隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平逐漸提高，人們對(duì)水質(zhì)的要求也越來(lái)越高。而發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí)，造成環(huán)境污染問(wèn)題也日趨嚴(yán)重。特別是我國(guó)的水環(huán)境狀況仍在惡化，中國(guó)的主要河流有機(jī)污染普遍，主要湖泊富營(yíng)養(yǎng)化嚴(yán)重（1999年環(huán)境狀況公報(bào)）。而我國(guó)目前絕大多數(shù)水廠還是沿用傳統(tǒng)的混合、絮凝、沉淀、過(guò)濾、氯消毒水處理工藝，氯消毒對(duì)去除水中的有機(jī)物效果不理想，還會(huì)產(chǎn)生20多種副產(chǎn)物，包括三鹵甲烷（THMs）等致癌物質(zhì)。有些凈水廠為此增加了深度處理構(gòu)筑物（活性炭吸附技術(shù)）或預(yù)處理構(gòu)筑物（生物預(yù)處理）等，但大都有投資高、占地大的缺點(diǎn)。隨著歐美在水廠和其他行業(yè)廣泛使用二氧化氯，以及國(guó)內(nèi)對(duì)其在消毒方面的認(rèn)識(shí)與研究逐漸加深，二氧化氯正逐步成為氯消毒的替代物。

一．二氧化氯的物理性質(zhì)
二氧化氯（ClO2）氣體是具有和氯相似的刺激性氣體，易溶于水，它的溶解度是氯氣的5倍。二氧化氯水溶液的顏色會(huì)隨濃度的增加由黃綠色轉(zhuǎn)成橙色。它在水中是純粹的溶解狀態(tài)，不與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，所以它的消毒作用受水的PH值影響極小。二氧化氯易揮發(fā)，其液態(tài)和氣態(tài)極不穩(wěn)定，溫度升高、曝光或與有機(jī)質(zhì)接觸均會(huì)發(fā)生爆炸，故通常現(xiàn)場(chǎng)制備的二氧化氯會(huì)即時(shí)使用，并存放于陰涼避光處。二氧化氯溶液濃度在10g/l以下時(shí)，基本沒有爆炸危險(xiǎn)。一般水廠所用二氧化氯很少超過(guò)4g/l，加注量基本為0.1～5mg/l。

二．二氧化氯的消毒滅菌性能
（1）、強(qiáng)力
在常用消毒劑中，相同時(shí)間內(nèi)達(dá)到同樣殺菌效果所需的二氧化氯濃度是的。對(duì)殺滅異養(yǎng)菌所需的二氧化氯濃度僅為氯的1/2。二氧化氯對(duì)地表水中大腸桿菌殺滅效果比氯高出5倍以上。二氧化氯對(duì)孢子的殺滅作用比氯強(qiáng)。

（2）快速、持久
二氧化氯溶于水后，基本不與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，也不以二聚或多聚狀態(tài)存在。它在水中的擴(kuò)散速度與滲透能力都比氯快，特別在低濃度時(shí)更為突出。當(dāng)細(xì)菌濃度在105～106個(gè)/ml時(shí)，0.5ppm的二氧化氯作用5分鐘后，即可殺滅99％以上的異養(yǎng)菌；而0.5ppm的氯的殺菌率只能達(dá)到75％，試驗(yàn)表明，0.5ppm的二氧化氯在12小時(shí)內(nèi)對(duì)異養(yǎng)菌的殺滅率保持在99％以上，作用時(shí)間長(zhǎng)達(dá)24小時(shí)后，殺菌率才下降為86.3％。

（3）廣譜、滅菌
二氧化氯是一種廣譜型消毒劑，對(duì)經(jīng)水體傳播的病原微生物均有很好的殺滅效果。二氧化氯除了對(duì)一般細(xì)菌有殺死作用外，對(duì)芽孢、病毒、異養(yǎng)菌、鐵細(xì)菌、硫酸鹽還原和真菌等均有很好的殺滅作用，且不易產(chǎn)生抗藥性，尤其是對(duì)傷寒、甲肝、乙肝、脊髓灰質(zhì)炎及艾滋病毒等也有良好的殺滅和抑制效果。二氧化氯對(duì)病毒的滅活比臭氧和氯更有效。低劑量的二氧化氯還具有很強(qiáng)的殺蠕蟲效果。

（4）、無(wú)刺激
急性經(jīng)口毒性試驗(yàn)表明，二氧化氯消毒滅菌劑屬實(shí)際級(jí)產(chǎn)品，積累性試驗(yàn)結(jié)論為弱蓄積性物質(zhì)。用其消毒的水體不會(huì)對(duì)口腔粘膜、皮膜和頭皮產(chǎn)生損傷，其在急性毒性和遺傳毒理學(xué)上都是安全的。

（5）安全、廣泛
二氧化氯不與水體中的有機(jī)物作用生成三鹵甲烷等致癌物質(zhì)，對(duì)高等動(dòng)物細(xì)胞、精子及染色體無(wú)致癌、致畸、致突變作用。二氧化氯對(duì)還原性陰、陽(yáng)離子和氧化效果以去毒為主（H2S、SO32－、CN－、Mn2＋），對(duì)有機(jī)物的氧化降解以含氧基因的小分子化合物為主，這些產(chǎn)物到目前研究為止，均證明是害的，而且使用二氧化氯的劑量是很低的，因此用來(lái)消毒十分安全，不會(huì)殘留毒性。其安全性是被世界衛(wèi)生組織（WHO）定為AI級(jí)。

三、二氧化氯的消毒機(jī)理
（1）二氧化氯與無(wú)機(jī)物的反應(yīng)
二氧化氯可將水中溶解的還原態(tài)鐵、錳氧化，對(duì)去除鐵、錳很有效。反應(yīng)式如下
① 2ClO2 + 5Mn2+ + 6H2O → 5MnO2 + 2Cl- + 12H+
② ClO2 + 5Fe(HCO3)2 + 3H2O → 5Fe(OH)3 + 10CO2 + Cl- + H+

（2）二氧化氯與有機(jī)物的反應(yīng)
二氧化氯與有機(jī)物的反應(yīng)較復(fù)雜，主要發(fā)生氧化反應(yīng)，其產(chǎn)物有酸、醇、環(huán)氧化物等。二氧化氯與酚反應(yīng)不會(huì)生成有異味的氯酚。二氧化氯與腐植酸反應(yīng)，不會(huì)生成三鹵甲烷（THMs）等有機(jī)鹵代物。

（3）據(jù)有關(guān)專家研究，二氧化氯對(duì)細(xì)菌的細(xì)胞壁有較強(qiáng)的吸附和穿透能力，從而有效破壞細(xì)菌內(nèi)含巰基的酶，可快速控制微生物蛋白質(zhì)的合成，故二氧化氯對(duì)細(xì)菌、病毒等有很強(qiáng)的滅活能力。二氧化氯不與氨反應(yīng)，故氨氮含量高的水采用二氧化氯消毒仍可保持其全部殺菌能力。這些細(xì)菌除一般細(xì)菌外，還包括大腸桿菌、異細(xì)菌、鐵細(xì)菌、硫酸鹽還原菌、脊髓灰質(zhì)炎菌病毒、肝炎病毒、蘭伯氏賈第蟲胞囊、尖刺賈第蟲胞囊等。

（4）二氧化氯與常用消毒劑的比較
飲用水消毒劑是水質(zhì)控制的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，其效果令人關(guān)注，尋找一種廣譜殺菌能力、消毒性能持久、副產(chǎn)物較少（特別是有毒副產(chǎn)物）、使用安全、方便的消毒劑，是有關(guān)研究人員的共同目標(biāo)。目前，常用飲用水消毒劑有三種：氯、臭氧、二氧化氯。以下是對(duì)它們的性能及副產(chǎn)物比較：

從上表可以看出，二氧化氯的優(yōu)勢(shì)明顯（特別適合受有機(jī)物污染的水源），不但氧化能力、殺菌能力強(qiáng)，受PH值和氨的影響小，而且不會(huì)生成致癌物和可疑致癌物，飲用水中投加少量二氧化氯還能有效抑制三鹵甲烷（THMs）的生成。

四、二氧化氯制取方法
目前常用化學(xué)方法制取二氧化氯。
（1）亞氯酸鹽法
一般用氯（Cl2）或鹽酸（HCl）與亞氯酸鈉（NaClO2）制取，反應(yīng)式如下：
① Cl2 + 2NaClO2 → 2ClO2 + 2NaCl
② 5NaClO2 + 4HCl → 4ClO2 + 5NaCl + 2H2O
1、依據(jù)①式制取二氧化氯時(shí)，理論上1mol氯和2mol亞氯酸鈉反應(yīng)可生成2mol二氧化氯。但實(shí)際應(yīng)用時(shí)，為了加快反應(yīng)速度，氯投加量往往超過(guò)化學(xué)計(jì)量的理論值，這樣，產(chǎn)品中就會(huì)含有部分自由氯（Cl2）。作為污染水的消毒劑，多余的自由氯存在就有可能產(chǎn)生三鹵甲烷（THMs）。若自由氯過(guò)多，二氧化氯還可能被氧化成ClO-3而降低殺菌能力。另外，該法的氯氣還需用加氯機(jī)投加，運(yùn)行復(fù)雜，占地面積大。
2、依據(jù)②式制取二氧化氯時(shí)，要注意兩種反應(yīng)物（NaClO2和HCl）的濃度控制，濃度過(guò)高，化合時(shí)會(huì)發(fā)生爆炸。這種制取方法不存在自由氯，不會(huì)產(chǎn)生三鹵甲烷（THMs）。有些廠家已利用此法研制開發(fā)出高純二氧化氯發(fā)生器。

（2）氯酸鈉―甲醇法（R8法）
在酸性條件下用甲醇還原氯酸鈉產(chǎn)生二氧化氯，氣體經(jīng)冷卻后以水吸收制得二氧化氯溶液。反應(yīng)式如下：
30NaClO3 + 20H2SO4 + 7CH3OH →30ClO2 + 23H2O + 10Na3H(SO4)2 + 6HCOOH + CO2
用該法制取二氧化氯時(shí)，關(guān)鍵是甲醇要較長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)滴加，并使二氧化氯溶液在吸收塔中不斷循環(huán)吸收，從而提高二氧化氯轉(zhuǎn)化率。目前，國(guó)內(nèi)已有一些廠家利用此法制取二氧化氯。

五、二氧化氯在給水處理中的應(yīng)用情況
自從1944年，美國(guó)NIAGARA FALLS水廠為控制水中藻類繁殖與酚污染所產(chǎn)生的氣味，率先使用二氧化氯獲得成功后，歐美數(shù)百家水廠都相繼開始用二氧化氯作為消毒劑，進(jìn)行消毒、除臭、除味、除鐵、錳、控制鹵代烴的形成。包括德國(guó)斯圖加特來(lái)格朗水廠、科隆WAHNBACH水廠、意大利佛羅倫薩ANCONEIIA水廠、法國(guó)巴黎ORLY水廠等等，運(yùn)行效果良好。國(guó)內(nèi)上海、深圳、重慶等許多城市的一些水廠也在近幾年開始試行以二氧化氯或二氧化氯―液氯組合消毒，其中蕪湖市供水總公司在這方面取得了顯著的效果，他們以ClO2-Cl2組合投加法（2％二氧化氯2.5～3.0g/m3，氯1.0～1.5g/m3），既解決了氯消毒而產(chǎn)生的氯酚臭味問(wèn)題，又使各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)合格率達(dá)100％。今年，廈門水司也計(jì)劃在上里水廠進(jìn)行二氧化氯消毒的試點(diǎn)，以解決源水中大量的藻類和有機(jī)物與氯反應(yīng)所產(chǎn)生的氯仿嚴(yán)重超標(biāo)問(wèn)題，待取得成功經(jīng)驗(yàn)后，再在其它水廠推廣。

六、上里水廠二氧化氯消毒工程方案
上里水庫(kù)庫(kù)容100萬(wàn)m3，上里水廠日供水量5000m3/d。由于該水庫(kù)匯水區(qū)域內(nèi)有牲畜養(yǎng)
殖廠，其污水直接排放到庫(kù)內(nèi), 導(dǎo)致水庫(kù)水氮磷含量高，水體呈富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)，且含有較多的有機(jī)物腐殖質(zhì)和藻類。目前，上里水廠的消毒方式仍為氯消毒，加氯量大，達(dá)4.5kg/dam3，使出水氯仿含量超過(guò)200μg/l，為國(guó)標(biāo)（GB5749-85）的3.4倍，強(qiáng)制性行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（CJ94-1999）的6.7倍。為了保證各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)達(dá)標(biāo)，廈門市自來(lái)水公司對(duì)上里水廠消毒方式的改造提上議事日程，計(jì)劃下半年實(shí)施。具體方案如下：
（1）消毒方式
采用二氧化氯―液氯組合消毒法，氯前投加二氧化氯，以氧化有機(jī)物、腐殖質(zhì)、去除藻類，氯后投加少量液氯，保證氯后水游離性余氯及管網(wǎng)末端的余氯要求。
（2）加注量
上里水廠日供水量5000m3/d，供水量為208m3/h
1、濾前投加二氧化氯量為3mg/l（濃度2％）
Q1=0.001×3×208=0.624kg/h（投加量根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整）
2、濾后液氯投加量采用1.0mg/l
Q2=0.001×1.0×208=0.21kg/h
（3）設(shè)備選用
計(jì)劃選用1臺(tái)1kg/h正壓注入式化學(xué)法二氧化氯發(fā)生器，每噸含2％二氧化氯的生產(chǎn)成本約1500元。

七、二氧化氯的應(yīng)用前景
二氧化氯作為新型消毒劑，具有多方面的優(yōu)勢(shì)：殺菌能力強(qiáng)、消毒性久、副產(chǎn)物少、不生成三鹵甲烷等致癌物，還可除藻、剝泥、防腐、抗霉、保鮮、除臭、除鐵、除錳等氯化及漂白色等多方面的功能，用途十分廣泛，世界衛(wèi)生組織已將其列為AI級(jí)、廣譜、安全消毒劑，二氧化氯已成為上公認(rèn)的氯系列消毒劑理想的更新替代產(chǎn)品。它的應(yīng)用領(lǐng)域也越來(lái)越廣闊，包括工業(yè)、農(nóng)業(yè)、食品加工中的消毒滅菌、食品（肉類、水產(chǎn)品、果蔬）的防腐、保鮮，環(huán)境、飲水、工業(yè)循環(huán)及污水處理等方面殺菌、清毒、除臭的理想藥劑，冷卻水處理、印染污水處理、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)保等各領(lǐng)域，特別是飲用水應(yīng)用方面的潛力巨大，早在“九五”期間，建設(shè)部已將二氧化氯列入替代消毒劑的推廣應(yīng)用研究之列。但是，二氧化氯領(lǐng)域行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化及二氧化氯更科學(xué)合理的制備和貯運(yùn)安全性問(wèn)題已日顯重要，特別是在飲用水消毒方面尚未制訂性的標(biāo)準(zhǔn)，這些方面還有大量的工作要做。

八、二氧化氯滅功消毒劑的應(yīng)用范圍
（1）各種場(chǎng)合下的生活、飲用、自來(lái)水的消毒
（2）餐廳、賓館、家庭、攤檔餐具和衛(wèi)生設(shè)施的滅菌消毒與空氣環(huán)境消毒
（3）食品、飲料廠、發(fā)酵工業(yè)的設(shè)備、管道、容器的最終滅菌消毒
（4）乳品廠、屠宰廠、發(fā)酵工業(yè)的設(shè)備、管道、容器的最終滅菌消毒
（5）醫(yī)院污水的滅菌消毒處理
（6）游泳池循環(huán)水、浴池水的滅菌消毒
（7）醫(yī)療、衛(wèi)生、臨床器械消毒、滅菌、除臭和防霉處理
（8）家庭、賓館、飯店、水果蔬菜、魚肉食品的保鮮及最終淋洗消毒和衛(wèi)生器具消毒
（9）高層建筑給水的二次消毒處理
（10）配制各種口腔消毒液、除臭液及創(chuàng)口清洗液等
（11）公共場(chǎng)所環(huán)境空氣、冰箱、冷庫(kù)、辦公室、宿舍、車廂及空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的空氣清潔、消毒、除臭。也可用于病家、病區(qū)及病人物品的殺菌消毒
（12）魚蝦疾病防治、池水消毒與增氧、殺滅毛蚶甲肝病毒及磨菇生產(chǎn)滅菌消毒保鮮處理等，達(dá)到防病、增產(chǎn)、提質(zhì)的效果
（13）魚蝦類加工過(guò)程中消毒控制雜菌、大腸桿菌等污染及保鮮
（14）動(dòng)物禽畜飼養(yǎng)場(chǎng)舍及飲水的消毒、蠶繭養(yǎng)殖器具消毒
（15）中水回用中的滅菌與脫臭
（16）面粉與各種食品的漂白劑
（17）造紙、印染行業(yè)的漂抓藥劑
（18）工業(yè)循環(huán)冷卻水的除藻滅菌處理
（19）石油管道中硫酸鹽還原菌的滅除

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