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?yàn)槁扰c水中有機(jī)物作用,同時(shí)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(guó)規(guī)定三鹵甲烷(THMS)的最大濃度為100μg/L,德國(guó)、加拿大、日本也分別規(guī)定為25μg/L、350μg/L、100μg/L,我國(guó)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(diǎn)和適用條件見(jiàn)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(lèi)有哪些?各自的特點(diǎn)是怎樣的?
常用的消毒劑有次氯酸類(lèi)、二氧化氯、臭氧、紫外線輻射等。次氯酸類(lèi)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(guò)HOCl起消毒作用。次氯酸類(lèi)消毒劑的弱點(diǎn)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(duì)人體健康極為不利的,同時(shí)處理過(guò)的水會(huì)有一些令人不快的氣味。次氯酸類(lèi)消毒劑粉塵和放出的氯氣對(duì)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(lèi)及還原劑共儲(chǔ)混運(yùn),運(yùn)輸過(guò)程中要防止雨淋和日光曝曬,裝卸時(shí)動(dòng)作要輕,避免碰撞和滾動(dòng)。
次氯酸類(lèi)消毒劑消毒時(shí)往往發(fā)生的是取代反應(yīng),這也是使用次氯酸類(lèi)消毒劑會(huì)產(chǎn)生氯代烴的根本原因,而臭氧和二氧化氯消毒時(shí)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(shí)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(yùn)行費(fèi)用高(大約0.1元/m3);后者一次性投資高,運(yùn)行費(fèi)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(shí)間內(nèi)達(dá)到消毒的效果,經(jīng)過(guò)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(diǎn)是瞬時(shí)反應(yīng),無(wú)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(shí),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(gè)大氣壓時(shí)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(diǎn)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(duì)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(shí)會(huì)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(jià)格低廉、來(lái)源方便的優(yōu)點(diǎn),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(zhǎng)期在低于此值的環(huán)境中工作,也會(huì)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(shí)間暴露在高氯環(huán)境中,會(huì)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(duì)氯味的敏感程度會(huì)有所降低,常常會(huì)在聞不到氯味的時(shí)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(kāi)設(shè)置,并在加氯間安裝監(jiān)測(cè)及警報(bào)裝置,隨時(shí)對(duì)其中的氯濃度進(jìn)行檢測(cè)。
⑵加氯間要靠近加氯點(diǎn),兩者間距不超過(guò)30m。加氯間建筑要堅(jiān)固防火、耐凍保溫、通風(fēng)良好、大門(mén)外開(kāi),并與其他工作間嚴(yán)格分開(kāi)、沒(méi)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(huì)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(mén)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(kāi)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(shí)還要有應(yīng)對(duì)突然停水的措施。加氯間內(nèi)要設(shè)置堿液池,并定時(shí)檢驗(yàn),保證堿液隨時(shí)有效。當(dāng)發(fā)現(xiàn)氯瓶有嚴(yán)重泄漏時(shí),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(chǎng)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(duì)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(shí)的注意事項(xiàng)有哪些?
液氯是目前國(guó)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(yùn)輸,使用時(shí),液氯轉(zhuǎn)變成氯氣加入水中。
⑴氯瓶?jī)?nèi)壓力一般為0.6~0.8MPa,所以不能在太陽(yáng)下曝曬或靠近爐火或其他高溫?zé)嵩?,以免氣化時(shí)壓力過(guò)高發(fā)生爆炸。液氯和干燥的氯氣對(duì)銅、鐵和鋼等金屬?zèng)]有腐蝕性,但遇水或受潮時(shí),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(shí),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(shí),需要對(duì)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(duì)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(kāi)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(lái)的是氯氣而不是液氯。開(kāi)氯瓶總閥時(shí),要先緩慢開(kāi)半圈,隨即用10%氨水檢查是否漏氣,一切正常后再逐漸打開(kāi)。如果閥門(mén)難以開(kāi)啟,不能用榔頭敲擊,也不能長(zhǎng)板手硬扳,以防將閥桿擰斷。
使用次氯酸鈉消毒時(shí)的注意事項(xiàng)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(fèi)用也高于氯消毒。
由于次氯酸鈉容易因陽(yáng)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(yáng)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(shí)生產(chǎn)多少。氣溫低于30oC時(shí),每天損失有效氯0.1~0.15mg/L,如果氣溫超過(guò)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(chǔ)備量以備用,一般夏天儲(chǔ)存時(shí)間不超過(guò)一天,冬天不超過(guò)7d。
使用漂白粉消毒時(shí)的注意事項(xiàng)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(huì)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(chǔ)存200d以上不分解。兩者的消毒作用與氯相同,以有效氯計(jì)的加氯量、接觸時(shí)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(shí),廢水流入特制的氯片消毒器,浸潤(rùn)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(duì)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(guò)10%時(shí)或水中二氧化氯濃度超過(guò)30%就會(huì)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(kāi)容器中的ClO2水溶液,ClO2含量會(huì)下降很快。因此,二氧化氯不宜貯存,最好現(xiàn)場(chǎng)制取和使用。
市場(chǎng)上銷(xiāo)售的商品穩(wěn)定二氧化氯溶液,多為無(wú)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(guò)氯化物的水溶液或二乙烯三胺五亞甲基膦酸等),但運(yùn)輸和儲(chǔ)存時(shí)仍要注意避開(kāi)高溫和強(qiáng)光。因此,采用二氧化氯消毒時(shí),最好在現(xiàn)場(chǎng)邊生產(chǎn)邊使用。二氧化氯殺菌后生成無(wú)毒物質(zhì),對(duì)環(huán)境水體沒(méi)有污染。
使用二氧化氯時(shí)的注意事項(xiàng)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(shí),投加范圍是0.1~1.3mg/L;當(dāng)兼用作除嗅劑時(shí),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(shí),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(chǔ)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(chǎng)制備二氧化氯的方法時(shí),要防止二氧化氯在空氣中的積聚濃度過(guò)高而引起爆炸,一般要配備收集和中和二氧化氯制取過(guò)程中析出或泄漏氣體的措施。
⑷在工作區(qū)和成品儲(chǔ)藏室內(nèi),要有通風(fēng)裝置和監(jiān)測(cè)及警報(bào)裝置,門(mén)外配備防護(hù)用品。
⑸穩(wěn)定二氧化氯溶液本身沒(méi)有毒性,活化后才能釋放出二氧化氯,因此活化時(shí)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(guò)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(chǔ)存于陰涼通風(fēng)處,避免陽(yáng)光直射和與空氣接觸,運(yùn)輸時(shí)要注意避開(kāi)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(shí),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(guò)量氯。
其他方法與上述方法的操作基本類(lèi)似,為保證反應(yīng)過(guò)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(guò)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(guó)內(nèi)市場(chǎng)上有許多使用電解法生產(chǎn)二氧化氯的設(shè)備,但實(shí)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(lèi)消毒劑會(huì)產(chǎn)生氯代烴的問(wèn)題,而且已經(jīng)有使用復(fù)合二氧化氯時(shí)發(fā)生爆炸的事例。
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