管道纯净水系统的设计

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1　管网布置
　　为避免形成管路二次污染及“死水”现象，整个供水管网应布置成同程式循环管路，图1是笔者常采用的几种布置方式。图1(a)适用于高度＜50 m、立管数较少的建筑物。
　　图1(b)适用于高度＞50 m、立管数较多的高层建筑。
　　图1(c)适用于单幢小高层或高层建筑。前者的循环泵既可放在屋顶，也可放在地面设备间；后者的循环泵应放在地面，而且管路中要考虑减压问题。
　　图1(d)适用于多幢多层或小区建筑。
　　图1(e)适用于高、多层的群体建筑。
　　无论采用哪种管网形式，都必须进行管网平差，否则仍然有可能存在回水不畅、“死水”的问题。
2　水力计算依据
　　就优质水而言，目前人们只是用来直饮而基本未作他用，所以其用水量与建筑物的性质基本无关。而建筑生活给水管道设计秒流量公式：qg＝0.2 αNg+kNg中的α、k值主要决定于建筑物的用途，所以应用此公式来计算优质水的设计秒流量既不合理也不准确。
2.1　流量
　　笔者认为，根据1981年出版的《室内给水排水工程》教材中的公式：
　　qg＝0.347（Qp）0.5　　　　(1)
　　式中　　qg――计算管段的给水设计秒流量，L/s
　　　　　　Qp――平均日用水量，m3/d
　　对于仅供饮用的优质水，影响其用水量的主要因素是用水量标准和使用人数，即有：
　　Qp＝n・qd/1000　　　(2)
　　式中　　qd――用水量标准，L/(人・d)
　　　　　　n――用水人数
　　把式(2)代入式(1)有：
　　qg＝0.347（n・qd/1000）0.5　　　　　　(3)
　　式(3)即为优质水的设计秒流量公式，而用水量标准又受季节和地域的影响，如北方地区用水量标准为5 L/(人・d)左右，南方地区在8 L/(人・d)左右。另在《建规》中可查出一个饮水器喷嘴的额定流量为0.05 L/s，代入式(3)有：
　　对于南方地区：0.05＝0.347・（n・0.008）0.5
　　　　　　　　　n≈2.6人
　　对于北方地区：0.05＝0.347・（n・0.005）0.5
　　　　　　　　　n≈4.15人
　　由此可知，对于南方地区不论是住宅还是办公楼，当超过3人时，都应增设饮水器喷嘴，一般按每增加3人再增加一个喷嘴计；而北方地区则在超过5人时就应增加一个喷嘴。
2.2 流速
　　根据笔者经验，纯净水管路设计中的立管流速一般控制在0.3～0.6 m/s，横干管控制在0.6～1.0 m/s之间为宜。
2.3 管径
　　为保证水质，最大供水管的管径≯DN50，其余管径按计算确定。
2.4 i值的确定
　　几种常用管材的单位长度沿程水头损失计算公式如下：
　　①塑料管：i＝0.000915Q1.774/d4.774j
　　②不锈钢管：与铝塑管同，根据Darcy Weisbbah公式可推出
　　③铝塑复合管：i＝0.024 6(Q1.75γ0.25)/d4.75j
　　式中　Q――计算流量，m3/s
　　　　　γ――运动粘滞度，m2/s(一般10 ℃时取1.297×10-6 m2/s，其值随温度变化)
　　　　　dj――管道计算内径，m
　　　　　i――管道单位长度水头损失，Pa/m
　　各种管材的局部水头损失按沿程损失的20%～30%计。
3　供水方式
　　总的来说，管道纯净水的主要供水设备有循环泵、变频泵、电磁阀等，供水方式也不外乎以上设备的几种组合。
　　①循环泵定时循环［以图1(c)为例］
　　循环泵可根据建筑物的规模及具体情况而设置，这种方式要求循环泵定时循环且应避开用水高峰以延长水泵的使用寿命。泵启停次数不宜过繁，最好不要超过6次/h，循环流量按给水流量的80%计。此供水方式的优点是既可保证水量、水压的要求，又可节能。缺点是：制水设备只能放在屋顶，对建筑的要求很高而且给安装维修、管理带来不便。
　　②变频供水
　　a.变频泵+循环泵+电磁阀联合供水
　　如图1中的(a)、(b)、(d)、(e)所示，白天电磁阀关闭，变频泵根据用户用水情况自动变频供水。夜间变频泵停止工作，电磁阀打开，循环泵工作。循环水量可按给水量的100%计，循环时间一般为2 h，这样既可保证白天水量的供应又可节约电能，缺点是使用了变频设备造价较高。
　　b.变频泵供水
　　如图1中的(a)、(b)、(d)、(e)，把其中的电磁阀去掉，这样供水系统中有两台变频泵(一用一备)，互为备用。控制变频泵的最小流量为总用水量的40%为循环流量(A)，当无用户用水时，变频泵的循环流量为A；当用户用水量＜A时，A中一部分流量供用户，一部分作为循环回水；当用户用水量＝A时，A流量全部供用户，此时管路中循环回水流量为零；当用户用水量＞A时，随着电机转速的改变，变频泵随用户水量的变化进行变频供水，此时回水管中循环回水流量为零。如果把变频泵的最小流量设定得很小的话，管路中循环流速就很小，效率低，节能不显著；而若把变频泵的最小流量设定得＞总用水量的40%，流速就会很大，水质不能保证，因此把变频泵的最小流量控制在总用水量的40%为宜。与方法a相比，在用水量＜A时，水一直处于循环状态，但耗电较多。
　　c.变频泵+循环泵供水
　　如图1中的(a)、(b)、(d)、(e)，把其中的电磁阀去掉，制水量定为用水量的1.5倍，不论有无用户用水，循环回水流量都按制水量的1/3倍循环，变频泵则根据用户用水量的变化进行变

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我国城市人均生活用水量195.4 L/d（普及率为93%），时变化系数为1.5～1.7。人均饮水量为1.5～2.5 L/d，上海地区为2～3 L/d，占生活用水总量的2.5%左右。饮用水按天然水、自来水、开水、矿泉水、蒸馏水、纯净水的顺序发展，美国1991年纯净水产量为19.3×105 m3，营业额高达20亿美元，目前欧美国家纯净水销售量已经是矿泉水的70倍。区域性缺水、水源的污染造成自来水水质下降以及不断提高的生活水平是目前推行纯净水的主要原因，不过有必要说明的是，目前我国的水质满足GB 5749―85就可以饮用，纯净水的出现是人们生活水平提高的一种体现。
　　纯净水又名太空水，最初是美国太空总署为太空航行中的宇航员开发的，是无色、无味、无菌、无有害矿物质的高品质水。其生产技术核心为反渗透技术（RO法），采用孔径为0.2 nm的反渗透膜。反渗透的原水可采用自来水或泉水、井水，但必须配备一定的预处理。其供应方式可以采用集中管路供应和集中处理、分散供水两种形式。有益于人体的有机矿物质仅有1%来自水中，其他绝大多数来自食物，因此饮用纯净水不会造成生活中微量元素的缺乏。
1　纯净水给水系统设计
　　目前纯净水系统设计还存在一个逐渐系统与完善的过程，一般依经验进行设计。现介绍重庆某生活小区纯净水分质供水系统的设计。
1.1　饮水器与饮水定额
　　饮水器喷嘴设计参数：额定流量0.05 L/s，当量0.25，支管管径15 mm，配水点前所需流出水头0.020 MPa。饮水器管道最好不要暗埋，以有利于检修。
　　每户人口：4人
　　饮水定额：4L/(人．d)
　　用水小时：6:00-24:00，共18 h
　　时变化系数Kh：4.0
1.2　纯净水生产工艺流程
　　纯净水生产工艺包括预处理、反渗透、供水循环设施和监测控制设施及系统四部分。预处理包括砂滤、炭滤和软化等，用以去除原水中的悬浮物和胶体，去除余氯，降低浊度和硬度，以保证反渗透系统进水水质满足：［Cl-］＜0.1 mg/L，SDI＜4.0。
　　小区纯净水制、供水工艺流程如图1。
　　在上述工艺中，砂过滤器应保证出水浊度＜5 NTU；20μm精密过滤器是截留前工艺中被带出的活性炭粉末及软化罐中树脂溶出物（依工程实际情况有时可以不用）；保安过滤器是去除5μm以上悬浮物，保护反渗透膜；供水设施――加压采用变频调速系统，管材推荐采用不锈钢材质，立管用设计秒流量进行设计，供水泵、小区配水管等采用最高日用水量进行设计。
　　上述工艺的处理效果为：原水总固体从200mg/L左右可降到1.6mg/L，电导率从300μS/cm左右可降到3μS/cm（原水电导率＜800μS/cm时，可保证出水电导率<10μS/cm）。
　　目前国产产品可以替代除高压泵和膜元件以外几乎所有的设备和配件，在保证产水质量的基础上，价格较进口设备降低1/3～1/2。例如：国产开发的光氧化消毒器是一种高效的灭菌装置，已在很大程度上取代了紫外杀菌器，造价仅为后者的2/3。
2　各种管材对纯水水质的污染比较
　　就纯净水供水管材对纯净水水质的影响作了调研，这种影响可以用材料对净水的污染值指标来衡量。单位面积的材料使单位体积去离子水（纯净水）电阻率的增加值叫该材料对净水的污染值。不同材料对净水的污染值见表1，不同时间内溶出的Na、Fe、Ca量见表2。
表1　不同材料对纯净水的污染值 材料 聚四氟
乙烯管 聚丙
烯管 ABS管 有机玻
璃管 不锈
钢管 硬聚氯
乙烯管 灰聚氯
乙烯管
污染值 0.070 0.138 0.210 0.810 1.000 4.250 4.460
表2　各种材料在不同时间内溶出的Na、Fe、Ca量 材　料 1.0 h 24.0 h 48.0 h 72.0 h
Na Fe Ca Na Fe Ca Na Fe Ca Na Fe Ca
聚四氟乙烯管 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
聚丙烯管 0 0 0 0.10 0.25 0.15 0.12 0.19 0.04 0.20 0.25 0.15
ABS管 0 0 0 0.10 0.20 0.25 0.10 0.20 0.20 0.20 0.25 0.20
有机玻璃管 0 0 0 0.20 0.20 0 0.40 0.50 0 0.40 0.50 0.30
聚氯乙烯硬管 0.33 0.35 0.50 0.50 0.83 1.2 2.5 2.0 11 2.66 2.0 12.0
聚氯乙烯灰塑料管 0.63 0 1 1.90 1 5.30 2.50 2 11 2.50 2 15.5
不锈钢管 0 　 0 0.2 　 0 0.35 　 0.17 0.35 　 0.17
聚乙烯水龙头 0.14 1 20 0.71 1.5 3.5 0.85 2 4.5 1.6 2 4.5
国外聚丙烯 0 0 0 0.46 0 0.46 0.58 0.38 0.85 0.58 0.38 1.0
　注　表中离子浓度通过无火焰原子吸收分光光度法测定。
　　由表1不难看出，不锈钢管材对纯净水的污染较PVC管等其他塑料管的污染都小，因此从保证供水水质角度出发，宜采用不锈钢管作为纯净水的输配水设备。
　　另外从不同管材运行安装情况来看，钢塑管的内层塑料接口不易紧密，小管径管中钢塑两层间易起泡及脱层；铝塑管的铝皮在土建与安装中易损坏，接口处易产生相对较大的温度应力，接头易老化与漏水；UPVC管的粘接接头易老化，长期使用水中易产生臭味，承高压有一定问题。因此从实际使用情况出发，推荐使用不锈钢管作为直接饮用水的输水管道。经分析，北京生产的CPD不锈钢管性能较好，但限于产量原因，价格要高一些；日本的薄壁不锈钢管的性能价格比较好。
3　循环管网的序批循环供水方式
　　循环管网为供水管网服务

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管道分质供水系统的组成及工程设计

在新建居民小区内实施管道分质供水(即一套管网输送自来水用于洗涤、绿化等居民杂用，另设一套管网将自来水或地下水经过专门的水处理设备深度处理后得到的优质饮用水输送到居民家中专供饮用)是目前改善我国城市居民饮水水质的切实可行的办法。同时，管道分质供水在房产开发初期可有效提升小区品位，项目实施后还可以给投资者带来可观的经济效益，因而也引起了房产开发商的广泛兴趣。

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居住区中水处理系统方案及经济比较

目前居住区建设中水系统的条件已基本具备，并日趋完善。首先，居住区排水量较大、杂用水需求也大、水量易平衡，对中水系统的设计和平稳运行有利；其次，随城镇居民小区的规模化以及水处理技术的发展，中水系统的初投资和运行费用将大幅度降低；再次，住房的私有化、小区物业管理的兴起和完善也为中水系统的投资回报奠定了基础。采用中水系统后预计居住区用水量可节省30%～40%，排水量可减少35%～50%，将产生良好的社会效益和环境效益。
　　由于中水水源及处理方法不同，中水系统可采用多种形式，而究竟选择何种形式则成为设计的关键。现以某小区为例，选择3种典型处理方法对水量平衡、初投资及运行费用进行分 析和比较(该小区全部为6层砖混住宅，总建筑面积为10×104m2，容积率为1.2，绿化面积为30%，共有1100户、3300人、270辆汽车)。
1　经二级处理后回用
1.1　工艺流程及特点
　　该方案的工艺流程为：
　　　
　　其特点是：

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城市直接饮用水供应模式的探讨
实现大范围直接饮用水入户对城市供水事业的发展具有里程碑式的意义，是净水工艺的一次质的飞跃，它是城市现代化水平、市民生活质量提高的重要指标，同时其又是一项技术性强、历时长、耗资大、社会影响广泛的系统工程。
1 直饮水系统建设的必要性
　　① 供水行业的发展目标
　　目前各城市供水能力已有了很大提高，城市供水的基本矛盾已经发生转变，供水的突出问题已由满足“量”的需要提升到更高的“水质要求”，例如杭州市区目前供水能力已达143×104m3/d，而实际平均需水量＜100×104m3/d，供需比为1.43∶1。另外城市管网的更新改造及新型管材的大量使用，减少甚至消除了因管材质量问题引起的水质二次污染。

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小区中水建设模式探讨

随着我国社会经济的发展，水资源短缺问题日益突出。发展“污水处理回用”以实现“水资源的可持续利用”已被明确写人去年制订的“国民经济和社会发展第十个五年计划纲要”中。作为污水处理回用的一个重要组成部分，在住宅小区建设中水系统已经提上了各级政府相关职能部门的议事日程。
　　2001年《北京市中水设施建设管理试行办法》中规定：建筑面积5万平方米以上或可回收水量大干150立方米／日的居住区和集中建筑区，必须建设中水设施。另外，随着市政自来水水价的不断提高，使投资中水设施已具备了初步的经济动力。因此，建设管理中水处理设施，将是房地产开发商及物业管理公司未来必须面对的一个课题，而经济，有效，安全的处理并使用中水，使投资商在最大限度节水，满足社会效益的同时，产生量大的经济效益，将是政策制定及技术研究的重要内容。
　　那么，如何合理地建设小区的中水系统泥？长期以来，各方面还没有形成一个统一的认识，这也是目前困扰众多房地产开发商的一个难题。
原水收集
　　小区的生活排水多种多样，综合起来可以分为以下几种：洗浴排水、盟洗排水、厨房排水、冲厕排水等。
　　按传统的说法，将洗浴排水和盥洗排水合称为优质杂排水，若包括了厨厕排水（一般即为化粪池出水）称为全生活污水。
　　以优质杂排水为原水水源
　　中水系统以优质杂排水为水源是我国沿用了多年的常规做法，其主要优点有：
　　水源水质较好，处理难度小。
　　工艺简单，中水处理设施造价低。
　　但是，经过实际工程的检验，其固有的缺陷也逐渐为人们所认识。　
　　由于要增加一套优质杂排水收集管网。成倍地增加了小区排水系统的建设成本和难度。
　　原水的时段性和季节性波动变化较大，不能最大限度的替代小区中所有杂用水，实际支行时往往还需要补充大量的自来水人回用系统，随着中水收费的开始，将造成物业管理部门对住户使用中水的大量补贴。
　　优质杂排水水源难以保证水量充足稳定，尤其在小区入住初期。
　　以全生活污水为原水水源
　　随着我国水处理技术的发展，人们认识水平的提高，以全生活污水为中水水源开始在工程中得到应用，其主要特点有：
　　（1）虽然水处理设施的造价较高，但节约了一套水收集管网，从总体投资来看，还是相当合算的。
　　（2）中水系统的水源稳定充足，为进一步拓展中水的用途创造了有利的条件。
　　（3）原水的污染程度较高，处理难度大，对中水处理设施的设计建设者要求比较高。
处理设施
　　处理设施是整个中水系统的核心，也是能否正常实现功能的关键，在建设时要重点考虑以下几个方面的问题：
　　处理规模的确定
　　中水在小区中有如下用途：冲厕，冷却用水，消防用水，洗车用水，清扫用水，绿化用水，景观用水等。
　　当中水系统以优质杂排水为原水水源时，由于水源量一般小于回用需求量，所以处理设施的规模根据原水水量来确定。
　　若以全生活污水为原水水源，由于可提供充足的污水水源，为最大限度的节约用水，小区中水处理设施的规模应根据小区所有中水用途实际需求量来确定。
　　核心工艺的选择
　　作为特定的目标对象，小区中水系统统在着普遍的特点，其处理设施所选择的工艺必须具备与之相符合的功能：
　　（1）由于居民用水从时段上讲很不均匀，因此所选择的处理工艺必须具有较强的耐冲击负荷能力。
　　（2）物业管理公司的操作人员很难掌握专业的水处理知识，所以设计的工艺系统应便于操作和维护。
　　（3）国家的相关中水回用标准，对氮、磷有比较高的要求，特别是需要回用人工湖等景观水体的中水系统，为防止出现黑臭等富营养化现象，处理设施所选择的工艺应具备脱氮除磷的功能。
　　（4）运行处理成本低也是选择工艺时必须考虑的一个重要因素。
　　生活污水处理工程中，一般都是以好氧生物处理方法为核心工艺，好氧生物处理方法分为生物膜法和活性污泥法两大类。
　　以接触氧化为代表的生物膜法工艺的主要特点是处理效率高，适用于对去除率要求不高的快速处理方法；而序批法。
　　氧化沟等活性污泥法工艺的主要特点是处理精度好，即出水水质可以达到非常高的标准。因此，接触氧化适用于以优质杂排水为水源的中水系统；序批法、氧化沟则更适合于以全生活污水为水源的情况。
　　建设形式
　　由于中水设施位于居民小区内，建设主式必须考虑噪声、异味及固体废物等不良因素对小区整体环境产生的负面影响，必须选择适当的建设形式：
　　（1）对于处理设施中的各种水池，中小规模的工程尽量采用地下全封闭的建设形式；大中规模的可采用地上全封闭的建设形式；有条件的情况下，也可采用半开放或全开放的形式，以节省投资。对于我国过去几年曾出现的全埋地污水处理设备，无论从工艺设计还是设备配置，经实践证明均不理想，不适合此类工程。
　　（2）设备的选择要综合考虑噪声、检修、能耗等多种因素。
　　（3）在小区的整体规划阶段就应该充分考虑中水设施的建设形式和规划位置，尽可能降低管网建设、水池等系统的造价，并使中水构筑物更好地与小区

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纯净水厂工程设计方案

一、 进水参数
源水：城市自来水、地下水（需要检测水样）、 进水压力＞0.3MPa，
进水电导率＜800us/cm；进水电导率＞800us/cm时，建议使用双级反渗透。
1、 设计参数：3000GPD/12吨/600桶/天（单双级）
6000GPD/24吨/1200桶/天（单双级）
2、 出水标准：国家纯净水标准（GB17324-2000）

二、 工艺流程
源水箱→源水增压泵→多介质过滤器→活性碳过滤器→阳树脂软化器→精密过滤器→一级RO反渗透纯水系统→
二级ＲＯ反渗透纯水系统→水气混合器→臭氧杀菌机→不锈钢纯水罐→ 全自动灌装线

三、设计方案
1、 第一级预处理系统：采用石英砂多介质过滤器，主要目的是去除源水中含有的泥沙、铁锈、胶体物质、悬浮物等颗粒在20 m以上对人体有害的物质，系统可以自动（手动）进行反冲洗，正冲洗等一系列操作。
2、 第二级预处理系统：采用果壳活性碳过滤器，目的是为了去除水中的色素、异味、生化有机物、降低水的余氯值及农药污染和其他对人体有害的污染物。系统可以自动（手动）进行反冲洗，正冲洗等一系列操作。
3、 第三级预处理系统：采用阳树脂对水进行软化，主要是降低水的硬度，去除水中的钙、镁离子（形成水垢的主要成分），可有效延长反渗透膜的使用寿命，并可进行智能化树脂再生。
4、 第四级预处理系统：采用5um孔径精密过滤器，使水得到进一步的净化，使水的浊度和色度达到优化。保证RO系统进水条件要求，保证设备的产水质量，延长设备的使用寿命。
5、 纯净水设备主机：采用反渗透技术进行深度脱盐处理（进口美国反渗透膜）去除钙、镁、铅、汞等对人体有害的重金属物质及其他杂质，降低水的硬度，脱盐率达99%以上，生产出符合国家标准的纯净水。
6、 双级反渗透主机：通过一级反渗透处理过的水，再经过第二次反渗透处理，使水质进一步得到净化，出水水质达到国家标准，适合源水水质较差的用户或特种行业的特殊要求。
7、 杀菌系统：采用臭氧发生器（或紫外线杀菌器），减少细菌二次污染，灭菌率可达99%以上，同时臭氧溶于水形成富氧水，保证水的纯鲜。采用水气混合器使臭氧充分与水混合，达到最佳浓度比。
8、 储水系统：采用不锈钢纯水罐，备有自动液位控制系统，水满可自动停机，实现自动化管理。
9、 灌装系统：手动灌装机、半自动灌装机、全自动灌装机（大桶、小瓶）备选。

四、设备特点
1、 开机后设备实现膜自动冲洗功能，冲洗时间2-10分钟可调。
2、 设备有废水回流装置，可对水进行二次利用，提高水的利用率，节省水费。
3、 低压保护系统，当源水压力不足或无源水时，设备自动停机，保护高压泵及设备安全。
4、 纯水箱水满后设备可自动停机。
5、 设备设有清洗保养系统，可定期对设备定行清洗保养，延长反渗透膜使用寿命3-5年。
6、 设备采用不锈钢架结构，实现无卫生死角，设备无腐蚀，使用10-20年依旧如新。
7、 双级反渗透设备设有多路调节阀，可实现双级出水、单级出水或单双级同时出水，使产水水质多元化。
8、 反渗透设备可与矿泉水设备（山泉水设备）配套使用，减少投资成本，提高水资源利用率。
9、 设备基本可实现24小时无人值守运行。
10、备有在线水质检测仪，随时观察出水水质。

五、效益分析
选用自来水，每桶生产成本0.25元，综合成本0.5元。
选用地下水，每桶生产成本0.06元，综合成本0.3元。

六、售后服务
1、 公司拥有完善的售后服务体系，省内24小时服务到位，省外48小时服务到位。
2、 设备保修一年，一年内免费洗膜一次、免费移机一次。

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给水处理中二氧化氯与臭氧的应用比较

目前，我国给水中应用的氧化消毒剂以液氯为主。但随着源水污染的变化，废水中各种有机物的含量有所增加，运用液氯消毒会产生氯代有机物，其中有的产物具有致突变作用。为满足人们对水质要求的不断提高，寻求能替代氯的更安全而经济的新型氧化消毒剂，成为今后给水处理的一个发展方向。其中，较有前途的是二氧化氯（ClO2）和臭氧（O3）。
1.二氧化氯（ClO2）
1.1 二氧化氯的应用
　　十九世纪初，美国科学家Dary H.发现了ClO2气体。二十世纪40年代，二氧化氯开始应用于食品加工的杀菌消毒，造纸的漂白和水的净化处理等。由于二氧化氯不会与有机物反应而生成THMs，所以在饮用水处理中应用越来越广泛。1983年，美国国家环保局（EPA）提出饮用水中三氯甲烷含量必需低于0.1mg/L，并推荐使用ClO2消毒。二氧化氯消毒的安全性被世界卫生组织（WHO）列为A1级，被认定为氯系消毒剂最理想的更新换代产品。目前，美国和欧洲已有上千家水厂采用ClO2消毒；我国则多用于造纸、纺织等行业，并逐步应用于自来水厂。
　　在给水处理中，ClO2不仅可以作为高效的消毒剂，还可考虑投加在原水、沉淀池前或滤池前，进行预氧化或中间氧化，以控制嗅味（尤其是氯酚或藻类副产物嗅味等），防止微生物滋长，加强混凝过滤；也可用于去除水中的铁、锰和色度。另外，欧洲一些国家将ClO2 、O3即Cl2结合起来用于饮用水处理，取得了较好的效果。
1.2 二氧化氯的物理性质
　　二氧化氯（ClO2）常温（20℃）下是一种黄绿色的气体，具有与氯气、臭氧类似的刺激性气味，分子量67.45，比空气重，熔点-59℃，沸点11℃。
　　ClO2极易溶于水而不与水反应，22℃时溶解度约为氯的5倍，达2.9g/L。ClO2在水中的溶解度随温度升高而降低。同时二氧化氯分子的电子结构虽是不饱和状态，在水中却不以聚合状态存在，这对ClO2在水中迅速扩散十分有利。但ClO2水溶液易挥发，在较高温度与光照下会生成ClO2-与ClO3-，应避光低温保存。
　　据介绍，ClO2在常温下可压缩成深红色液体，极易挥发，极不稳定，光照、机械碰撞或接触有机物都会发生爆炸；在空气中的体积浓度超过10%或在水中浓度超过30%时也会发生爆炸。不过ClO2溶液浓度在10g/L以下时基本没有爆炸的危险。
　　由于ClO2对压力、温度和光线敏感，不能压缩进行液化储存和运输，只能在使用时现场临时制备。
1.3 二氧化氯的氧化消毒机理
　　作为强氧化剂，ClO2在酸性条件下具有很强的氧化性：
　　　　ClO2 + 4H+ + 5e = Cl- + 2H2O
　　在水厂pH≈7的中型条件下，
　　　　ClO2 + e = ClO2-
　　　　ClO2- + 2H2O + 4e = Cl‑- + 4OH-
　　ClO2能将水中少量的S2-、SO32-、NO2-等还原性酸根氧化去除，还可去除水中的Fe2+、Mn2+及重金属离子等。另外，对水中有机物的氧化，Cl2以亲电取代为主，而ClO2以氧化还原为主，能将腐殖酸、富里酸等降解，且降解产物不以三氯甲烷形式存在。
　　ClO2是一种光谱、高效的杀菌消毒剂，实验证实，它对细菌、芽孢、藻类、真菌、病毒等均有良好的杀灭效果。关于ClO2的消毒机理，由多种解释，一般认为ClO2对微生物细胞壁有较好的吸附和穿透作用，能渗透到细胞内部与含巯基（-SH）的酶反应，使之迅速失活，抑制细胞内蛋白质的合成，从而达到将微生物灭活的目的。
　　由于细菌、病毒、真菌都是单细胞的低级微生物，其酶系分布于细胞膜表面，易于受到ClO2攻击而失活。而人和动物细胞中，酶系位于细胞质之中受到系统的保护，ClO2难以和酶直接接触，故其对人和动物的危害较小。
1.4 二氧化氯的氧化消毒特性
　　ClO2­时较强的氧化剂，氧化水中有机物具有选择性。
　　（1） ClO2­氧化能力强，其氧化能力是氯的2.5倍，能迅速杀灭水中的病原菌、病毒和藻类（包括芽孢、病毒和蠕虫等）。
　　（2） 与氯不同，ClO2­消毒性能不受pH值影响。这主要是因为氯消毒靠次氯酸杀菌而二氧化氯则靠自身杀菌。
　　（3） ClO2不与氨或氯胺反应，在含氨高的水中也可以发挥很好的杀菌作用，而使用氯消毒则会受到很大影响。
　　（4） ClO2随水温升高灭活能力加大，从而弥补了因水温升高ClO2在水中溶解度的下降。
　　（5） ClO2的残余量能在管网中持续很长时间，故对病毒、细菌的灭活效果比臭氧和氯更有效。
　　（6） ClO2具有较强的脱色、去味及除铁、锰效果。
　　（7） ClO2消毒只是有选择的与某些有机物进行氧化反应将起降解为含氧基团为主的产物，不产生氯化有机物，所需投加量小，约为氯投加量的40%,且不受水中氨氮的影响。因此，采用ClO2代替氯消毒，可使水中三氯甲烷生成量减少90%。
1.5 二氧化氯的制备及经济性比较
　　ClO2­的制备方法有化学反应法、电解食盐法、离子交换法等。其中化学法和电解法在生产上应用较多。
1.5.1 化学法
　　化学反应制取ClO2的方法有：
　　（1） 盐酸与亚氯酸钠反应
　　　　5NaClO2 + 4HCl = 5NaCl + 4HCl + 2H2O
　　（2） 盐酸与氯酸钠反应
　　　　2NaClO3 + 4HCl = 2NaCl + 2ClO2 + 2H2O
　　（3） 液气混合反应
　　　　2NaClO2 + Cl2 = 2NaC

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