浅谈水厂二氧化氯投加量的控制

程源　吴学成

摘 要：二氧化氯（ClO2）常温下是黄色气体，易溶于水，见光易分解，不易长期存放，是一种强氧化剂，且在空气中浓度达到11%时易发生爆炸。二氯化氯较传统的液氯消毒有消毒成本低、效果好、不产生氯酚臭等优点，用于城市供水消毒时能氧化有机物结合铁、锰，能有效控制生物膜的蓄积，并将附着在上面的细菌暴露在消毒剂前，有利于杀灭细菌。采用ClO2消毒饮用水不会生成三卤甲烷、卤乙酸等致癌物质。目前各自来水公司的水厂相继采用了二氯化氯的消毒工艺。

关键词：水厂；稳定性二氧化氯；投加

中图分类号：S132 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20170632219

水厂投加二氧化氯浓度时浓度不易控制，常出现出厂水二氧化氯含量低于国家标准的情况，影响了出厂水的合格率。为了做好二氧化氯的投加控制工作，减少消毒剂复产物，现从实验角度出发，对水源地的水源水进行二氧化氯的投加实验。对实际消耗量进行实验研究，结合生活饮用水出厂水要求的最低控制量，提出实际生产运行的理论控制量，在实际生产中进行验证，从而得出二氧化氯合理投加总量。

1 水厂二氧化氯的投加分为稳定性二氧化氯和氯酸钠与盐酸反应进行的投加

水厂采用稳定性二氧化氯的投加，水厂采用氯酸钠与盐酸反应进行投加。反应如下：

A水厂稳定性二氧化氯消毒：5NaCLO2+4HCL= 4CLO2+5NaCL+2H2O。

B水厂氯酸钠与盐酸反应二氧化氯消毒：2NaCLO3 + 4HCL = 2CLO2+CL2+2NaCL+2H2O。

通过实际的投加实验测定，A水厂消耗为0.06mg/L，B水厂消耗为0.18mg/L，为保证出厂水中二氧化氯最低浓度为0.10mg/L，A水厂实际投加量应控制在0.16mg/L。B水厂实际投加量应控制在0.28mg/L。

经过测定，A水厂盐酸密度为1.006535g/cm3，A水厂稳定性二氧化氯密度为1.02314g/cm3，B水厂盐酸密度为1.152278g/cm3，B水廠稳定性二氧化氯密度为1.21384g/cm3。

其反应遵守化学反应方程，以10000m3出厂水余氯含量为0.10mg/L二氧化氯，二氧化氯投加浓度为0.16mg/L（即0.16g/m3），按其反应进行存在以下关系：

A水厂：5NaCLO2+4HCL = 4CLO2+5NaCL+2H2O

5NaCLO2-4HCL-4CLO2

452.5～146～270

A水厂盐酸和亚氯酸钠储存在直径为1.5m的原料罐中，扣除壁厚4mm，实际直径就149.6cm，A水盐酸浓度约4%，A水在用稳定性二氧化氯质量百分比浓度为xclo2=2.0%，经计算，加至0.16mg/L二氧化氯时，二氧化氯反应守恒，盐酸和氯酸钠应下降高度分别为hHCL、hNaclo2cm存在以下关系：

（×149.6×149.6/4）×h（NaClO2）×ρ（NaClO2）

×x（NaClO2）=m（NaClO2）（g） （1）

（×149.6×149.6/4）×h（ClO2）×1.02314×x（ClO2）

=m（ClO2）（g） （2）

由（2）得

h（ClO2）=（0.16×10000）/（×149.6×149.6/4×

1.02314×2.0%）=4.45cm；由于盐酸与稳定性二氧化氯1：1投加，所以10000m3出厂水时需稳定性二氧化氯和盐酸罐各下降4.45cm，即需质量百分比为2.0%、密度1.02314g/cm3的稳定性二氧化氯0.08m3（即：0.08t）。

2 B水厂二氧化氯的投加

水厂投加二氧化氯存在以下关系：

2NaCLO3 +4HCL=2CLO2+CL2+2NaCL+2H2O

2NaCLO3 4HCL 2CLO2

213 146 135

m（NaClO3）（g） m（HCL）（g） 0.28（g/m3）×10000（m3）

B水厂所储存盐酸和亚氯酸钠的直径分别为1.81、1.85m的原料罐中，扣除壁厚4mm，实际直径分别为就180.6、184.6cm，B水厂盐酸浓度为约为31%，B水厂在用氯酸钠质量百分比浓度为xNaclo3=24.59%，投加量为0.28 mg/L二氧化氯时，盐酸和氯酸钠应下降高度分别为h（HCL）、h（NaClO3）cm存在以下关系：

135× m（HCL）（g）=0.28（g/m3）×10000（m3）×146

（×180.6×180.6/4）×h（HCL）×1.152278×31%

=m（HCL）（g）

135× m（NaClO3）（g）=0.28（g/m3）×10000（m3）×213

（×184.6×184.6/4）×h （NaClO3）×1.21384×24.59%

=m（NaClO3）（g）

得：h（HCL）=（0.28×10000×146）/（135×31%×

1.152278××180.6×180.6/4）=0.33cm；

h（NaClO3）=（0.28×10000×213）/（135×24.59%×1.21384×π×184.6×184.6/4）=0.60cm；

由于B水厂耗氧量较高，工艺所产生的氯气被有机物消耗而不会影响最终含量。综合考虑盐酸与氯酸钠1：1的投加要求是比较合理的，盐酸应稍过量中和B水PH以抑制二氧化氯的分解。所以10000m3出厂水盐酸罐和氯酸钠储存罐体下降高度为0.60cm，即需质量百分比为24.59%、密度1.21384g/cm3的氯酸钠0.016m3（即：0.019t）；需质量百分比为31%、密度1.152278g/cm3的盐酸0.0154m3（即：0.0177t）。

3 水厂二氧化氯的投加控制建议

现通过实际测算已完成，按计划进行了厂内实际运行验证，对消毒复产物和二氧化氯进行的实际浓度测定与理论量相符，建议A水厂每万方水盐酸和稳定二氧化氯投加罐下降高度为4.5cm，B水厂每万方水盐酸和氯酸钠溶液投加罐下降高度为0.60cm。

作者简介：程源（1976-），女，四川广安人，本科，应用化学专业，主要研究水质检测。