有效控制水中消毒副产物氯酸盐和亚氯酸盐

何康丽  曹艳   

（银川中铁水务集团有限公司，宁夏，银川 750000）

摘 要:某水厂采用二氧化氯对饮用水消毒，当出厂水二氧化氯为0.12mg/L时，按照《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）评价，其氯酸盐和亚氯酸盐均超标。为了查明氯酸盐、亚氯酸盐超标原因，本论文对水厂的消毒工艺进行调整，实现水厂出厂水和管网水二氧化氯、氯酸盐和亚氯酸盐达标。

关键字: 二氧化氯；氯酸盐；亚氯酸盐；消毒副产物

Effectively Control the Disinfection By-product Chlorate and Chlorite in Water

He kang-li  Cao Yan   

Abstract  Chlorine dioxide was used to disinfect drinking water in a water plant. The Chlorate and Chlorite were exceeded according to the “Standards for Drinking Water Hygiene” (GB5749-2006) when the Chlorine dioxide is 0.12mg/L in the factory water. In order to find out the reasons for Chlorate and Chlorite exceeding the standard. In this paper, The Chlorine dioxide 、Chlorate and Chlorite in pipe network water and factory water were reached the standard when the disinfection process of the water was adjusted.

Key words Chlorine dioxide; Chlorate; Chlorite; Disinfection by-product

前言  二氧化氯因其能够很好的杀灭细菌、病毒及真菌孢子等，我国已逐步采用其替代液氯对饮用水进行消毒处理，使用二氧化氯减少了使用液氯消毒产生THMs、MX等具有致突变性和致癌性的氯化副产物。但使用二氧化氯消毒会产生氯酸盐和亚氯酸盐消毒副产物。有研究表明，饮用水中约有70%左右的二氧化氯将转化为亚氯酸盐^[1]，可导致高铁血红蛋白和溶血性贫血。氯酸盐是二氧化氯的反应原料，正常情况下，产品的转化率为70%，如果反应条件控制不好，造成原料进入水体，会导致氯酸盐超出《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）要求。如何保证出厂水和管网水良好的消毒效果，且二氧化氯、氯酸盐及亚氯酸盐均符合《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）的要求尤为重要。在水厂出厂水氯酸盐、亚氯酸盐超标时，本论文通过调整水厂的消毒工艺，实现该水厂出厂水和管网水二氧化氯、氯酸盐和亚氯酸盐的有效控制。

1 现场调查

1.1水厂制水简介

该水厂采用地下水为源水，其日制水量 6.6万吨 ，制水能力最高达2750 t/h，采用二氧化氯消毒。

1.2二氧化氯消毒副产物的来源

1.2.1二氧化氯发生器工作原理

该水厂使用的二氧化氯发生器，原料为氯酸钠水溶液和盐酸在负压条件下，采用化学法产生二氧化氯，原料经供料系统定量输送到反应系统中，经过负压曝气反应产生二氧化氯与氯气的混合气体，经吸收系统吸收后，形成以二氧化氯为主，氯气为辅的复合消毒液。式（1）为该水厂使用二氧化氯发生器产生二氧化氯的反应方程式。

     (1)

1.2.2二氧化氯消毒副产物的来源

二氧化氯消毒产生氯酸盐和亚氯酸盐的主要途径有：

1.由式（1）可以得出，在化学法生产ClO₂的过程中，如果氯酸钠溶解不充分、氯酸钠反应不完全、反应原料投加环节控制不精确，导致原料投加量高以及温控不达标等，都会使反应转化率偏低，造成氯酸钠进入水体，使出厂水和管网水氯酸钠大浓度检出。

2.二氧化氯在碱性条件下发生歧化反应

                 (2)

由式（2）可知，二氧化氯在碱性条件下发生歧化反应产生ClO₂^-、ClO₃^-，综上，ClO₂^-、ClO₃^-的主要来源是消毒原料及二氧化氯的歧化反应。

2实验仪器及检测方法

2.1主要仪器与试剂

2.1.1水厂所用消毒设备

某品牌2000复合二氧化氯发生器

某品牌5000二氧化氯发生器

2.1.2试验检测所用的设备及试剂

Dionex ICS-1600型离子色谱仪，色谱分离柱AS23，保护柱AG23，AERS500型抑制器，电导检测器，Dionex AS-DV自动进样器。

HACH Pocket ColorimeterⅡ型 二氧化氯测定仪

DPD试剂

甘氨酸溶液（100g/L）

实验用纯水电阻率为18.2MΩ·cm。

2.2实验方法

2.2.1二氧化氯的检测

现场测定法^[2]，N,N-二乙基对苯二胺（DPD）分光光度法，最低检测质量浓度为0.01mg/L。

2.2.2氯酸盐和亚氯酸盐的检测

离子色谱法，离子色谱色谱条件：流量为1.0mL/min；抑制器电流为25mA，直接进样，进样量为200μL,柱温为30℃，电导检测，峰面积定量。4.5mmol/LNa₂CO₃+0.8 mmol/LNaHCO₃淋洗液。最低检测质量浓度分别为0.024mg/L和0.020mg/L。

3试验结果讨论

3.1氯酸钠和盐酸的投料量的调整

表1 连续监测该水厂出厂水和管网水的二氧化氯、氯酸盐及亚氯酸盐数据

1、表1是该水厂日供水量1850 t/h左右时，得出的监测数据，

由表1可看出该水厂管网水二氧化氯、氯酸盐和亚氯酸盐均符合《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006），但在连续监测中发现，当出厂水二氧化氯浓度达到0.12mg/L时，氯酸盐和亚氯酸盐两者均超出国家《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）的要求。探究其原因，可能是该水厂使用的二氧化氯发生器的反应原料氯酸钠反应不充分导致二氧化氯转化率低，反应残液中残留的氯酸盐含量高，进入水体导致氯酸盐超标。鉴于此，本论文按照二氧化氯发生器厂家的使用要求适当降低氯酸钠和盐酸的投加量，表2是调整工艺后连续监测该水厂出厂水和管网水的二氧化氯、氯酸盐及亚氯酸盐数据，由表2可以看出调整工艺后该水厂出厂水和管网水的二氧化氯、氯酸盐及亚氯酸盐均符合国家《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）的要求。

表2 调整工艺后连续监测该水厂出厂水和管网水的二氧化氯、氯酸盐及亚氯酸盐数据

3.2氯酸钠和盐酸投料比的调整

当水厂日供水量达到2250 t/h左右时，按照二氧化氯发生器厂家提供的最大频率将二氧化氯发生器的投料量频率调到最大，表3是在此条件下连续监测该水厂出厂水和管网水的二氧化氯、氯酸盐及亚氯酸盐数据，由数据可看出其出厂水的二氧化氯只能达到0.07~0.08 mg/L，但是氯酸盐和亚氯酸盐确能大浓度检出，说明二氧化氯发生器的转化率偏低，反应残液中残留的氯酸盐含量较高。鉴于此，本论文通过适当提高盐酸的投加量，按二氧化氯发生器厂家提供的投加比，将盐酸的投加量增加10%，以提高二氧化氯的转化率，表4是调整原料投料比后连续监测该水厂出厂水和管网水的二氧化氯、氯酸盐及亚氯酸盐数据，可以看出调整投料比后，水厂出厂水二氧化氯浓度可达到0.10 mg/L，且出厂水和管网水的氯酸盐及亚氯酸盐均符合国家《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）的要求。

表3 连续监测该水厂出厂水和管网水的二氧化氯、氯酸盐及亚氯酸盐数据

表4调整原料投料比后连续监测该水厂出厂水和管网水的二氧化氯、氯酸盐及亚氯酸盐数据

3.3更换二氧化氯发生器

当夏季用水高峰期到来时，供水量达到2750 t/h，将盐酸的投加量增加10%，该水厂出厂水二氧化氯只能达到0.07~0.08mg/L，探究其原因，可能是因为二氧化氯发生器产能不足，无法满足夏季高峰期供水量要求。鉴于此，该水厂更换了二氧化氯发生器，更换设备后，连续对出厂水进行监测，由表5数据可得，在水厂更换二氧化氯发生器后，其出厂水和管网水二氧化氯、氯酸盐和亚氯酸盐三项指标均符合《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）要求。

表5连续监测该水厂出厂水和管网水的二氧化氯、氯酸盐及亚氯酸盐数据

4结论

本论文通过依次调整氯酸钠及盐酸的投加量及氯酸钠和盐酸的投料比，实现了该水厂出厂水、管网水二氧化氯、氯酸盐及亚氯酸盐均符合《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）的要求。当该水厂供水量达到2750 t/h左右时，研究发现该水厂原有的二氧化氯发生器产能不足，更换二氧化氯发生器后，连续监测其出厂水和管网水二氧化氯、氯酸盐和亚氯酸盐三项指标均符合《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）要求。综上，本论文通过调控水厂消毒工艺有效控制了水体消毒副产物氯酸盐和亚氯酸盐。

参考文献

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[4] 丁晓燕；杨静红；韩东海；生活应用水中亚氯酸盐的测定[J].职业与健康；2011年07期

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[6]    王会霞． 离子色谱法测定水中亚氯酸盐、氯酸盐和高氯酸盐[J].中国卫生检验杂志，2015，25( 19) : 3250-3252．

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