自来水厂消毒方法对周围环境的潜在影响分析

・３９４・中国环境科学学会学术年会论文集（２００９）

自来水厂消毒方法对周围环境的潜在影响分析

张丽霞

鞍山市环境保护研究所鞍山１１４００４

摘要针对我国自来水厂消毒现状，结合环评工作实践，分析论述自来水厂不同的消毒方法对周围环境的潜在影响，并提出合理性建议。

关键词消毒方法消毒机理优缺点比较周围环境潜在影响

一、给水厂为什么要进行消毒

消毒作用主要是杀死绝大多数病原微生物，防止水致传染病危害。加氧化性消毒剂可同时氧化水中有机物和还原性污染物，降低ＣＯＤ。

给水厂中，水经过混凝、沉淀（澄清）和过滤，能去除大量悬浮物和粘附的细菌，但过滤出水还远远不能达到饮用水的细菌学指标。一般，水质较好的河水约含大肠菌１００００个／Ｌ，混凝沉淀可以去除５０％一９０％的大肠菌，过滤又日，以去除进水中９０％的大肠菌，出水中还会含大肠菌１００个／Ｌ。我国饮用水标准为大肠菌群小于等于３个／Ｌ（３７。Ｃ培养２４ｈ），所以最后必须进行消毒。

二、给水厂常用的消毒方法

常用的消毒方法有化学法和物理法。物理法有加热法、冷冻法、机械过滤、紫外线法、超声波、辐射法等。化学法是利用各种化学药剂包括氯及其化合物、各种卤素、臭氧、重金属离子、阳离子表面活性剂及其他杀生剂进行消毒。其中以加氯法使用最为普遍，因为氯的消毒能力强，价格便宜，．设备简单，余氯测定方便，便于加量调节等优点而得到广泛应用。加氯法，除使用氯气之外，还有氯的化合物，如次氯酸钠、次氯酸钙、氯胺类及二氧化氯。

由于技术和经济条件的限制，液氯是目前国内水厂使用最多的消毒剂，也有少数水厂采用二氧化氯或次氯酸钠作消毒剂。

三、加氯法消毒机理分析

（一）氯气

氯气是一种强氧化剂。氯气溶于水后产生次氯酸，次氯酸是很小的中性分子，它能扩散到带负电的细菌表面，通过细菌的细胞壁穿透到细菌内部。当次氯酸分子到达细菌内部时，能起氧化作用，破坏细菌赖以生存的酶系统，而使细菌死亡。反应方程式如下：

Ｃ１２＋Ｈ２０｛：，ＨＯＣｌ＋Ｈ＋＋Ｃ１一

（二）次氯酸钠

次氯酸钠消杀最主要的作用方式是通过它的水解形成次氯酸，依靠次氯酸的强氧化性使菌体和病毒上的蛋白质等物质变性，从而致死病源微生物。其过程可用化学方程式简单表示如下：

由于次氯酸钠液不易久存（有效时间大约为一年），加之从工厂采购需大量容器，运输繁琐不便，而且工业品存在一些杂质，溶液浓度高也更容易挥发，因此，次氯酸钠多以发生器现场制备的方式来生产，以便满足配比投加的需要。

（三）二氧化氯ＮａＣＩＯ＋Ｈ２０一ＨＣＩＯ＋ＮａＯＨ

二氧化氯是一种比氯的氧化性能更为强烈的氧化剂。二氧化氯易溶于水，但不与水发生化学

第二章环境污染防治技术研究与开发

反应；二氧化氯在水中的溶解度是氯的５倍。

二氧化氯性质活泼，不易贮存和运输，目前国内外饮水使用二氧化氯都采用现场制备的方式。

通常水厂使用的二氧化氯发生器都采用化学反应的原理进行制备，根据采用原料的不同，可分为亚氯酸钠工艺和氯酸钠工艺。反应方程式如下：

ＮａＣｌ０３＋２ＨＣＩ一－－－－－－－Ｃ１０２＋１／２Ｃ１２＋ＮａＣｌ＋Ｈ２０５ＮａＣｌ０２＋４ＨＣｌ＝—＝４Ｃ１０２＋５ＮａＣＩ＋２Ｈ２０

四、消毒方式的优缺点比较

常用的氯消毒方式及优缺点见表１。

表１

消毒剂优点常用的氯消毒方式及优缺点缺点适用条件

具有余氯的持续消毒作用；药剂易得，成

液氯Ｃｌ：本降低；操作简单，投量准确；不需要庞

大的设备。原水有机物高时会产生有机氯化物，尤其在水源受有机污染而采用折点投氯时；处理水有氯或氯酚味；氯气有毒，需注意安全操作。

不能贮存，必须现场制取使用；目前设备

尚小，产气量少，使用受限制，必须耗用

一定电能和食盐。

易引起爆炸；不能贮存，必须现场制取使

用；制备设备复杂；操作管理要求高；成

本较高。适用于有机污染严重时适用于小型处理厂液氯供应方便的地点。次氯酸钠ＮａＯＣｌ具有余氯的持续消毒作用；操作简单，比投加液氯安全、方便；使用成本较液氯高。只起氧化作用，不起氯化作用，不会生成二氧化氯有机氯化物；较液氯的杀菌效果好；具有Ｃ１０２强烈的氧化作用，可除臭，去色，氧化锰

铁等物质；不生成氯胺；不受ＰＨ影响。

五、消毒方式对周围环境的潜在影响分析

（一）液氯消毒

液氯消毒即氯气消毒。氯气是一种黄色气体，有刺激性，密度３．２ｋｇ，／ｍ３（０。Ｃ，０．１ＭＰａ），极易被压缩成琥珀色的液氯。液氯密度１４６０ｋｇ／ｍ３（０。Ｃ，０．１ＭＰａ）。在常温常压条件下，液氯极易气化，１ｋｇ液氯可气化成０．３１ｍ３氯气。

同样重量的氯气和液氯相比，体积相差４５６倍，将氯气液化后灌人钢瓶内体积也就缩小了４５６倍，扩大贮藏能力便于生产使用和运输。

一般水厂使用的氯气都是由存放在钢瓶内的液氯经加氯设备投放到水中的。钢瓶有大有小，大的可存放１ｔ液氯，小的可存放５００ｋｇ液氯。

由于氯是具有强氧化性、腐蚀性的极毒性气体，氯可经呼吸道、皮肤或误食而使人中毒，其中毒是急性且高刺激性的，可在短期接触后造成永久性伤害甚至死亡。

根据对一个采用液氯消毒的供水规模为１２万ｔ／ｄ的配水厂的风险预测，当发生盛装５００ｋｇ液氯钢瓶泄漏事故时，在泄氯回收装置失灵的情况下可使厂区内及周围１４５ｍ范围内造成致命伤害（氯气浓度３００ｒａｇ／ｍ３），可使１９０ｍ以内的人员重伤（氯气浓度１８０ｍｇ／ｎ１３），可使下风向３０００ｍ范围内的环境空气中ｃｌ：浓度超过空气中一次最高容许浓度限值（氯气浓度０．１ｍｇ／ｍ３），使２．５ｋｍ范围内的环境受到影响。

由此可见，尽管使用液氯消毒的水厂一般都配备有泄氯回收装置及泄氯报警系统，但一旦发生事故时泄氯回收装置失效或其他原因导致氯气泄漏到环境空气中，则对周围环境的影响是很大的。

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（二）次氯酸钠ＮａＯＣＩ消毒

纯品的次氯酸钠为白色或灰绿色结晶，工业为淡黄色或乳状剂，有较强的漂白作用，对金属器械有腐蚀作用。

次氯酸钠属于高效的含氯消毒剂。含氯消毒剂的杀菌作用包括次氯酸的作用、新生氧作用和氯化作用。次氯酸的氧化作用是含氯消毒剂的最主要的杀菌机理。含氯消毒剂在水中形成次氯酸，作用于菌体蛋白质。次氯酸不仅可与细胞壁发生作用，且因分子小，不带电荷，故侵入细胞内与蛋白质发生氧化作用或破坏其磷酸脱氢酶，使糖代谢失调而致细胞死亡。

次氯酸钠在消毒中不产生有害健康和损害环境的副反应物，对环境无毒害、不产生第二次污染，还可以在任意环境工作状况下投加。

但是次氯酸钠不能贮存，必须现场制取使用；现场制备次氯酸钠通常采用次氯酸钠发生器，制备时会产生氢气，氢气存在爆炸的隐患，在设计上要有排除氢气的处理措施，以免发生意外。此外，次氯酸钠发生器对水的硬度和食盐质量有较高要求，且必须定期维修清洗电解管，更换电极，工作人员劳动强度大，且目前设备尚小，产气量少，使用受限制。

（三）二氧化氯ＣＩＯ：消毒

二氧化氯常温下是黄绿色或橘红色气体，二氧化氯蒸气在外观和味道上酷似氯气，有窒息性臭味；在冷却并超过一４０℃时，为深红色（或红褐色）液体；温度低于一５９℃时为橙黄色固体。

经口毒性试验表明，二氧化氯属无毒品，积累性试验结论为弱蓄积性物质，使用非常安全，而且它不与水体中的有机物作用生成三卤甲烷等致癌物质，对高等动物细胞、精子及染色体无致癌、致畸、致突变作用。

二氧化氯不稳定，受热或遇光易分解成氧和氯，引起爆炸；遇到有机物等能促进氧化作用的物质时也可产生爆炸。二氧化氯的浓蒸气超过大气压强４１Ｋｐａ时爆炸，即在４０Ｋｐａ压强时爆炸；当溶液中二氧化氯浓度高于１０％（Ｗｔ／Ｖ）或空气中大于１０％（Ｖ／Ｖ）时，易发生低水平爆炸，在有机蒸气存在下，这种爆炸可能变得强烈。

气体二氧化氯用空气冲稀到１０％（Ｖ／Ｖ）以下的浓度时较为安全；二氧化氯水溶液的浓度低于大约８—１０∥Ｌ，将不产生足够引起爆炸危险的高蒸气压。

压缩或贮存二氧化氯的一切尝试无论是单独或同其他气体结合，在商业上均未成功。因为它的爆炸危险，二氧化氯必须在使用地点制造。常用的设备为二氧化氯发生器。

二氧化氯现场制备后直接混入水中，在水处理的实践中，二氧化氯浓度很少超过４９／Ｌ，处理水平一般在０．１—５．０ｒａｇ／ｌ这样的范围内，只要加强管理，采取一定的防范措施，一般不会产生爆炸危险。

二氧化氯（ＣＩＯ：）是一种极为有效的氧化剂和消毒杀菌剂，氧化能力是氯的２．６３倍。在城市饮用水和污水处理中，二氧化氯是一种极为理想的产品，除了能起到十分有力的消毒杀菌作用外，还可以有效地清除饮用水中的气味，而且不会生成对人体有害的三卤甲烷。

综上所述，在选择水厂的消毒方式时，应充分考虑水厂周围环境，如果水厂距居民区、学校等人口密集区及其他环境敏感点较远时，可考虑采用液氯消毒；当水厂距居民区、学校等人口密集区较近时，建议采用二氧化氯Ｃ１０：消毒。

参考文献

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［２］唐受印，戴友芝，等．水处理工程师于．册．北京：化学工＿ｐ出版社．

［３］汤河水厂．供水工人技术问答．［４］鞍１１１市环境保护研究所编．鞍山太平水厂建设项目环境影响报告扒

自来水厂消毒方法对周围环境的潜在影响分析作者：

作者单位：张丽霞鞍山市环境保护研究所 鞍山 114004

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