较活泼，易爆炸，且其本身也有毒性。因此在使用ClO2时要十分注意安全。一般在ClO2制备系统中应严格控制原料稀释浓度，防止误操作并应建立相应安全措施。ClO2储存要低温避光；ClO2车间禁用火种，设良好的通风换气设备。
2. 臭氧（O3）
2.1 臭氧的应用
　　1840年瑞士化学家Schōnbein证实了臭氧的存在。1886年法国人Meritenus发现臭氧具有杀菌作用。1893年荷兰首先将臭氧应用于水的消毒处理。1906年法国的Nice城将臭氧用于大规模净水厂的水处理，至今已有近百年历史。
　　臭氧氧化能力强，用于消毒杀菌杀伤力大，速度快；臭氧可氧化溶解性铁、锰，形成高价沉淀物，使之易于去除；可将氰化物、酚等有毒有害物质氧化为无害物质；可氧化致嗅和致色物质，从而减少嗅味，降低色度；可将生物难分解的大分子有机物氧化分解为中小分子量有机物，使之易于生物降解；使用臭氧预处理，还可以起到微絮凝作用，提高出水水质；应用臭氧，不会在处理过程中产生有害的三致物质。
　　目前，世界上有上千家水厂使用臭氧进行处理、消毒。在欧洲主要城市已把臭氧作为去除水中污染的一种主要手段用于饮用水的深度净化。20世纪70年代初以来，许多国家还对臭氧应用于城市污水、工业废水、循环冷却水处理进行了研究并有很多成功的例子。70年代中期开始，我国也开始了利用臭氧氧化工艺处理受污染饮用水水源的试验研究工作。现在国内已有数十家水厂应用于实际生产。
2.2 臭氧的物理性质
　　O3是一种具有特殊的刺激性气味的不稳定气体，常温下为浅蓝色，液态呈深蓝色。O3是常用氧化剂中氧化能力最强的，在水中的氧化还原电位为2.07V，而氯为1.36V，二氧化氯为1.50V。另外，O3具有较强腐蚀性。
　　O3在空气中会慢慢自行分解为O2，同时放出大量的热量，当其浓度超过25%时，很容易爆炸。但一般臭氧化空气中O3的浓度不超过10%，不会发生爆炸。
　　在标准压力和温度下，纯臭氧的溶解度比氧大10倍，比空气大25倍。0℃时，纯臭氧在水中的溶解度可达1.371g/L。O3在水中不稳定，在含杂质的水溶液中迅速分解为O2，并产生氧化能力极强的单原子氧（O）和羟基（OH）等具有极强灭菌作用的物质。其中羟基的氧化还原电位为2.80V。20℃时，O3在自来水中的半衰期约为20分钟。
2.3 臭氧的氧化消毒机理
　　O3溶于水后会发生两种反应：一种是直接氧化，反应速度慢，选择性高，易与苯酚等芳香族化合物及乙醇、胺等反应。另一种是O3分解产生羟基自由基从而引发的链反应，此反应还会产生十分活泼的、具有强氧化能力的单原子氧（O），可瞬时分解水中有机物质、细菌和微生物。
　　　　O3 → O2 +（O）
　　　　（O）+ H2O →2OH
　　羟基是强氧化剂、催化剂，引起的连锁反应可使水中有机物充分降解。
　　当溶液pH值高于7时，O3自分解加剧，自由基型反应占主导地位，这种反应速度快，选择性低。
　　由上述机理可知，O3在水处理中能氧化水中的多数有机物使之降解，并能氧化酚、氨氮、铁、锰等无机还原物质。此外，由于O3具有很高的氧化还原电位，能破坏或分解细菌的细胞壁，容易通过微生物细胞膜迅速扩散到细胞内并氧化其中的酶等有机物；或破坏其细胞膜、组织结构的蛋白质、核糖核酸等从而导致细胞死亡。因此，O3能够除藻杀菌，对病毒、芽孢等生命力较强的微生物也能起到很好的灭活作用。
2.4 臭氧的氧化消毒特性
　　（1） O3作为高效的无二次污染的氧化剂，是常用氧化剂中氧化能力最强的（O3>ClO2>Cl2>NH2Cl），其氧化能力是氯的2倍，杀菌能力是氯的数百倍，能够氧化分解水中的有机物，氧化去除无机还原物质，能极迅速地杀灭水中的细菌、藻类、病原体等。
　　（2） O3消毒受pH值、水温及水中含氨量影响较小，但也有一定的选择性，如绿霉菌、青霉菌等对O3具有抗药性，须较长时间才能杀死。O3用于饮用水消毒时，水的浊度、色度对消毒灭菌效果有影响，将有相当一部分O3被用于无机物和有机物的氧化分解上。
　　（3） O3去除微生物、水草、藻类等有机物产生的嗅、味，效果良好，脱色能力比Cl2和ClO2更为有效和迅速。
　　（4） 投加O3能改变小粒径颗粒表面电荷的性质和大小，使带电的小颗粒聚集；同时O3氧化溶解性有机物的过程中，还存在“微絮凝作用”，对提高混凝效果有一定作用。
　　（5） O3消毒效果好，剂量小，作用快，不产生三氯甲烷等有害物质，同时还可使水具有较好的感官指标。O3对一些顽强病毒的灭活作用远远高于氯，但水中O3分解速度快，无法维持管网中有一定量的剩余消毒剂水平，故通常在O3消毒后的水中投加少量的氯系消毒剂。
　　（6） O3能将水中不易降解的大分子有机物氧化分解为小分子有机物，并向水中充氧使水中溶解氧增加，为后续处理（特别是生物处理）提供了更好的条件。但从经济上考虑，O3投加量不可能太高，所以氧化并不彻底，如果后续工艺处理不当，也会产生三卤甲烷等有害物质。
　　（7） 在水处理过程中，应尽量不要生成新的三卤甲烷物质，因为三卤甲烷一旦形成，O3也很难将其氧化去除。
2.5 臭氧的制备及经济性分析
　　生产O3的方法有无声放电法、放射法、紫外线法、电解法等。在实际净水厂应用中都采用无声放电法。
　　使氧气（O2&not;）转变O3，首先需要有很大的能量将O—O键裂解为氧原子。无声放电就是利用高速电子来轰击氧气，使其分解成氧原子：
　　　　O2 ＝ 2O
　　离解后的氧原子有些合成臭氧：
　　　　3O ＝ O3
　　有些重新合成为氧气，有些则和氧气合成为O3：
　　　　O + O2 ＝ O3
　　上述反应都是可逆的，生成的O3也会分解成为氧原子活氧气。所以，通过放电区域的氧气中只有一部分能够变成O3，因此生产出来的O3通常指含一定浓度O3的空气，称为臭氧化空气，并非纯臭氧气。
　　每生产1千克O3理论上需要耗能0.836kW&#8226;h；而用空气生产O3时，只有4～6%的电能作了有效功，实际每千克O3耗电15～20kW&#8226;h。用纯氧气生产O3的电耗大约可降低一半左右。
　　根据目前的技术水平，O3的生产原料分为空气、纯氧气、液氧三种。
　　采用液氧一般适用于中小规模（臭氧量<50kg/h）。采用变压吸附法或负压吸附法现场制取纯氧，适用于臭氧量>50kg/h的规模。利用干燥空气制取O3，获得的臭氧浓度一般在1～3%；而利用纯氧或液氧生产的臭氧浓度可达10%左右，而且空气制取O3的电耗约为另外两种方法的2倍。
　　据有关报道，利用干燥空气、现场制纯氧、购买液氧三种方法制取O3，每千克O3的生产成本分别约为16.0元、12.0元和17.3元。可见现场制取纯氧的办法成本最低。若按投加量5mg/L计，每吨水采用O3的处理成本为0.06元。
　　实际工程中，O3多不单独使用，常与颗粒活性炭联用对饮用水进行深度处理，即臭氧——活性炭水处理工艺，效果良好。对其生产成本进行分析，水厂规模在5～40万吨/天时，因采用臭氧——活性炭工艺而增加的制水成本在0.10～0.15元/吨之间。根据我国各自来水厂的供水状况，从提高水质和人们的生活水平考虑，这种工艺是完全可以接受的。
2.6 使用臭氧存在的问题
　　O3氧化能力很强，但也并非十全十美。应用O3也存在着一些问题，O3化会带来副产物。
　　微污染水源中有机物种类繁多，O3&not;能与有机物反应生成一系列的中间产物。要对其全部进行检测是非常困难的。因此，世界卫生组织（WHO）采用溴酸根和甲醛作为O3副产物的指标。
　　由于经济方面等原因，O3投加量不可能大到将大分子有机物全部无机化；另外，即使过量投加O3，也会有其他物质出现，也不可能使有机物全部矿化，因为O3氧化大多数有机物产生的不完全氧化产物可能阻碍O3的进一步分解，导致O3不可能将这些中间产物完全氧化，如甘油、乙醇、乙酸等。同时，O3不能有效的去除氨氮，对水中有机氯化物无氧化效果。
　　O3处理时与有机物反应生成不饱和醛类、环氧化合物等有毒物质，对人体健康有不良影响。如果水中含有较多的溴离子，O3会将其氧化为次溴酸。次溴酸与卤化消毒副产物的前体物反应，会产生溴仿和其它溴化消毒副产物。溴离子还能被进一步氧化为溴酸盐离子，从而导致出水呈致突变阳性。臭氧化后水中可同化有机碳（AOC）上升，可能会造成水中细菌的再度繁殖。为了维持管网中有足量的剩余消毒剂，在臭氧处理后再加氯或氯胺处理会分别生成三氯硝基甲烷和氯化氰，成为新的消毒副产物，其毒性现尚不清楚。对某些农药，O3氧化后的产物可能更有害。
　　总体上说，虽然应用O3时有副产物生成，但一般情况下浓度不高，毒性问题也不严重。根据目前的研究，无论在副产物的生成量和毒性，还是在出水的致突变活性方面，O3都比Cl2和ClO2理想。
结　论
　　1.ClO2和O3都是高效的氧化消毒剂, 其氧化消毒能力受pH值及水中氨氮的影响均较小，消毒都不会产生三氯甲烷，，是液氯消毒的理想替代产品，。
　　2. ClO2比O3具有更高的稳定性，同时又比氯具有更强的消毒能力；但氧化能力比O3差。但用臭氧消毒时，为了维持管网中的持续消毒能力，需要采用氯、氯胺、二氧化氯等作为辅助消毒剂。
　　3. 为避免生成三卤甲烷难以去除，在原水腐殖质、藻类、酚含量高的水厂，建议使用ClO2或O3进行预处理。
　　4. 水处理中采用O3要比采用ClO2成本略高，但从水质来讲，采用臭氧——活性炭工艺要比采用ClO2好。就经济水平而言，这两种改进水质的方法都是可以接受的，各水厂可以根据具体情况采用相应的的措施。
　　5. 由于ClO2和O3氧化能力都很强，并都具有毒性和腐蚀性，在使用中宜注意安全防护措施。
二氧化氯和液氯在水处理应用领域的对比
本文出自: 水世界网 作者: sbnuiau123 点击率: 92
首先，我们来了解液氯和二氧化氯。液氯用于饮用水消毒已有近百年历史。液氯消毒具有余氯的持续消毒作用，试剂价格较低、操作方便，氯气本身有毒，使用时必须注意安全，防止泄漏。饮用水氯消毒产生卤仿已引起国内外学者强烈关注，我国规定氯仿小于60ug/L，我们对全国24个大城市自来水厂的卤仿进行了全面调查和研究，通过这些研究对减少和控制饮用水氯消毒中氯仿的形成具有重要理论意义和实用价值。但是欲彻底控制饮水消毒中氯仿等有机卤代物的形成，则必须用优于液氯的消毒剂替代。
自从CLO2作为一种消毒剂用于水处理工艺以来，效果显著。CLO2在水中不水解，在较宽PH值范围内（PH=6-9）是稳定的，它还具有强氧化性，CLO2具有很强的反应活性和氧化能力，如果以CL2的氧化能力为100%；则几种物质的氧化能力强弱次序为CLO2（263）＞H2O2（209）＞Naclo2(157)＞KmnO4＞CL2(100)＞Naocl(93)＞Na2o2(91),从上可以看出，CLO2作为氧化剂和消毒剂具有明显的优势，二氧化氯消毒是液氯的2.63倍。二氧化氯作为饮用水消毒剂其优点有：
（1）CLO2在失活病毒、隐孢子虫和贾第虫方面比CL2更有效；
（2）CLO2不形成氯仿等有机卤代物；
（3）CLO2杀菌特性几乎不受PH影响，且杀菌效果优于CL2；
（4）CLO2可用于控制藻类、腐败植物和酚类化合物产生的嗅和味问题；
（5）CLO2氧化铁、锰、硫化物、氰化物、亚硝酸盐以及许多有机物；
（6）CLO2在水中的剩余量，将延长或保证管网水中的消毒作用；
（7）CLO2不与氨反应，也不与溴化物反应形成溴或溴酸盐；
（8）CLO2在减少杀灭斑贻方面是有效的；
而用液氯消毒时，有机物高时会产生有机氧化物，尤其在水源有机污染而采用拆点投加时；结合氯消毒时产生氯酚味。
下面我们对两者运行成本，设备投资及二氧化氯发生器和加氯机（全套）功能特点、安全性作全面的对比：
一、运行成本
CL2作为消毒剂，作为水处理用适应在液氯供应方便的地点，运输费用高，而制取CLO2，原料是NaCLO3和HCL，易买、运输方便、费用也较低。现在对10000m3/d给水处理厂作为如下比较见表I
消毒剂        投加量        价格（元）        备注

CLO2        10kg        120.00        水质一样都以最大投加量计
                       

从表I可以看出，两种消毒剂处理水价格一样。
二、设备投资
以10000m3/d给水处理厂计，制取CLO2消毒剂和制取CL2消毒剂两者设备都用中低档产品；制取CLO2消毒剂选用QLB-1000发生器1套，共计：63800.00元
制取CL2消毒剂所需设备明细：
序号        名称        规格        数量        价格（元）        备注
1        液氯瓶        ф800L、L2020
容重1000        2个        7200.00        1备1用
2        单轨吊车        2T        1套        10000.00        包括轨道等
3        电瓶车        2T                50000.00       
4        通风设备、磅秤、淋浴器等                        15000.00       
5        加氯机        10kg/d真空加氯机        5台        45000.00        1备4用
6        其它                        10000.00       

若不用电瓶车，费用全套至少87200元，若用电瓶车则为127200元，从设备看，制取CLO2消毒剂的设备投资更低。CLO2发生器占地少，不需要其它防犯措施，而CL2加氯机占地大，还必须配防毒面具等防范措施，费用更多。


三、两者设备功能特点
以10000m3/d给水处理厂计,CLO2选用QLB-1000型发生器，其功能特点：
1、微电脑控制，触摸式面板，数码显示；
2、可根据水质、水量、余氯定量投加消毒剂；
3、供料系统采用进口名牌计量泵计量准确，稳定可靠；
4、自动恒温控制，保持55℃的反应温度；
5、具有缺水、欠压、超温报警保护功能；
6、可与水处理抽送设备连锁，实现半自动控制；
7、反应系统采用进口耐腐蚀材料制成，使用寿命长；
8、原料转化率高；
9、设备投资少；维护简单，操作方便。
CL2选用10kg/d加氯机5台，4用1备；
1、除大多数用户认同操作方便计量校准外；配制相对复杂，易泄漏自动化程度低，管理不便；
2、液氯气化成氯气的过程需要监测，如自动计量或用磅秤。
四、安全性
CLO2发生器组成：它是由供料系统、反应系统、控制系统、加热系统吸热系统、安全系统为一体的；
CLO2是在发生器内部完成，CLO2发生器是以氯酸钠和盐酸为原料，采用多级微分和负压曝气新工艺，安全可靠、维护简单、操作方便；而CL2设备从组成看，它是由液氯瓶、蒸发器、加氯机及管路组成，虽然说，组成简单，但定期要更换液氯瓶，这样会带来泄漏等安全隐患，故为什么要配备防毒面具及淋浴器等措施。
总之，CLO2和CL2比较，无论从本身的清毒作用，还是从设备投资、功能特点、安全性等CLO2都具有优越性，现在各国各地都把CLO2消毒剂作为水处理首选，这也是根本所在。我公司同其它CLO2发生器生产厂家都在推广此项目，目的只有一个让生命之源更清更蓝。

紫外线消毒、臭氧、二氧化氯技术比较
本文出自: 水世界网 作者: sbnuiau123 点击率: 80
目前采用的消毒技术主要有：液氯、 臭氧、二氧化氯、紫外线。由于液氯消毒带来的二次污染、以及余氯对人体的刺激使得没有类似问题的其它消毒方法得到应用。其中，臭氧、紫外线和二氧化氯是新兴的最为重要的消毒方法。各种消毒杀菌方法的效果和优缺点的比较如表所示。
项目        液氯        二氧化氯        紫外线        臭氧
需要处理时间        10~30 分钟        比液氯稍快        最小        5~10 分钟
对细菌的有效性        有        有        有        有
对病毒的有效性        有一些        有一些        有一些        有
设备投资        最低        比液氯高，比其它方法低许多        比臭氧高        液氯的 5 倍
运行费用        最低        比液氯高，比其他方法稍低        与臭氧类似        比液氯高
优点        1、
价廉
2、
技术成熟
3、
有保护性余氯
4、
有持续杀菌的能力        1、
价廉
2、
可现场制造，技术成熟
3、
有持续杀菌能力        杀菌效应快        1、
除色臭味快
2、
广谱杀菌消毒，消毒效率是氯消毒的 15 倍
3、
无二次污染
缺点        1、
对病毒无效
2、
其氧化性对人体有害
3、
有刺激性气味并损害人体皮肤        1、
对病毒无效
2、
气态的二氧化氯是剧毒的化合物，对人体有害，且与液氯一样会有致癌的二次污染物的产生        1 、价格贵
2 、无持续杀菌能力
3 、对水的前处理要求高
4 、穿透力弱        1、
价格贵
2、
无持续杀菌能力
3、
安全要求高
适合类型        所有类型的污水处理或给水处理        1 、所有类型的污水处理
2 、所有类型的给水处理
        简单空气杀菌、医院废水、饮料生产用水、污水处理排放        1、
适合所有场合水处理的杀菌和消毒
2、空气消毒

3、器械表面消毒

通过上表可以看出，在消毒杀菌的有效性方面，臭氧与紫外线差不多，但臭氧的应用范围要比紫外线广泛。在设备投资和运行费用方面，臭氧≈紫外线>二氧化氯>液氯。但根据对各种消毒方法的总体评价，臭氧是一种非常好杀菌消毒的方法。

梦岩

浅析次氯酸钠消毒液在净水处理中的应用
沈顺东1 史建榕2
(1上海I—J诺环境科技有限公司，上海市，2000921；2上海铁建实业有限责任公司，上海市，200333)
摘要：通过分析某些铁路给水站的混凝效果不佳的原因和次氯酸钠消毒液的性质，提出采用投加次氯酸钠消毒液的办法以提高原水的碱度，从而促进絮凝，同时也能强化固有的消毒作用．
关键词：次氯酸钠消毒液碱混凝净水处理
1 前言
笔者有幸于2007年参加了由上海同诺环境科技有限公司牵头组织的对铁路部分沿线小给水站水处理设备改造的课题小组，并将改造工程中的一些经验、做法进行了总结，希挈对其他类似的给水站改造提供一些借鉴。
南昌铁路局永安给水站的水源取自河水，该给水站设有混凝．沉淀一过滤净水工艺，混凝剂采用硫酸铝或碱式氯化铝。由于原水碱度不够，混凝效果差，永安给水站在投加混凝剂的同时投加碱。为了提高混凝效果而投加碱的工程实践很常见。在铁路给水站中还有武汉铁路局的胡家营给水站、六里坪给水站等。
铁路给水站的产水量一般都很小，设有混凝一沉淀．过滤净水工艺的小型给水站的产水量一般在1000～5000m3／h。在这样小规模的给水站，增加一套投加碱的设施系统的话，运行管理比较复杂，明显增加了运行成本。如果确需加碱的话，有没有其它行之有效而又经济、管理方便的办法昵?有，采用此氯酸钠消毒液代替专用的碱液，既消毒，又加碱。
2水的pH值和碱度对混凝效果的影响
硫酸铝、氯化铁必须水解以后才能起絮凝作用， 化学反应式①、②是在中性条件的主要水解形式：

从水解反应式可知，铝盐、铁盐类混凝剂的水解反应，需要消耗水中的OH。，而产生H+。当原水中碱度不足或混凝剂投加过量时，水的pH值大幅下降以至于影响混凝剂继续水解，从而影响混凝效果。高分子混凝剂受PH值的影响相对较小，碱式氯化铝在生产制备过程已发生过水解反应，所以它对碱度的适应性强。但是，低盐摹度的高分子混凝剂仍然需要一定的碱度。偏远的铁路沿线给水站，一般是每半年或一年集中购置一次混凝剂，为了便于储存，往往购置固体混凝剂。如果碱式氯化铝存储时间太长、存储方式不当，产品的盐基度会逐步降低，这样势必会影响其对碱度的适应性。理论上，混凝剂去除浊度的适宜pH范围是6．5～7．5，而在大量工程实践中发现，弱碱性的原水更易混凝，效果好一些。通过多次检测试验，永安、胡家营和六里坪给水站的水源水的pH值基本稳定在7左右，时常呈弱酸性，采用硫酸铝和碱式氯化铝的絮凝效果都不太理想，适当增加碱度后，能大大提高其絮凝速度和效果。
3 次氯酸钠消毒液的性质与作用
次氯酸钠(NaOCI)是用发生器的钛阳极电解食盐水而得，反应如下：

次氯酸钠在水中水解。反应如下：

从上述反应式③和④来看，次氯酸钠消毒液呈碱性。次氯酸钠消毒液起消毒作用的是HOCI，当HOCI逐渐因杀菌而消耗后，反应式④向右进行，能够提供更多的碱度；当消毒液中的OH一逐步减少时，反应式④也向右进行，能够产生更多的HOCI，有利于消毒。可见，当混凝剂和次氯酸钠消毒液在水中混合，次氯酸钠消毒液的OH一中和混凝剂水解产生的H+，化学式①、②、④所示的水解反应将同时向右进行，水解充分，同时促进混凝、强化消毒。也就是蜕，次氯酸钠消毒液具有消毒作用，同时还能提供碱度，促进混凝。总反应式如下：

次氯酸钠消毒液用于消毒的有效成份是HOCI，而HOCI在水中离解，反应如下：

HOCI由于受水中菜些杂质或光线的影响，会产生分解，反应如下：

反应⑦、⑧会降低水的碱度，但如果HOCI因杀菌迅速被消耗掉，或者在消毒液中的碱度很快被利用，则这种影响就微乎其微。
4次氯酸钠消毒液的投加量及影响
如果仅考虑消毒，一定程度的过量投加次氯酸钠消毒液不会造成恶果，但要考虑混凝效果时，则不能过量投加，否则，形成的AI(OH)3沉淀会因为原水碱度过高而溶解为负离子AI(OH)4+，从而恶化混凝效果。消毒液的投加量与原水、絮凝剂和消毒液的碱度有关。
根据化学反应式⑤、⑥，考虑到原水碱度，消毒液的投加量可按下式估算：

实践中需要试验确定具体的投加量，既要保证混凝效果，还要考虑消毒效果。如果采取盐基度较低的碱式氯化铝，适当过量投加投加次氯酸钠消毒液，一般不会影响混凝效果，所以，在试验确定投加量时，完全可以做到既保证消毒又提供足够的碱度。
5 次氯酸钠消毒液的投加
消毒液与混凝剂的投加次序有以下三种次序：(1)、先投加消毒液，后投加混凝剂。(2)、消毒液和混凝剂同时投加；(3)、先投加混凝剂，后投加消毒液。这里讨论投加消毒液的主要目的是为了促进混凝，所以，消毒液与混凝剂的投加次序必须以促进混凝为主要目标。是否有利予混凝要看混凝剂是否可以充分水解生成有利于发生絮凝反应的水解产物。依据反应⑤、⑥、⑦、⑧，只有当HOC!因杀菌迅速被消耗掉时，消毒液才能最大限度地提供碱度，所以从理论上讲，应先投加次氯酸钠消毒液，接触消毒一定时间后，再投加混凝剂。在多次的烧杯实验中，笔者发现，只要絮凝时间充分，以上三种投加次序的效果都是一样的。在实际应用中，到底采用哪种次序取决于现场条件和对消毒的要求。
虽然在烧杯试验中发现同时投加次氯酸钠消毒液年u混凝剂，对促进混凝的效果基本是一样的，但实际应用时却不可以将消毒液投加到混凝剂溶液池内直接混合。因为HOCI易分解，这样一来不仅会大大降低消毒作用，提供碱度的能力也降低。笔者做过试验，将消毒液加入到混凝剂溶液池里混合均匀，然后通过混凝剂投加设施与混凝剂同时投加。多次试验，发现结果很不好，有以下三种弊端：一是将消毒液投加到混凝剂溶液池混合，立即产生大量絮体，这是因为消毒液的碱度促使混凝剂在溶液池单即开始絮凝的缘故；二是溶液池内产生的絮体很容易堵塞水射器，影响投加；三是溶液池内产生的絮体在投加设施里高速流动，絮体会破碎，破碎以后难以再次絮凝，从而适得其反。
根据消毒液的性质和试验结果，最好的投加方式是作为预消毒处理，单独建立一套投加设施，先投加消毒液，后投加混凝剂。消毒液先于混凝剂的投加时间依据现场条件确定，尽量越长越好，但在半小时内为宜。如果受条件限制，消毒液和混凝剂的投加也可以共用一个投加点和混合器。
6存在的问题
(1)消毒液的投加量不易掌握。
虽然可以通过估算确定消毒液的投加量，但由于消毒液中NaOCI的含量、原水碱度均容易变化而不易掌握，所以，估算出消毒液的投量只能作为参考值，实际投加量往往需要通过试验来确定。
(2)作为预消毒处理，消毒效果不一定能满足出厂水的水质要求，如果不能满足，只能再设置一套出厂水消毒处理工艺。
(3)需要增设投加设施
由于消毒液不适于在混凝剂溶液池内与混凝剂相混合，需要增设投加设施，增加了运用和维护的工作量。
(4)消毒液不宜长久储存。
消毒液长久储存，NaOCI在水中水解产生的HOCI逐步分解而失去消毒作用，同时碱度也逐步降低，只能现场制备，如果次氯酸钠发生器因故停产，必然同时影响混凝和消毒。
(5)次氯酸钠消毒液产量小
电解法生产次氯酸钠，产量很小，所以不适于大水厂。