生活饮用水二氧化氯消毒的质量控制
前言
原水经过混凝、沉淀和过滤后，水中大部分悬浮物质和胶体杂质以及粘附在这些杂质颗粒上的细菌、大肠杆菌和其它微生物被去除，但水中仍还有一定量的微生物，包括对人体有害的病原菌，因此生活饮用水必须进行彻底消毒处理,目前生活饮用水的消毒方法有加氯、氯胺、二氧化氯（ClO2）、臭氧等多种方法，这些方法各有特点，其中加氯消毒的方法较为普遍，国家标准、卫生规范中对生活饮用水的出厂水和管网水的控制指标也是以加氯消毒的方法制定的，二氧化氯消毒作为一种先进、无毒害、广谱性的消毒方法在近年来的水处理中得到较快的推广，但是由于受设备、技术、安全等条件的制约，二氧化氯消毒技术在我国还处在刚刚起步阶段，相对应的技术标准，出厂水、管网水的质量控制指标、消毒效果的评价还没有配套，所以对二氧化氯消毒的出厂水质量控制进行探讨是有着非常重要的实际意义的。
1、二氧化氯消毒的原理
1.1二氧化氯的性质
二氧化氯的化学分子式为ClO2，在常温下是种深绿色的气体，具有与氯相同的嗅味，比氯的刺激性和毒性还强，化学性质活泼，易溶于水，其溶解度为氯的5倍，氧化能力为游离余氯的2.5倍，是一种具有选择性的强氧化剂，杀菌能力很强。
1.2 二氧化氯的消毒原理
二氧化氯的消毒主要是靠它较强的氧化性来实现的
ClO2+e= ClO2- E0=0.95V
ClO2-+2H2O+4e= Cl-+40H- E0=0.78V
氧化还原反应的程度取决于水中还原剂的强弱，水中一些还原状态的Fe2+、Mn2+等均可被氧化去除。
2 ClO2+5 Mn2++6 H2O =5 MnO2↓+12 H++2 Cl-
ClO2+5Fe(HCO3) 2+ 3H2O =5Fe(OH) 3↓+10CO2+ Cl-+ H+
水中有机物质可被ClO2氧化为无毒害的含氧基因（羧酸）为主的产物。细菌中的酶系统可被ClO2氧化而造到破坏，酶是促进细菌葡萄糖吸收和新陈代谢作用的催化剂，酶系统的破坏到使细菌死亡而达到消毒的作用。
2、二氧化氯的消毒特点
2.1 二氧化氯具有强氧化性，能够去除饮用水中的臭、色、氧化铁、锰等物质且效果良好。
2.2 较余氯杀菌能力强，一般为氯化消毒的2.5倍，因而同等条件下的投加量也较氯化法用量少。
2.3 消毒过程不会生成有害物质，加氯消毒的同时氯和水中的有机物质反应生成对人体有害的三氯甲烷、四氯化碳等卤化有机物，而二氧化氯可以将有机物降解为无毒害作用的含氧基因为主的产物，这是传统氯处理法所不能实现的。
3、二氧化氯消毒的水质控制
3.1 国家标准的滞后
目前对生活饮用水消毒质量标准有GB 5749-85和2001年卫生部颁发的生活饮用水水质卫生规范，见表1。 表1 水质卫生学标准
GB 5749-85
2001年卫生规范
细菌总数
100个/mL
100个/mL
总大肠菌群
3个/L
每100mL水样不得检出
粪大肠菌群
—
每100mL水样不得检出
游离余氯
在与水接触后30分后应不低于0.3mg/L
在与水接触后30分后应不低于0.3mg/L
集中式给水除出厂水应符合上述要求外，管网末稍水不应低于0.05mg/L
管网末稍水不应低于0.05mg/L
适用于加氯消毒
2001年生活饮用水水质卫生规范虽然比GB5749-85强调了游离余氯的标准只适用于加氯消毒，但对二氧化氯消毒如何进行控制仍然没有明确的要求。
3.2 水中二氧化氯的检测
水中游离余氯的检测方法一般为水样与邻联甲苯胺溶液反应，生成黄色的醌式化合物，立即与标准色比对。用这种方法检测的游离余氯只包括次氯酸（HOCl）和次氯酸根（OCl-），二氧化氯和二氧化氯的反应物是不能够用检测游离余氯的方法进行检测的。
二氧化氯的检测方法有N，N—二已基对苯二胺—硫酸亚铁铵滴定法和碘量法两种，一般应将二氧化氯的含量换算成有效氯的含量，水中1mg/L二氧化氯相当于2.5mg/L有效氯，消毒效果二氧化氯大约是游离余氯的2.5倍，但是这种转化和对比是不能够定量的，因此用游离余氯的指标来对二氧化氯的消毒进行控制也是不恰当的。
3.3 二氧化氯消毒水质控制方法
要想给出二氧化氯消毒的水质控制方法必须首先清楚国家标准强调剩余氯的目的。消毒的目的是杀灭水中的病原菌、病菌及其它致病的病原微生物，消毒是否彻底要通过细菌、大肠菌等指标来验证，而细菌、大肠菌群的检验要经过24小时的培养才能得出结果，这样就无法及时调整加氯量，而剩余氯的测定非常简单快速，可以随时根据水中剩余氯含量，及时调整加氯量。也就是说游离余氯的控制只是一个手段而不是目的。同样二氯化氯加入量究竟维持多少最为恰当，应根据细菌和大肠菌群的检验结果，以符合卫生标准为依据，而不应以某一限值而定。
对比世界各国制订的饮用水水质标准也可以看出，欧洲共同体[EC] 饮用水水质指令、世界卫生组织[WHO]饮用水水质准则、美国安全饮水法等先进国家和组织的水质标准中都未将游离余氯作为限值指标，而是更加强调对细菌、大肠菌群等卫生学指标的控制，因此在二氧化氯消毒的水质控制中在国家标准未给出二氧化氯控制量的情况下，可以参照国外标准以控制细菌、大肠菌群等指标为主。 表2 世界各国饮用水水质卫生学标准
项目指标
中国
WHO
日本
E C
法国
美国
韩国
游离余氯mg/L
0.3末稍
—
—
—
—
—
0.2-0.4/
0.05
细菌 37℃/22℃
100
—
100
10/100
10/100
—
100
大肠菌群 （100mL）
3
0
不检出
MPN<1
0
1
0
（膜法）
粪大肠菌群 (100mL)
—
0
—
0
0
—
—
肠球菌 (100mL)
—
—
—
0
0/101
—
—
二氧化氯除了杀灭有害于人体健康的病源菌，氧化有机物外，还应维持一定的剩余二氧化氯，用来抑制水中残存细菌的再度繁殖，防止水在管网中再度受到污染，所以二氧化氯消毒的水质控制应在大量的卫生学实验基础上结合本地管网的实际定出一个生产控制值。而消毒后的出厂水和管网水应严格按照GB5749-85和2001生活饮用水卫生规范要求的细菌总数、总大肠菌群、粪大肠菌群进行控制。
4、结论
4.1 二氧化氯具有强的氧化性，消毒杀菌能力强，是氯化消毒的2.5倍，消毒过程无毒害副产物。
4.2 国家标准中的游离余氯指标不能够正确反应二氧化氯消毒的效果，也不能以游离余氯作为二氧化氯加量的控制指标。
4.3 二氧化氯消毒的水质控制应以细菌、大肠菌群等卫生学指标为生产控制可在卫生指标试验的基础上，充分考虑本地管网水质的实际确定二氧化氯加氯量。
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