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(méi)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(chóng)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(zhuān)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(chóng)胞囊、尖刺賈第蟲(chóng)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(kāi)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(lèi)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(kāi)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(kāi)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(mén)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(lèi)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(lèi)。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(mén)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(lèi)，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(lèi)、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(yú)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(chē)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(yú)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(yú)蝦類(lèi)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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