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(jī)物作用，同時有氧化和取代作用，氧化作用可以促使去除有機(jī)物，而取代作用則是氯與有機(jī)物結(jié)合，形成了有致突變或致癌活性的鹵化物。美國規(guī)定三鹵甲烷(THMS)的最大濃度為100μg/L，德國、加拿大、日本也分別規(guī)定為25μg/L、350μg/L、100μg/L，我國1985年版《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中也規(guī)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(dāng)?shù)耐秳┝?，二是采用其他消毒劑代替，如二氧化氯、臭氧、紫外線輻射等，以減少有害物質(zhì)的生成。
各種消毒劑的優(yōu)缺點和適用條件見表8--2。參考此表，可以初步確定應(yīng)該使用的消毒劑。
消毒劑的種類有哪些？各自的特點是怎樣的？
常用的消毒劑有次氯酸類、二氧化氯、臭氧、紫外線輻射等。次氯酸類消毒劑有液氯、漂白粉、漂粉精、氯片、次氯酸鈉等形態(tài)，主要是通過HOCl起消毒作用。次氯酸類消毒劑的弱點是容易和水中的有機(jī)物生成氯代烴，而氯代烴已被確認(rèn)為是對人體健康極為不利的，同時處理過的水會有一些令人不快的氣味。次氯酸類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(qiáng)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(yuǎn)離熱源和火種，不能與有機(jī)物、酸類及還原劑共儲混運，運輸過程中要防止雨淋和日光曝曬，裝卸時動作要輕，避免碰撞和滾動。
次氯酸類消毒劑消毒時往往發(fā)生的是取代反應(yīng)，這也是使用次氯酸類消毒劑會產(chǎn)生氯代烴的根本原因，而臭氧和二氧化氯消毒時發(fā)生的是純氧化反應(yīng)，因而可以破壞有機(jī)物的結(jié)構(gòu)，在殺菌的同時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）。
臭氧消毒和紫外線消毒可以在很短的時間內(nèi)達(dá)到消毒的效果，經(jīng)過臭氧消毒和紫外線消毒的二沉池出水或回用水細(xì)菌總數(shù)和總大腸菌群等微生物指標(biāo)可以達(dá)到要求，但他們的缺點是瞬時反應(yīng)，無法保持效果，抵抗管道內(nèi)微生物的滋生和繁殖，因此在回用水系統(tǒng)使用這兩種方法消毒時，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。
氯的物化性質(zhì)是怎樣的？
氯在常壓下是黃綠色氣體，在0oC和一個大氣壓時的密度為3.2mg/mL，即約為空氣的2.5倍重，具有強(qiáng)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，沸點是-34.5oC。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(qiáng)烈刺激性的窒息氣體，對人的呼吸系統(tǒng)、眼部及皮膚都能產(chǎn)生傷害，空氣中最高允許濃度為1mL/m3。雖不自燃，但可以助燃，在日光下與其他易燃?xì)怏w混合時會發(fā)生燃燒和爆炸，可以和大多數(shù)物質(zhì)起反應(yīng)。
氯是一種強(qiáng)氧化劑，具有殺菌能力強(qiáng)、價格低廉、來源方便的優(yōu)點，是水處理行業(yè)應(yīng)用歷史最為悠久的消毒劑。氯消毒的機(jī)理是依靠水解生成的次氯酸HOCl向微生物的細(xì)胞壁內(nèi)擴(kuò)散，與細(xì)胞的蛋白質(zhì)反應(yīng)生成化學(xué)穩(wěn)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。
如何防止氯中毒？
雖然空氣中最高允許濃度為1mL/m3，但長期在低于此值的環(huán)境中工作，也會導(dǎo)致慢性中毒，表現(xiàn)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。短時間暴露在高氯環(huán)境中，會導(dǎo)致急性中毒。輕度急性中毒表現(xiàn)為喉干胸悶、脈搏加快等癥狀，重度急性中毒表現(xiàn)為支氣管痙攣和水腫，甚至出現(xiàn)昏迷或休克。為防止出現(xiàn)氯中毒的措施可總結(jié)如下：
⑴經(jīng)常接觸氯氣的工作人員對氯味的敏感程度會有所降低，常常會在聞不到氯味的時候，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設(shè)置，并在加氯間安裝監(jiān)測及警報裝置，隨時對其中的氯濃度進(jìn)行檢測。
⑵加氯間要靠近加氯點，兩者間距不超過30m。加氯間建筑要堅固防火、耐凍保溫、通風(fēng)良好、大門外開，并與其他工作間嚴(yán)格分開、沒有任何直接連通。由于氯比空氣重，因此當(dāng)氯氣在室內(nèi)泄漏后，會將空氣排擠出去，在封閉的室內(nèi)下部積聚并逐漸向上擴(kuò)散。所以加氯間的底部必須安裝強(qiáng)制排風(fēng)設(shè)施，進(jìn)氣孔要設(shè)在高處。
⑶加氯間門外要備用檢修工具、防毒面具和搶救器具等，照明和通風(fēng)設(shè)備的開關(guān)也要設(shè)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(wěn)定，同時還要有應(yīng)對突然停水的措施。加氯間內(nèi)要設(shè)置堿液池，并定時檢驗，保證堿液隨時有效。當(dāng)發(fā)現(xiàn)氯瓶有嚴(yán)重泄漏時，戴好防毒面具，然后將氯瓶迅速移入堿液池中。
⑷當(dāng)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場有人急性氯中毒后，要設(shè)法迅速將中毒者轉(zhuǎn)移到具有新鮮空氣的地方，對呼吸困難者，應(yīng)當(dāng)讓其吸氧，嚴(yán)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。
使用液氯瓶時的注意事項有哪些？
液氯是目前國內(nèi)外應(yīng)用最廣的消毒劑，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，液氯轉(zhuǎn)變成氯氣加入水中。
⑴氯瓶內(nèi)壓力一般為0.6～0.8MPa，所以不能在太陽下曝曬或靠近爐火或其他高溫?zé)嵩?，以免氣化時壓力過高發(fā)生爆炸。液氯和干燥的氯氣對銅、鐵和鋼等金屬沒有腐蝕性，但遇水或受潮時，化學(xué)活性增強(qiáng)，能腐蝕大多數(shù)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，氯瓶從空氣中吸收的熱量有限，液氯氣化的數(shù)量受到限制時，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15～25oC的溫水連續(xù)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(jī)與氯瓶的連接處是否泄漏，如果發(fā)現(xiàn)加氯機(jī)的氯氣管出現(xiàn)堵塞現(xiàn)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，即放出來的是氯氣而不是液氯。開氯瓶總閥時，要先緩慢開半圈，隨即用10%氨水檢查是否漏氣，一切正常后再逐漸打開。如果閥門難以開啟，不能用榔頭敲擊，也不能長板手硬扳，以防將閥桿擰斷。
使用次氯酸鈉消毒時的注意事項有哪些？
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(wěn)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(yīng)。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。利用鈦陽極電解食鹽水(沿海地區(qū)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)次氯酸鈉溶液最好是使用多少，隨時生產(chǎn)多少。氣溫低于30oC時，每天損失有效氯0.1～0.15mg/L，如果氣溫超過30oC，每天損失有效氯可達(dá)0.3～0.7mg/L。因此，如果為了具有一定儲備量以備用，一般夏天儲存時間不超過一天，冬天不超過7d。
使用漂白粉消毒時的注意事項有哪些？
漂白粉CaCl2?Ca(OCl)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(wěn)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(jī)物、易燃液體混合能發(fā)熱自燃，受高熱會發(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(wěn)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、接觸時間等參數(shù)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(shè)混合池。每包50kg的漂白粉先加400～500kg水?dāng)嚢璩?0%～15%溶液，再加水調(diào)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，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。
二氧化氯的物化性質(zhì)是怎樣的？
二氧化氯（ClO2）是一種黃綠色氣體，性質(zhì)極不穩(wěn)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、暴露在光線下或與某些有機(jī)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10%時或水中二氧化氯濃度超過30%就會發(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(yīng)，在水中極易揮發(fā)，在光線照射下容易發(fā)生光化學(xué)分解。貯存在敞開容器中的ClO2水溶液，ClO2含量會下降很快。因此，二氧化氯不宜貯存，最好現(xiàn)場制取和使用。
市場上銷售的商品穩(wěn)定二氧化氯溶液，多為無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(wěn)定劑（如碳酸鈉、硼酸鈉及過氯化物的水溶液或二乙烯三胺五亞甲基膦酸等），但運輸和儲存時仍要注意避開高溫和強(qiáng)光。因此，采用二氧化氯消毒時，最好在現(xiàn)場邊生產(chǎn)邊使用。二氧化氯殺菌后生成無毒物質(zhì)，對環(huán)境水體沒有污染。
使用二氧化氯時的注意事項有哪些？
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(dāng)僅作為消毒劑時，投加范圍是0.1～1.3mg/L；當(dāng)兼用作除嗅劑時，投加范圍是0.6～1.3mg/L；當(dāng)兼用作氧化劑去除鐵、錳和有機(jī)物時，投加范圍是1～1.5mg/L。
⑵二氧化氯是一種強(qiáng)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(xiàn)場制備二氧化氯的方法時，要防止二氧化氯在空氣中的積聚濃度過高而引起爆炸，一般要配備收集和中和二氧化氯制取過程中析出或泄漏氣體的措施。
⑷在工作區(qū)和成品儲藏室內(nèi)，要有通風(fēng)裝置和監(jiān)測及警報裝置，門外配備防護(hù)用品。
⑸穩(wěn)定二氧化氯溶液本身沒有毒性，活化后才能釋放出二氧化氯，因此活化時要控制好反應(yīng)強(qiáng)度，以免產(chǎn)生的二氧化氯在空氣中的積聚濃度過高而引起爆炸。
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，避免陽光直射和與空氣接觸，運輸時要注意避開高溫和強(qiáng)光環(huán)境，并盡量平穩(wěn)。
二氧化氯的制備方法有哪些？
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(yīng)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(yīng)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，先調(diào)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(yīng)室，在反應(yīng)室中充分混合和反應(yīng)，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(yīng)的亞氯酸鈉被帶入水中，通常要加入比理論值多的過量氯。
其他方法與上述方法的操作基本類似，為保證反應(yīng)過程的安全性，酸和氯酸鈉或次氯酸鈉都配成水溶液，也都是要加入過量的酸，以提高氯酸鈉或次氯酸鈉的轉(zhuǎn)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(nèi)市場上有許多使用電解法生產(chǎn)二氧化氯的設(shè)備，但實際上，這些設(shè)備制造的所謂二氧化氯至多是二氧化氯和氯的復(fù)合物，不可能徹底解決氯類消毒劑會產(chǎn)生氯代烴的問題，而且已經(jīng)有使用復(fù)合二氧化氯時發(fā)生爆炸的事例。
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