隨著社會的發(fā)展,,很多水資源都受到不同程度的污染,導致自來水廠水源水質(zhì)下降,,原水中存在大量有機物,、農(nóng)藥、腐植酸等,。這此物質(zhì)的大量存在導致水廠處理工藝難度增大,,為了減輕處理工藝的壓力,通常都會在前端增設預處理氧化工藝,。
自來水水廠常用的預氧化方式有:液氯,、臭氧、10%濃度的商品次氯酸鈉溶液,、現(xiàn)場電解食鹽制備次氯酸鈉溶液,、高錳酸鉀、二氧化氯等,。
液氯具有強氧化性,,是我國以前使用最為普遍的技術(shù),雖然液氯作為氧化劑較為經(jīng)濟,,但該技術(shù)的安全性問題越來越為人們所重視,。該技術(shù)采用的液氯鋼瓶可稱為是“移動的定時炸彈”,,2005年3月29日,京滬高速公路淮安段一輛載有35噸液氯槽罐車發(fā)生交通事故,,導致槽罐車液氯大面積泄漏,,造成28人死亡,350人中毒入院,;2008年4月16日,,重慶天原化工廠液氯貯槽罐爆炸,造成1人死亡,,8人失蹤,, 15萬群眾緊急疏散。自來水廠因液氯泄漏造成的人員傷亡事件時有發(fā)生,。
隨著中國城市化進程的不斷加速,,許多居民區(qū)距自來水廠越來越近,有些居民小區(qū)建到了自來水廠加液氯間附近,,居民的生命財產(chǎn)安全受到了威脅,。由于液氯的供應廠家氯堿廠的環(huán)境污染及安全性問題,大中型城市離城區(qū)較近的氯堿廠紛紛搬遷和關(guān)閉,,這意味著這些“移動的定時炸彈”需要經(jīng)長距離運輸才能到達水廠,,一旦路面冰封或天氣惡劣,“炸彈”隨時可能爆炸,。因此,,液氯逐漸退出。
次氯酸鈉與液氯一樣,,是一種強氧化劑,。次氯酸鈉的獲得途徑有兩種:一、向氯堿廠購買10%濃度的商品次氯酸鈉溶液,,二,、利用水、電,、食鹽通過電解的方法在水廠現(xiàn)場制備濃度為0.6~0.8%的次氯酸鈉溶液,。10%濃度的商品次氯酸鈉是危險品,陸路運輸需要得到公安部門的監(jiān)管,,且不允許在隧道及大橋上運輸,,某些在島上的水廠無法使用;投加商品次氯酸鈉,,運行成本昂貴,折成有效氯,,有的地方每噸的價格從2000年0.7萬元漲到如今的1.1萬元,,而且隨著原材料及運輸成本的上升,,這個價格仍會繼續(xù)上漲;氯堿廠的次氯酸鈉為副產(chǎn)物,,原料采用工業(yè)粗鹽制造,,雜質(zhì)含量較高,較難達到自來水加藥的衛(wèi)生許可及品質(zhì)要求,;10%濃度的次氯酸鈉極易衰減,,每天可達到5%的衰減率,并產(chǎn)生對人體有害的副產(chǎn)物,,無法長期貯存,。次氯酸鈉在儲存過程中會發(fā)生歧化反應,導致有效氯持續(xù)降低并大量產(chǎn)生副產(chǎn)物 氯酸鹽,,有效氯的衰減量和氯酸鹽的生成量均與儲存時間成正比,;溫度是影響次氯酸鈉反應速度的重要因素,溫度越高,,反應速度越快,。10%濃度的商品次氯酸鈉堿度較高,在投加泵出口及投加管道中有結(jié)垢現(xiàn)場,,易堵塞管道,。
而次氯酸鈉現(xiàn)場發(fā)生器制備的0.6~0.8%次氯酸鈉溶液是安全品,不受安全法規(guī)的限制,,而且在整個制備過程中沒有氯氣的產(chǎn)生,;現(xiàn)場制備次氯酸鈉的運行成本每噸約0.5-0.6萬元(折成有效氯),一般2-3年即可收回全部設備投資,;原料采用自來水,、電及食品級的鹽。低濃度的次氯酸鈉溶液可較長時間保存,,衰減小,。但在儲存過程中同樣會發(fā)生歧化反應,產(chǎn)生副產(chǎn)物 氯酸鹽,,同時電解食鹽水制備次氯酸鈉過程中會產(chǎn)生大量氫氣,,如果設備排氫不暢,會發(fā)生爆炸,,存在重大安全隱患?,F(xiàn)場制備次氯酸鈉溶液電耗高,受電價影響較大,,為節(jié)約成本,,廠家可夜晚制備;但為滿足白天需求,,夜晚大量制備,,設備的型號就會增大或設備數(shù)量增加,,投資成本會倍增。
次氯酸鈉和液氯一樣,,以取代反應為主,,與水體中有機物反應后會產(chǎn)生大量的三致物質(zhì),如三鹵甲烷和鹵乙酸等副產(chǎn)物,;這些副產(chǎn)物對人體危害極大,,在水處理后續(xù)工藝中無法去除,因此我們不建議采用次氯酸鈉作為預氧化處理藥劑,。
高錳酸鉀是強氧化劑,,對有機物有很強的氧化作用,溶液制備裝置較簡單,,但材質(zhì)要求較高,。在水處理中投加量控制較難,一但稍微過量,,后端水的色度易超標,。高錳酸鉀的儲存也有嚴格要求,存在安全隱患,,遇硫酸,、銨鹽或過氧化氫能發(fā)生爆炸。遇甘油,、 乙醇能引起自燃,。與有機物、還原劑,、易燃物如硫,、磷等接觸或混合時有引起燃燒爆炸的危險。
二氧化氯是強氧化劑,,在高濃度時呈紅黃色,,低濃度時呈黃色,有強烈刺激性臭味氣體:11℃時液化成紅棕色液體,,-59℃時凝固成橙紅色晶體,。有類似氯氣和硝酸的特殊刺激臭味。用作氧化劑,、脫臭劑,、殺生劑、保鮮劑,、 漂白劑等,。二氧化氯因為其具有殺菌能力強,對人體及動物沒有危害以及對環(huán)境不造成 二次污染等特點而備受人們的青睞。二氧化氯不僅是一種不產(chǎn)生致癌物的廣譜環(huán)保型殺菌消毒劑,,而且還在殺菌,、食品保鮮、除臭等方面表現(xiàn)出顯著的效果,。
二氧化氯的氧化性強,是有效氯的2.63倍,,二氧化氯與水中有機物的反應為氧化作用,,不是氯系的以取代反應為主,不會三致物質(zhì),;用作自來水原水預氧化效果特別好,,投加量少,副產(chǎn)物少,,只有亞氯酸鹽一種,,且可通過后端投加亞鐵去除,是自來水原水預氧化工藝其它氧化劑最佳的替代藥劑,。
現(xiàn)場制備次氯酸鈉與液氯,、商品次氯酸鈉、臭氧,、高錳酸鉀,、二氧化氯的比較
消毒方法 |
成本分析 |
消毒副產(chǎn)物 |
安全性 |
設備壽命 |
液氯 |
設備和運行成本相對較低 |
氧化過程中會與水中有機物反應產(chǎn)生多種有毒致癌消毒副產(chǎn)物(700多種) |
氯氣劇毒,腐蝕性也很強烈。氯氣運輸,、儲存不安全,,極易造成泄漏和爆炸事故,對人的生命和環(huán)境造成巨大的影響。氣態(tài)投藥 ,安全性很差 |
大于
10年 |
10%商品次氯酸鈉 |
設備成本低,,原料成本高,,但運行費用較高 |
因產(chǎn)品不純,所含有害雜質(zhì)會加入水中,,同時氧化過程中會與水中有機物反應產(chǎn)生多種有毒致癌消毒副產(chǎn)物(700多種) |
屬危險品,,運輸、儲存不安全,,儲存時易降解,,貯存時間短。液態(tài)投加,,安全性好 |
大于
10年 |
現(xiàn)場制備次氯酸鈉 |
設備成本高,運行成本較高,,較商品次氯酸鈉低 |
由于氧化能力弱于氯氣,但與水中有機物反應同樣產(chǎn)生多種有毒致癌消毒副產(chǎn)物(700多種) |
制備裝置系統(tǒng)較多,,操作維護難度較在大,,電解食鹽水過程中會產(chǎn)生大量的氫氣,有爆炸安全隱患;同時,,電解電極在使用一段時間后要用鹽酸進行清洗,,確保電極的性能。所以需要鹽酸,,鹽酸具有強腐蝕性,,且會揮發(fā),產(chǎn)生酸霧,,對操作人員造成危害,,同時酸霧會腐蝕設備間內(nèi)的其它設施。 |
大于
10年,,但電解普遍在3-5年就需更換 |
高錳酸鉀 |
設備成本相對較低,,但運行成本高 |
副產(chǎn)物少 |
投加量難以控制,影響出廠水色度,,高錳酸鉀的儲存也有嚴格要求,,存在安全隱患,遇硫酸,、銨鹽或過氧化氫能發(fā)生爆炸,。遇甘油、乙醇能引起自燃,。與有機物,、還原劑、易燃物如硫,、磷等接觸或混合時有引起燃燒爆炸的危險 |
大于
10年 |
二氧化氯 |
成本較低,,二氧化氯純度高,性價比高 |
生成的ClO2純度很高,,可根據(jù)原水流量信號準確控制投藥量,,副產(chǎn)只有亞氯酸鹽,且可通過投加亞鐵(氯化亞鐵,、硫酸亞鐵)去除,。 |
原料采用復合氯酸鈉和復合硫酸氫鈉,不使用傳統(tǒng)原料,,沒有傳統(tǒng)原料的危險性,,安全得到保證。二氧化氯發(fā)生器產(chǎn)生的二氧化氯氣體及時通過水射器抽出形成消毒液,,使二氧化氯發(fā)生器內(nèi)部和消毒液中的二氧化氯濃度遠遠低于10%,,十分安全 |
大于
10年 |
注:由于紫外線及臭氧不具備持續(xù)殺菌能力,所以不考慮在比較范圍之內(nèi),。