導(dǎo)語：二氧化氯在污廢水處理的應(yīng)用一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：二氧化氯（ClO2）的氧化性質(zhì)較為特殊，因此可以將二氧化氯應(yīng)用在污廢水處理中，進(jìn)而提高污廢水的處理質(zhì)量。如將二氧化氯應(yīng)用在城市、化工廠、藥廠、石油廠、印染廠等地方，可以使污廢水得到有效的處理。基于此，對(duì)二氧化氯在污廢水處理中的應(yīng)用進(jìn)行研究，并介紹ClO2的優(yōu)勢(shì)，了解其在污廢水處理中的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：二氧化氯；污廢水處理；處理應(yīng)用

1二氧化氯及二氧化氯發(fā)生器概述

1.1二氧化氯的性質(zhì)及制備與性能。二氧化氯的化學(xué)式為ClO2，其在常溫常壓下為辛辣氣味的氣體，顏色為淡黃色，可以溶解于水，溶解度為107.9g/L。但二氧化氯的氣體性質(zhì)極其不穩(wěn)定，其在空氣中的濃度如＞10％便會(huì)出現(xiàn)爆炸的危險(xiǎn)，如溫度過高還會(huì)出現(xiàn)加速分解的現(xiàn)象，溫度達(dá)到45~50℃時(shí)的分解現(xiàn)象極為劇烈，因此在存儲(chǔ)及運(yùn)輸?shù)倪^程中需要尤為注意，盡量避免上述事件的發(fā)生。二氧化氯在實(shí)際應(yīng)用過程中需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)制備，使其能夠合成ClO2-與ClO3-，以此進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用，同時(shí)需要將二氧化氯的溶液濃度控制在10g/L以下，以免發(fā)生爆炸，存放也需要選擇陰涼地帶，避免其出現(xiàn)劇烈分解現(xiàn)象。在調(diào)查研究中表明，二氧化氯基如應(yīng)用碳酸鈉、硼酸鈉及過氧化物，并將其融入水中，可以制成穩(wěn)定的二氧化氯溶液，且此類溶液不存在爆炸或高速分解的情況，可以進(jìn)行運(yùn)輸與儲(chǔ)存。二氧化氯的溶液濃度需要在制備時(shí)控制在2％~5%，避免濃度過高而出現(xiàn)危害，提高其殺菌的性能。二氧化氯的優(yōu)勢(shì)較多，其不僅作用快，且較氯氣的用量更少，可以與水中的Mn2+、酚類發(fā)生反應(yīng)，去除污廢水中的各類雜質(zhì)，降低污廢水的顏色，在我國(guó)生態(tài)環(huán)境保護(hù)中發(fā)揮著重要的作用。1.2二氧化氯發(fā)生器。二氧化氯發(fā)生器對(duì)于其制備有著尤為最重要的作用，當(dāng)前常見的制備方式為化學(xué)法與電解法。（1）電解法：電解法二氧化氯發(fā)生器需要應(yīng)用到食用鹽水，雖然生產(chǎn)成本不高，但制備而成的二氧化氯純度低，且相關(guān)設(shè)備較為容易損壞，如更換零件將會(huì)出現(xiàn)大量的額外消耗，整體養(yǎng)護(hù)困難。不僅如此，電解法只能在小范圍內(nèi)應(yīng)用，無法大量生產(chǎn)，現(xiàn)已基本停止使用。（2）化學(xué)法：化學(xué)法需要在制備的過程中加入特定還原劑，由化學(xué)法二氧化氯發(fā)生器制備出的溶液較為純凈，且可以將氯酸鹽還原成二氧化氯氣，在經(jīng)過調(diào)整后可以自由控制其濃度。化學(xué)法在實(shí)際應(yīng)用中操作較為簡(jiǎn)單，相關(guān)設(shè)備的占地面積較小，無須過多的投入，整體運(yùn)行安全可高，節(jié)省制備中的耗電量。同時(shí)，該二氧化氯發(fā)生器維護(hù)簡(jiǎn)單，已被廣泛應(yīng)用在污廢水處理中。1.3二氧化氯設(shè)備技術(shù)參數(shù)及特點(diǎn)化學(xué)法二氧化氯發(fā)生器由多個(gè)參數(shù)組成，其在實(shí)際應(yīng)用中需要按照特定比例將各類原料輸入到反應(yīng)器中，以在溫度固定的環(huán)境下進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)后產(chǎn)出的制備物以二氧化氯為主，而氯氣則作為消毒氣體進(jìn)行輔助，隨后可以將其通入應(yīng)用水體中，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生參數(shù)制備，系統(tǒng)的特點(diǎn)如表1所示。

2二氧化氯的氧化原理

2.1二氧化氯的基本性質(zhì)。二氧化氯為有順磁性奇電分子，其可以融入水中，且通過觀察后發(fā)現(xiàn)其存在明顯的二聚傾向，投入水中可以迅速擴(kuò)散。二氧化氯的價(jià)層電子總數(shù)為19，由于未成對(duì)電子的存在，以在兩個(gè)氧原子與氯之間互相靠近，如存在多個(gè)未成對(duì)的價(jià)電子，可以使二氧化氯變?yōu)橛坞x基，吸引相同電子使其活躍，這樣的表現(xiàn)決定了二氧化氯的性質(zhì)，但在此過程中需要制定衡量相對(duì)強(qiáng)弱的定量指標(biāo)。2.2二氧化氯的化學(xué)反應(yīng)。二氧化氯極不穩(wěn)定，其在空氣中的濃度大于10％便會(huì)爆炸，出現(xiàn)此類現(xiàn)象的根本原因在于二氧化氯的沸點(diǎn)僅為11℃，在光或熱的作用下，凝固點(diǎn)為-59℃。其在接觸空氣后可以產(chǎn)生更大的活性，如O•ClO和ClO3都屬于活潑氫，可以將此作為氧化的誘發(fā)，SO3H、-NO2基團(tuán)生成中間體，但中間體容易發(fā)生開環(huán)裂解，且會(huì)存在碳硫鍵及碳氧雙鍵，最終分解為無機(jī)物。根據(jù)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，二氧化氯在水中的氧化以氧化反應(yīng)為主，并且在反應(yīng)的過程中不會(huì)出現(xiàn)任何副作用產(chǎn)物，且不存在致癌或有毒有害物質(zhì)，常見的化合物如多環(huán)芳香烴、醇等碳水化合物。2.3二氧化氯的實(shí)際作用。二氧化氯可以迅速通過沉淀過濾去除多余物質(zhì)，從而使水脫色。二氧化氯還可以消滅水中的有毒有害物質(zhì)，其原意在于二氧化氯的穿透力及吸附能力，可以抑制微生物的生成，將二氧化氯合成后可以殺死細(xì)菌，對(duì)藻類有著更大的作用。二氧化氯如遇溫度較高的污廢水，則會(huì)提高其殺菌的性能，特別適用于工業(yè)及城市污廢水處理。

3.1二氧化氯處理含酚廢水

二氧化氯可以去除酚類物質(zhì)，且不會(huì)生成氯化產(chǎn)物，防止異味的出現(xiàn)。含酚廢水主要來源于化工企業(yè)生產(chǎn)加工，如煤氣廠、焦化廠的污廢水含酚質(zhì)量濃度最高可達(dá)2500~3000mg/L，如將二氧化氯溶液加入其中可以有效防止含酚廢水的裂變，且會(huì)降低污廢水中的含酚濃度，整體脫酚率可達(dá)90%以上，無須稀釋即可達(dá)到我國(guó)規(guī)定的污廢水排放標(biāo)準(zhǔn)，且可以促進(jìn)煤氣廠、焦化廠的可持續(xù)發(fā)展。二氧化氯在煤氣廢水中的有效應(yīng)用，可以反映出投量與COD的比例關(guān)系，反應(yīng)過程中二氧化氯的消耗在30min后，將水中的酚類物質(zhì)去除97％，且基本沒有氯代有機(jī)物生成。3.2二氧化氯處理含氰廢水氰化物含有劇毒，如出現(xiàn)在處理后的水中會(huì)降低水質(zhì)，且游離態(tài)的氰化物危害更大。二氧化氯可以大量清除水中的氰化物，且在實(shí)際應(yīng)用中可以避免出現(xiàn)二次污染，整體操作方便，避免安全問題的出現(xiàn)。二氧化氯處理礦山含氰廢水，在11.5的pH可以提高其反應(yīng)時(shí)間，整體反應(yīng)效率為30min，在二氧化氯CN－≥3條件下，氰化物的去除率可以達(dá)到99%以上，在整個(gè)pH范圍內(nèi)，可以通過二氧化氯清除99%左右的氰自由離子，在平均濃度為650mg/L的高濃度含氰廢水中，如pH大于10時(shí)，則去除率為95％左右。

4二氧化氯在污廢水處理中的應(yīng)用

4.1在城市污水處理中的應(yīng)用。將二氧化氯應(yīng)用在城市生活污水處理中可以提高質(zhì)量，通常情況下城市的污水中含有細(xì)菌，且細(xì)菌在滋生后會(huì)產(chǎn)生病原菌，如常見的大腸桿菌，城市生活污廢水每1000mL可達(dá)10萬~100萬個(gè)，糞便球菌最高可達(dá)100000個(gè)/L，此外的各類病菌更是數(shù)不勝數(shù)。水會(huì)傳播各類腸道傳染疾病，且未經(jīng)消毒的廢水可能會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的衛(wèi)生安全問題，因此在處理中需要著重考慮其穩(wěn)定性。消毒劑可以起到殺菌的作用，且在水中有著較高的穩(wěn)定性，但在實(shí)際應(yīng)用需要在應(yīng)用中對(duì)其進(jìn)行控制，當(dāng)前常用的消毒劑如二氧化氯、氯氨等，而二氧化氯溶液則是其中最為穩(wěn)定的消毒劑，通過對(duì)比得出該消毒劑的穩(wěn)定性、安全性、消毒性較高，將其應(yīng)用在城市污水處理中可以提高污水處理的殺菌能力，在高pH的含氨系統(tǒng)中，可以起到殺滅細(xì)菌的作用。如某市的污水處理系統(tǒng)每日處理污水為13.8×104m3/d，在實(shí)際應(yīng)用中選擇了20kg/h的二氧化氯發(fā)生器3臺(tái)，設(shè)計(jì)加氯量為10mg/L，采用鹽酸和氯酸鈉現(xiàn)場(chǎng)制作，接觸時(shí)間為30min，經(jīng)過ClO2消毒后，菌群數(shù)可以控制在900個(gè)/L以下，符合我國(guó)的A級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，且整體操作較為簡(jiǎn)單。4.2在采油廢水處理中的應(yīng)用。油田污廢水中的微生物污染較為嚴(yán)重，如不及時(shí)處理將會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)油量下降，因此可以利用二氧化氯溶液進(jìn)行處理，將Fe2+、FeS等還原，實(shí)際應(yīng)用中不僅提高了油田的產(chǎn)量，且提高了污廢水的處理質(zhì)量，使其能夠達(dá)到我國(guó)規(guī)定的要求。采油廢水經(jīng)處理可以有效減少環(huán)境污染，為我國(guó)生態(tài)環(huán)境建設(shè)做好鋪墊，因此為了減少腐蝕，需要避免使用細(xì)菌制劑，以免細(xì)菌產(chǎn)生抗藥性而增加治理成本。在此過程中可以應(yīng)用二氧化氯溶液選擇性氧化的特性，進(jìn)而提高殺菌效果，而且二氧化氯不受細(xì)菌耐藥程度影響，對(duì)微生物誘導(dǎo)腐蝕（MIC）有獨(dú)特的作用。同時(shí)，二氧化氯還可破壞膠體的穩(wěn)定性，使達(dá)到去除懸浮物、降低濁度的目的，防止鐵離子等懸浮物堵塞和破壞地層。4.3在醫(yī)院污水處理中的應(yīng)用。醫(yī)院污水中存在細(xì)菌、病毒、寄生蟲等物質(zhì)，如處理不當(dāng)將會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。我國(guó)制定醫(yī)院污水排放標(biāo)準(zhǔn)較高，要求其在排放前進(jìn)行消毒，但長(zhǎng)期利用消毒劑使得各類細(xì)菌出現(xiàn)了抗藥性，影響醫(yī)院污廢水排放的消毒效果。因此，醫(yī)院污廢水處理可以應(yīng)用二氧化氯溶液，在研究中發(fā)現(xiàn)，如原水中細(xì)菌總數(shù)為1.62×105個(gè)/mL，在接觸二氧化氯溶液60min后，可以徹底去除水中的寄生蟲卵、病毒、細(xì)菌等物質(zhì)，如細(xì)菌群為94000個(gè)/L、pH=7.6時(shí)，二氧化氯溶液在接觸60min后，可以達(dá)到我國(guó)對(duì)醫(yī)院污廢水處理的要求，且對(duì)CODcr和BOD5也有著去除的效果。4.4在印染廢水處理中的應(yīng)用。印染廢水排放量大、水質(zhì)復(fù)雜、堿性大，含有大量帶發(fā)色基團(tuán)的染料有機(jī)物和印染助劑，并帶有顯色基團(tuán)和極性基團(tuán)化合物，利用二氧化氯來處理印染廢水已得到一定的進(jìn)展，從當(dāng)前情況來看有著廣闊的推廣應(yīng)用前景。二氧化氯溶液強(qiáng)氧化性的研究越來越多，應(yīng)用也愈發(fā)普及，其氧化能力與有機(jī)物相關(guān)性較大。利用二氧化氯溶液對(duì)活性艷紅X-3B和活性艷紅K-2BP兩種模擬印染廢水進(jìn)行脫色，脫色率均超過90%，脫色率最適pH為7~10，在偶氮和堿性進(jìn)行脫色處理，二氧化氯溶液有較好的處理效果，1h后脫色率均達(dá)到95%以上，但由于印染廢水多為堿性，需要先調(diào)節(jié)pH，以免出現(xiàn)脫色效果較差的現(xiàn)象。同時(shí)，氧化法需要與混凝、氣浮、生化法等組合使用，在堿性條件下達(dá)到較好的脫色效果，可以在實(shí)際應(yīng)用中先加入濃度100mg/L的PAC，然后加入60mg/L的二氧化氯溶液，靜置60min后，實(shí)現(xiàn)對(duì)印染污水的脫色，結(jié)果表明，氧化脫色效果明顯，脫色率可達(dá)85%以上。4.5在VC生產(chǎn)廢水處理中的應(yīng)用某地區(qū)的VC生產(chǎn)企業(yè)，生產(chǎn)力為8000t/a，日排廢水量為7000t，最高濃度達(dá)1.0×105mg/L，在實(shí)際廢水處理中的工藝流程從廢水入手，隨后將廢水輸送至水池，將水池內(nèi)的廢水進(jìn)行中和，然后進(jìn)行好氧氧化處理，將處理后的廢水輸送至一沉池，由一沉池進(jìn)行氧化溝，最后在二沉池處理后進(jìn)行排放。但通過調(diào)查研究顯示，該地區(qū)的VC生產(chǎn)廢水處理盡在5個(gè)月份中達(dá)到了我國(guó)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)均，即COD為250mg/L，其余月份不達(dá)標(biāo)。針對(duì)這種情況需要在二氧化氯溶液應(yīng)用的過程匯總進(jìn)行全面分析，發(fā)現(xiàn)廢水中甲醇含量為1.0×103mg/L左右，由此可以推斷污水在處理過程中溫度不能恒定，使得廢水不能達(dá)標(biāo)排放。基于此，需要合理應(yīng)用二氧化氯溶液，改進(jìn)廢水處理流程，使COD的排放達(dá)到要求，調(diào)查發(fā)現(xiàn)二氧化氯溶液的應(yīng)用將COD濃度降至200mg/L左右，解決了現(xiàn)有廢水黑臭的現(xiàn)象，具體處理流程為收集廢水，將廢水輸送至集水池，由集水池將廢水與二氧化氯溶液進(jìn)行中和，隨后進(jìn)行混凝沉淀，最后輸送至二沉池進(jìn)行外排。4.6在煤氣廢水處理中的應(yīng)用煤氣化工廠的廢水含酚，在排放之前必須加以處理。在實(shí)際處理中可以應(yīng)用二氧化氯溶液進(jìn)行廢水沉淀，將COD濃度降低至342mg/L，在此過程中需要控制二氧化氯溶液的濃度為10~15mg/L，在二氧化氯溶液反應(yīng)40min之后，將煤氣廢水中含有的酚類物質(zhì)基本去除，部分的酚類物質(zhì)均被氧化，如存在為氧化的酚，可以繼續(xù)提高二氧化氯溶液的濃度，以將煤氣廢水處理，提高煤氣廠廢水處理的效果。4.7二氧化氯處理垃圾滲濾液。垃圾滲濾液屬高濃度難降解有機(jī)廢水，水中存在難降解有機(jī)物，二氧化氯作為一種強(qiáng)氧化劑和消毒劑，可以兼顧生物毒性的消毒，在垃圾滲濾液處理中有著廣闊的應(yīng)用前景。利用二氧化氯溶液處理COD濃度約450mg/L的垃圾填埋滲濾液，反應(yīng)時(shí)間在50min后，可以加入約25mg/L的二氧化氯，殺滅水樣中的細(xì)菌。

5投加二氧化氯對(duì)設(shè)備腐蝕情況研究

在某污水站針對(duì)不同投藥量，采用靜態(tài)掛片法，進(jìn)行了腐蝕率測(cè)定，結(jié)果見表2。從表2可以看出，測(cè)得靜態(tài)腐蝕率為0.040~0.060mm/a，可以采用ClO2殺菌，不免對(duì)系統(tǒng)的腐蝕率造成影響，具體如表2所示。6二氧化氯氧化法的改進(jìn)二氧化氯溶液強(qiáng)氧化性的研究越來越多，應(yīng)用也愈發(fā)普及，其氧化能力與有機(jī)物相關(guān)性較大。因此，可以在二氧化氯溶液中加入Al2O3催化劑，利用ClO2降解苯酚廢水實(shí)驗(yàn)，苯酚降解率為91.66%時(shí)，則用量要加大一倍。同時(shí)，在改進(jìn)過程中可以加入催化劑的體系，在二氧化氯投加量100mg/L，使其能夠其適應(yīng)pH范圍，達(dá)到pH為3~5。在色度550，pH6~7的染織廠廢水進(jìn)行二氧化氯催化氧化處理，應(yīng)對(duì)原水CODcr進(jìn)行設(shè)定，設(shè)定值為3000mg/L，pH擴(kuò)大為3~9，CODcr的去除率僅達(dá)到35%和43%；加入催化劑后進(jìn)行氧化處理，CODcr和色度的去除率顯著提高，常溫反應(yīng)45min后，催化劑用量1g/L，去除率分別高達(dá)96%和93%，由此可以看出，對(duì)二氧化氯溶劑進(jìn)行改進(jìn)可以提高各類廢水的處理效果，將其有效應(yīng)用可以提高我國(guó)的環(huán)境質(zhì)量。

7結(jié)束語

二氧化氯在污廢水處理中的應(yīng)用尤為重要，其在油田廢水處理、城市廢水處理、醫(yī)院廢水處理、印染廢水處理等方面均發(fā)揮著作用。二氧化氯為有順磁性奇電分子，其可以融入水中，且通過觀察后發(fā)現(xiàn)其存在明顯的二聚傾向，投入水中可以迅速擴(kuò)散。應(yīng)在此基礎(chǔ)上加大對(duì)該技術(shù)應(yīng)用的改進(jìn)，并不斷提高設(shè)備的安全性，使該基礎(chǔ)發(fā)揮實(shí)際作用。

參考文獻(xiàn)

[1]沈峰.二氧化氯在醫(yī)院污水處理中的應(yīng)用淺析[J].環(huán)球市場(chǎng)，2018（35）：389.

[2]彭弘.二氧化氯在污廢水處理中的應(yīng)用[J].中國(guó)市政工程，2011（5）：26-27.

作者:劉明瑋 單位:江蘇開放大學(xué)