二氧化氯饮用水处理过程中消毒副产物的生成规律及其影响因素

二氧化氯在水消毒过程中产生的副产物主要是亚氯酸盐和氯酸盐。随着二氧化氯日益广泛地应用于水消毒,其消毒副产物对人体健康的影响也越来越受到人们关注。

由实验和文献可知,二氧化氯水消毒过程中,氯酸盐的生成量远远小于亚氯酸盐的生成量,因此研究将亚氯酸盐作为二氧化氯消毒副产物的代表物质,通过研究二氧化氯投加浓度、接触时间、耗氧量、输水距离等因素与亚氯酸盐生成量之间的关系,探索二氧化氯消毒副产物的生成规律及影响因素势在必行。

实验条件:

1、二氧化氯投加浓度和亚氯酸盐生成量的关系

取耗氧量为5mg/L的水样3份,加入不同量的二氧化氯浓溶液,使水样的二氧化氯初始浓度分别为0.20.5lmg/L,避光密封放置30min后取样,离子色谱法测定亚氯酸盐的浓度。

2、接触时间和亚氯酸盐生成量的关系

取耗氧量为1.5mg/L的水样100 ml,加入一定量的二氧化氯浓溶液,使其初始浓度为2.0mg/L,分别于避光密封条件下接触ll02030 min时取样, 离子色谱法测定亚氯酸盐的浓度。

3、耗氧量和亚氯酸盐生成量的关系

取过滤后污水样按不同比例进行稀释,分别配制1.53568mg/L5种不同耗氧量的水样;向5种水样中加入相同体积的二氧化氯溶液,使其初始浓度为3.0mg/L,避光密封放置30min后取样,离子色谱法测定亚氯酸盐的浓度。

4、输水距离和亚氯酸盐生成量关系

忽略管材影响,按供水管道l m/s经济流速推算,用接触时间与二氧化氯的衰减来探索输水过程中二氧化氯消毒副产物的生成规律。

结果:

1二氧化氯投加浓度和亚氯酸盐生成量的关系

随着二氧化氯投加浓度的增加,亚氯酸盐生成量亦增加(0.11mg/L增加到0.21mg/L)。有文献称分别向水样中投加1mg/L10mg/L的二氧化氯,发现反应后的水样中亚氯酸盐浓度从0.42mg/L增加到3.88mg/L;地表水的二氧化氯消毒副产物研究模型也表明,二氧化氯的投加浓度是决定无机副产物形成的关键因素。

2接触时间和亚氯酸盐生成量的关系

在耗氧量和二氧化氯浓度一定时,随着接触时间的增加,亚氯酸盐的生成量呈增加趋势,并且在二氧化氯投加后lmin内即迅速生成亚氯酸盐(0.80mg/L),其生成量约为接触时间30 min时生成量(1.82mg/L)44%,自l0min以后,亚氯酸盐虽有增加,但增加速度显著减慢。

3耗氧量和亚氯酸盐生成量的关系

当耗氧量从1.5mg/L增加到5mg/L时,亚氯酸盐生成量由2.0mg/L增加到2.62mg/L;但当耗氧量由5mg/L增加到8mg/L时,亚氯酸盐生成量未见显著变化,浓度从2.62mg/L增加到2.70mg/L

4、输水距离和亚氯酸盐生成量的关系

从投加点到管网中距投加点100 m的距离时,二氧化氯投加浓度和亚氯酸盐生成量的关系生成速度较快,浓度(0.15mg/L)约占管网中距离投加点3600 m处亚氯酸盐浓度(0.25mg/L)的60%,以后随着输水距离的增加,生成量虽有增加,但增长速度减缓。

结论:

研究结果显示,随着二氧化氯投加浓度的增大,接触时间的增加,输水距离的增加,亚氯酸盐生成量增加。在耗氧量和二氧化氯浓度一定时,随着接触时间的增加,亚氯酸盐的生成量呈增加趋势,并且在二氧化氯投加后1min内即迅速生成亚氯酸盐,其生成量为接触时间30 min时生成量的44%,自10 min以后,亚氯酸盐虽有增加,但增加速度显著减慢。随耗氧量的增大,亚氯酸盐生成量有一定的增加趋势,但当耗氧量增大到一定值时,随耗氧量增大,亚氯酸盐生成量无显著变化.其原因可能是二氧化氯投加浓度较低,不能完全氧化水样中的还原性物质,还需开展进一步研究。在确保饮水的微生物学安全的前提下,尽量降低二氧化氯投加浓度,减少接触时间是十分必要的。

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