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水處理劑指用于水處理的化學(xué)藥劑。通常指用于污水處理的化學(xué)藥劑。本期是污水處理藥劑介紹第二期，查閱上期內(nèi)容，見(jiàn)文末。話不多說(shuō)，講解繼續(xù)。

調(diào)理劑又稱脫水劑，可分為無(wú)機(jī)調(diào)理劑和有機(jī)調(diào)理劑兩大類。無(wú)機(jī)調(diào)理劑一般適用于污泥的真空過(guò)濾和板框過(guò)濾，而有機(jī)調(diào)理劑則適用于污泥的離心脫水和帶式壓濾脫水。

最有效、最便宜也是最常用的無(wú)機(jī)調(diào)理劑主要有鐵鹽和鋁鹽兩大類。鐵鹽調(diào)理劑主要包括氯化鐵（FeCl₃?6H₂O）、硫酸鐵（Fe₂(SO₄)3?4H₂O）、硫酸亞鐵（FeSO₄?7H₂O）以及聚合硫酸鐵（PFS）（[Fe₂(OH)_n(SO₄)_3-n/2]m）等，鋁鹽調(diào)理劑主要有硫酸鋁（Al₂(SO₄)₃?18H₂O）、三氯化鋁（AlCl₃）、堿式氯化鋁（Al(OH)₂Cl）、聚合氯化鋁（PAC）（[Al₂(OH)_n?Cl_6-n]m）等。

投加無(wú)機(jī)調(diào)理劑后，可以大大加速污泥的濃縮過(guò)程，改善過(guò)濾脫水效果。而且鐵鹽和石灰聯(lián)用可以進(jìn)一步提高調(diào)理效果。投加無(wú)機(jī)調(diào)理劑的缺點(diǎn)：

一是用量較大，一般來(lái)說(shuō)，投加量要達(dá)到污泥干固體重量的5%～20%，從而導(dǎo)致濾餅體積增大；

二是無(wú)機(jī)調(diào)理劑本身具有腐蝕性（尤其是鐵鹽），投加系統(tǒng)要具有防腐性能。

應(yīng)當(dāng)注意的是，采用氯化鐵作為調(diào)理劑時(shí)，會(huì)增加對(duì)脫水污泥處理設(shè)備金屬構(gòu)件的腐蝕性，因此所配備的脫水污泥處理設(shè)備的防腐等級(jí)應(yīng)適當(dāng)提高。

有機(jī)合成高分子調(diào)理劑種類很多，按聚合度可分為低聚合度（分子量約為1千～幾萬(wàn)）和高聚合度（分子量約為幾十萬(wàn)～幾百萬(wàn)）兩種；按離子型分為陽(yáng)離子型、陰離子型、非離子型、陰陽(yáng)離子型等。與無(wú)機(jī)調(diào)理劑相比，有機(jī)調(diào)理劑投加量較少，一般為污泥干固體重量的0.1%～0.5%，而且沒(méi)有腐蝕性。

用于污泥調(diào)理的有機(jī)調(diào)理劑主要是高聚合度的聚丙烯酰胺系列的絮凝劑產(chǎn)品，主要有陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺、陰離子型聚丙烯酰胺和非離子型聚丙烯酰胺三類。

其中陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺能中和污泥顆粒表面的負(fù)電荷并在顆粒間產(chǎn)生架橋作用而顯示出較強(qiáng)的凝聚力，調(diào)理效果顯著，但費(fèi)用較高。

為降低成本，可以使用較便宜的陰離子型聚丙烯酰胺-石灰聯(lián)用法，利用帶有正電荷的Ca(OH)₂絮體物將帶負(fù)電的絮凝劑和污泥顆粒吸附在一起，形成一種復(fù)合的凝聚體系。

就常用的鋁鹽和鐵鹽無(wú)機(jī)調(diào)理劑而言，使用鋁鹽時(shí)的藥劑投加量較大，所形成的絮體密度較小，調(diào)理效果較差，在脫水過(guò)程中會(huì)堵塞濾布。

因此，在選用無(wú)機(jī)調(diào)理劑時(shí)，盡可能采用鐵鹽；當(dāng)使用鐵鹽會(huì)帶來(lái)許多問(wèn)題時(shí)，再考慮采用鋁鹽。

無(wú)機(jī)調(diào)理劑與有機(jī)調(diào)理劑相比，藥劑投加量較大，形成的絮體顆粒細(xì)小，但絮體強(qiáng)度較高。因此在利用真空過(guò)濾機(jī)和板框壓濾機(jī)使污泥脫水時(shí)，可以考慮采用無(wú)機(jī)調(diào)理劑。

與無(wú)機(jī)調(diào)理劑相比，有機(jī)調(diào)理劑藥劑投加量較小，形成的絮體粗大，但絮體強(qiáng)度較低，比無(wú)機(jī)調(diào)理劑形成的絮體更容易破碎。而且一旦絮體被破壞，不論采用無(wú)機(jī)調(diào)理劑還是有機(jī)調(diào)理劑，都不易恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)。

因此在利用離心脫水機(jī)和帶式壓濾機(jī)使污泥脫水時(shí)，可以考慮采用有機(jī)調(diào)理劑。在采用無(wú)機(jī)調(diào)理劑或有機(jī)調(diào)理劑中的一種難以達(dá)到理想的調(diào)理效果時(shí)，可以考慮將無(wú)機(jī)和有機(jī)調(diào)理劑復(fù)配使用，有時(shí)能取得更好的調(diào)理效果。

比如石灰和三氯化鐵聯(lián)合使用，不但能起到調(diào)節(jié)pH值的作用，而且石灰和污水中的重碳酸鈣生成的碳酸鈣顆粒結(jié)構(gòu)還能增加污泥的孔隙率，促進(jìn)泥水分離。

不同性質(zhì)的污泥，選用調(diào)理劑的種類和投加量也有很大差異。對(duì)有機(jī)物含量高的污泥，較為有效的調(diào)理劑是陽(yáng)離子型有機(jī)高分子調(diào)理劑，而且有機(jī)物含量越高，越適宜選用聚合度越高的陽(yáng)離子型有機(jī)高分子調(diào)理劑。而對(duì)以無(wú)機(jī)物為主的污泥，則可以考慮采用陰離子型有機(jī)高分子調(diào)理劑。

污泥性質(zhì)的不同直接影響調(diào)理效果：初沉池污泥較易脫水，而浮渣和剩余活性污泥則較難脫水，混合污泥的脫水性能則介于兩者之間。為達(dá)到一定的調(diào)理效果，所需調(diào)理劑的數(shù)量存在顯著差異。

一般來(lái)說(shuō)，越難脫水的污泥其調(diào)理用藥劑量越大，污泥顆粒細(xì)小，會(huì)導(dǎo)致調(diào)理劑消耗量的增加，污泥中的有機(jī)物含量和堿度高，也會(huì)導(dǎo)致調(diào)理劑用量的加大。另外，污泥含固率也影響調(diào)理劑的投加量，一般污泥含固率越高，調(diào)理劑的投加量越大。

污泥的溫度直接影響著無(wú)機(jī)鹽類調(diào)理劑的水解作用，溫度低時(shí)，水解作用會(huì)變慢。如果溫度低于10oC，調(diào)理效果會(huì)明顯變差，可通過(guò)適當(dāng)延長(zhǎng)調(diào)理時(shí)間的方法改善調(diào)理效果。

使用有機(jī)高分子調(diào)理劑時(shí)，如果配制藥液的母液或自來(lái)水溫度過(guò)低或污泥溫度過(guò)低，就會(huì)由于水的動(dòng)力粘滯度和高分子調(diào)理劑溶液本身的粘度變大而不利于稀釋均勻和調(diào)理混合均勻，進(jìn)而影響污泥調(diào)理效果和脫水效果。

因此，冬季氣溫較低時(shí)，要重視污泥輸送系統(tǒng)的保溫環(huán)節(jié)（從污水處理系統(tǒng)排出的污泥溫度一般不低于15℃），盡量減少污泥輸送過(guò)程中熱量的損失。在必要的情況下，可以采取對(duì)有機(jī)高分子調(diào)理劑稀釋罐加熱或適當(dāng)延長(zhǎng)混合溶解時(shí)間和加大攪拌強(qiáng)度的方法改善溶解條件。

污泥的pH值決定無(wú)機(jī)鹽類調(diào)理劑的水解產(chǎn)物形態(tài)，同一種調(diào)理劑對(duì)不同pH值的污泥的調(diào)理效果也大不相同。鋁鹽的水解反應(yīng)受pH值的影響很大，其凝聚反應(yīng)的最佳pH值范圍為5～7。

當(dāng)pH值大于8或小于4時(shí)，難以形成絮體，也就是說(shuō)失去了調(diào)理的作用。而高鐵鹽調(diào)理劑受pH值的影響較小，無(wú)論污泥呈酸性還是呈堿性，都能形成水解產(chǎn)物Fe(OH)₃絮體，最佳pH值范圍為6～11。亞鐵鹽在pH值為8～10的污泥中，其溶解度較高的水解產(chǎn)物能被氧化成溶解度較低的Fe(OH)₃絮體。

因此選用無(wú)機(jī)鹽類調(diào)理劑時(shí)，首先要考慮脫水污泥的具體pH值，如果pH值偏離其凝聚反應(yīng)的最佳范圍，最好更換使用另一種調(diào)理劑。否則就要考慮在對(duì)污泥進(jìn)行調(diào)理之前，投加酸或堿調(diào)整污泥的pH值，一般情況下，都不采取這種措施。

pH值對(duì)聚合電解質(zhì)的調(diào)理效果也有影響，污泥的pH值影響著調(diào)理劑分子的電離、荷電狀況以及分子形狀。陽(yáng)離子型聚合電解質(zhì)在低pH值的酸性污泥中的電離度較大，分子形狀趨向舒展；而在高pH值的堿性污泥中電離度較小，分子形狀趨向卷曲。

與陽(yáng)離子型聚合電解質(zhì)性質(zhì)相反，陰離子型聚合電解質(zhì)在低pH值的酸性污泥中的電離度較小，分子形狀趨向卷曲；而在高pH值的堿性污泥中電離度較大，分子形狀趨向舒展。

陰陽(yáng)離子型聚合電解質(zhì)的情況稍有不同，在等電點(diǎn)時(shí)，整個(gè)分子呈中性，正負(fù)兩種電荷相互吸引，故分子緊密卷曲成團(tuán)。在等電點(diǎn)兩側(cè)，分子上都會(huì)有一種電荷過(guò)剩，因互相排斥作用而使分子趨向舒展。

調(diào)理劑的配制濃度不僅影響調(diào)理效果，而且影響藥劑消耗量和泥餅產(chǎn)率，其中有機(jī)高分子調(diào)理劑影響更為顯著。

一般來(lái)說(shuō)，有機(jī)高分子調(diào)理劑配制濃度越低，藥劑消耗量越少，調(diào)理效果越好。這是因?yàn)橛袡C(jī)高分子調(diào)理劑配制濃度越低，越容易混合均勻，分子鏈伸展得越好，架橋凝聚作用發(fā)揮得越好，調(diào)理效果當(dāng)然也越好。但配制濃度過(guò)高或過(guò)低都會(huì)降低泥餅產(chǎn)率。

而無(wú)機(jī)高分子調(diào)理劑的調(diào)理效果幾乎不受配制濃度的影響。經(jīng)驗(yàn)和有關(guān)研究表明，有機(jī)高分子調(diào)理劑配制濃度在0.05%～0.1%之間比較合適，三氯化鐵配制濃度10%最佳，而鋁鹽配制濃度在4%～5%最為適宜。

當(dāng)采用不止一種調(diào)理劑時(shí)，調(diào)理劑投加的順序也會(huì)影響調(diào)理效果。當(dāng)采用鐵鹽和石灰作調(diào)理劑時(shí)，一般先投加鐵鹽，再投加石灰，這樣形成的絮體與水較易分離，而且調(diào)理劑總的消耗量也較少。

當(dāng)采用無(wú)機(jī)調(diào)理劑和有機(jī)高分子調(diào)理劑聯(lián)合調(diào)理污泥時(shí)，先投加無(wú)機(jī)調(diào)理劑，再投加有機(jī)高分子調(diào)理劑，一般可以取得較好的調(diào)理效果。

要想達(dá)到最好的調(diào)理效果，污泥與調(diào)理劑實(shí)現(xiàn)完全充分的混合是非常必要的。但值得注意的是，污泥與調(diào)理劑混合反應(yīng)形成絮體后，決不能再被破壞，因?yàn)樾躞w一旦受到破壞就很難恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)。

經(jīng)驗(yàn)表明，針對(duì)某種污泥，使用某種調(diào)理劑，只有混合反應(yīng)的強(qiáng)度和時(shí)間在一定范圍內(nèi)，才能取得較好的調(diào)理效果，而且調(diào)理效果會(huì)隨著停留時(shí)間的增加而降低。

這就是說(shuō)，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)確定了調(diào)理的時(shí)間和強(qiáng)度后，必須在實(shí)際操作中嚴(yán)格遵守執(zhí)行。一方面不能隨意延長(zhǎng)或縮短混合反應(yīng)的時(shí)間，另一方面要盡可能快地使調(diào)理后的污泥進(jìn)入脫水機(jī)。

污泥調(diào)理的藥劑消耗量沒(méi)有固定的標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)污泥的品種、消化程度、固體濃度等具體性質(zhì)的不同，投加量會(huì)出現(xiàn)一定的差異。因此，大多是在實(shí)驗(yàn)室或在現(xiàn)場(chǎng)直接試驗(yàn)確定調(diào)理劑的種類及具體投加量。

一般來(lái)說(shuō)，按污泥干固體重量的百分比計(jì)，三氯化鐵的投加量為5%～10%，硫酸亞鐵約為10%～15%，消石灰的投加量為20%～40%，聚合氯化鋁和聚合硫酸鐵約為1%～3%，陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺為0.1%～0.3%。

據(jù)有關(guān)資料介紹，由于常用的聚丙烯酰胺系列有機(jī)合成高分子調(diào)理劑的價(jià)格較為昂貴（有的品種是普通無(wú)機(jī)調(diào)理劑的十幾甚至二十倍以上），雖然其投加量較少，但折合調(diào)理每噸污泥的費(fèi)用，使用有機(jī)合成高分子調(diào)理劑的成本仍然較高。

普遍的做法是優(yōu)選無(wú)機(jī)調(diào)理劑，當(dāng)無(wú)機(jī)調(diào)理劑作用較差、難以達(dá)到理想的調(diào)理效果時(shí)，再考慮使用有機(jī)合成高分子調(diào)理劑或?qū)o(wú)機(jī)和有機(jī)調(diào)理劑復(fù)配使用。

為了更好地使用調(diào)理劑，應(yīng)注意以下事項(xiàng)：

①充分了解和掌握被處理污泥的性質(zhì)（濃度、成分等）；

②試驗(yàn)確定適合于污泥性質(zhì)和脫水機(jī)性質(zhì)的調(diào)理劑種類；

③試驗(yàn)確定調(diào)理劑的注入點(diǎn)、反應(yīng)條件、投加量等；

④根據(jù)調(diào)理劑的性質(zhì)確定調(diào)理劑的溶解、儲(chǔ)存等使用方法。

一般來(lái)說(shuō)，無(wú)機(jī)調(diào)理劑適用于真空過(guò)濾脫水和板框壓濾脫水，而有機(jī)調(diào)理劑則較適用于離心脫水和帶式壓濾脫水。在使用離心脫水機(jī)和帶式壓力脫水機(jī)時(shí)，為了形成不易破碎的粗大絮凝物，一般使用分子量在10萬(wàn)、甚至100萬(wàn)以上的陽(yáng)離子系列高分子調(diào)理劑。

同時(shí)還要注意，由于離心脫水機(jī)是在2000～3000G的高離心力下進(jìn)行固液分離，使用分子量越大的高分子調(diào)理劑，越容易形成堅(jiān)固的絮凝物，越有利于脫水；而對(duì)帶式壓濾脫水機(jī)來(lái)講，分子量過(guò)高時(shí)，調(diào)理劑的部分粘性會(huì)殘留在絮凝物上，從而導(dǎo)致濾餅在濾布上的剝離性較差。

就陽(yáng)離子調(diào)理劑而言，對(duì)于同樣污泥，和離心脫水機(jī)相比，帶式壓力脫水機(jī)要求調(diào)理劑的陽(yáng)離子度較高、而投加量較少。

一般來(lái)說(shuō)，污泥濃度高時(shí)，使用高分子量的調(diào)理劑效果較好，而污泥濃度低時(shí)，使用分子量較低的調(diào)理劑效果較好。

污水生物處理產(chǎn)生的剩余污泥和回流污泥的性質(zhì)相同，其主要成分是微生物的絮凝物，一般帶有負(fù)電荷，因此為使剩余污泥凝聚，最好使用陽(yáng)離子的調(diào)理劑。

當(dāng)前使用較多的陽(yáng)離子調(diào)理劑是聚丙酰胺的共聚物或氨基甲基化變性物，通過(guò)調(diào)整陽(yáng)離子變性條件，可得到不同陽(yáng)離子度的調(diào)理劑。根據(jù)陽(yáng)離子度的不同（可用膠體滴定法測(cè)定），陽(yáng)離子調(diào)理劑可分為高、中、低陽(yáng)離子度調(diào)理劑。

脫水劑是對(duì)污泥進(jìn)行脫水之前投加的藥劑，也就是污泥的調(diào)理劑，因此脫水劑和調(diào)理劑的意義是一樣的。脫水劑或調(diào)理劑的投加量一般都以污泥干固體重量的百分比計(jì)。

絮凝劑應(yīng)用于去除污水中懸浮物，是水處理領(lǐng)域的重要藥劑。絮凝劑的投加量一般以待處理水的單位體積內(nèi)投加的數(shù)量來(lái)表示。

脫水劑（調(diào)理劑）與絮凝劑、助凝劑的投加量都可以稱為加藥量。同一種藥劑既可以在處理污水時(shí)應(yīng)用為絮凝劑，又可以在剩余污泥處理過(guò)程中應(yīng)用為調(diào)理劑或脫水劑。

助凝劑用在水處理領(lǐng)域作為絮凝劑的助劑時(shí)被稱為助凝劑，同一種助凝劑在剩余污泥處理時(shí)一般不稱助凝劑，而是統(tǒng)稱為調(diào)理劑或脫水劑。

使用絮凝劑時(shí)，由于水中的懸浮物數(shù)量畢竟有限，為了實(shí)現(xiàn)絮凝劑與懸浮顆粒的充分接觸，需要配備混合、反應(yīng)設(shè)施，并且都要具有足夠的時(shí)間，比如混合需要幾十秒到數(shù)分鐘、反應(yīng)則需要15～30min。

而污泥脫水時(shí)從投加調(diào)理劑到污泥進(jìn)入脫水機(jī)往往只有幾十秒的時(shí)間，即只有相當(dāng)于絮凝劑的混合過(guò)程、沒(méi)有反應(yīng)的時(shí)間，而且經(jīng)驗(yàn)也表明，調(diào)理效果會(huì)隨著逗留時(shí)間的延長(zhǎng)而降低。

消泡劑的效果與發(fā)泡液的種類有關(guān)，即有的消泡劑對(duì)某些發(fā)泡液效果顯著，而對(duì)其它發(fā)泡液效果不明顯，甚至沒(méi)有作用。常用的消泡劑按成分不同可分為硅（樹(shù)脂）類、表面活性劑類、鏈烷烴類和礦物油類。

⑴硅（樹(shù)脂）類：硅樹(shù)脂消泡劑又稱乳劑型消泡劑，使用方法是將硅樹(shù)脂用乳化劑（表面活性劑）乳化分散在水中后投加到污水中。二氧化硅細(xì)粉是另一種消泡效果較好的硅類消泡劑。

⑵表面活性劑類：此類消泡劑其實(shí)是乳化劑，即利用表面活性劑的分散作用，使形成泡沫的物質(zhì)在水中保持穩(wěn)定的乳化狀態(tài)分散，從而避免生成泡沫。

⑶鏈烷烴類：鏈烷烴類消泡劑是用乳化劑把鏈烷烴蠟或其衍生物乳化分散后制成的消泡劑，其用途與表面活性劑類的乳化型消泡劑類似。

⑷礦物油類：以礦物油為主要消泡成分。為了改善效果，有時(shí)混合金屬皂、硅油、二氧化硅等物質(zhì)一起使用。此外，為使礦物油容易擴(kuò)散到發(fā)泡液表面，或者使金屬皂等均勻分散在礦物油中，有時(shí)還可投加各種表面活性劑。

將含酸污水pH值調(diào)高時(shí)，以堿或堿性氧化物為中和劑，而將堿性污水pH值調(diào)低時(shí)則以酸或酸性氧化物做中和劑。調(diào)整酸性污水pH值時(shí)經(jīng)常采用的中和劑有石灰、石灰石、白云石、氫氧化鈉、碳酸鈉等，調(diào)整堿性污水pH值時(shí)一般采用硫酸、鹽酸。

在對(duì)含酸污水進(jìn)行中和時(shí)，還可以就近使用一些堿性工業(yè)廢渣，比如化學(xué)軟水站排出的碳酸鈣廢渣、有機(jī)化工廠或乙炔發(fā)生站排放的電石廢渣（主要成分為氫氧化鈣）、鋼廠或電石廠篩下的廢石灰、熱電廠的爐灰渣和硼酸廠的硼泥等。在對(duì)堿性污水進(jìn)行處理時(shí)，也可以使用煙道氣利用其中的CO2、SO2等酸性氣體對(duì)污水中的堿進(jìn)行中和。

當(dāng)污水的pH值過(guò)大或過(guò)小時(shí)，為減少pH值調(diào)整時(shí)所需的溶藥池和藥劑池容積及實(shí)現(xiàn)pH值調(diào)整的自動(dòng)化控制，可以使用40%NaOH和98%H2SO4分別作為含酸污水和含堿污水的pH值調(diào)整劑。同時(shí)可以避免使用石灰類堿劑所帶來(lái)的污泥問(wèn)題，減少二次污染的機(jī)會(huì)。

污水經(jīng)一級(jí)或二級(jí)處理后，水質(zhì)改善，細(xì)菌含量也大幅度減少，但其絕對(duì)值仍很可觀，并有存在病原菌的可能。因此，污水排入水體前應(yīng)進(jìn)行消毒處理。

目前，用氯化法消毒能產(chǎn)生有害物質(zhì)，影響人體健康已廣為人知，這是因?yàn)槁扰c水中有機(jī)物作用，同時(shí)有氧化和取代作用，氧化作用可以促使去除有機(jī)物，而取代作用則是氯與有機(jī)物結(jié)合，形成了有致突變或致癌活性的鹵化物。

美國(guó)規(guī)定三鹵甲烷(THMS)的最大濃度為100μg/L，德國(guó)、加拿大、日本也分別規(guī)定為25μg/L、350μg/L、100μg/L，我國(guó)1985年版《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中也規(guī)定了氯仿的上限為60μg/L。有鑒于此，污水消毒一是要控制恰當(dāng)?shù)耐秳┝?，二是采用其他消毒劑代替，如二氧化氯、臭氧、紫外線輻射等，以減少有害物質(zhì)的生成。

各種消毒劑的優(yōu)缺點(diǎn)和適用條件見(jiàn)表8--2。參考此表，可以初步確定應(yīng)該使用的消毒劑。

常用的消毒劑有次氯酸類、二氧化氯、臭氧、紫外線輻射等。

次氯酸類消毒劑有液氯、漂白粉、漂粉精、氯片、次氯酸鈉等形態(tài)，主要是通過(guò)HOCl起消毒作用。次氯酸類消毒劑的弱點(diǎn)是容易和水中的有機(jī)物生成氯代烴，而氯代烴已被確認(rèn)為是對(duì)人體健康極為不利的，同時(shí)處理過(guò)的水會(huì)有一些令人不快的氣味。

次氯酸類消毒劑粉塵和放出的氯氣對(duì)人的呼吸道、眼睛及皮膚都有強(qiáng)烈的刺激作用，如果不慎濺入眼睛或觸及皮膚，要立即用大量清水沖洗。存放環(huán)境要陰涼、通風(fēng)和干燥，遠(yuǎn)離熱源和火種，不能與有機(jī)物、酸類及還原劑共儲(chǔ)混運(yùn)，運(yùn)輸過(guò)程中要防止雨淋和日光曝曬，裝卸時(shí)動(dòng)作要輕，避免碰撞和滾動(dòng)。

次氯酸類消毒劑消毒時(shí)往往發(fā)生的是取代反應(yīng)，這也是使用次氯酸類消毒劑會(huì)產(chǎn)生氯代烴的根本原因，而臭氧和二氧化氯消毒時(shí)發(fā)生的是純氧化反應(yīng)，因而可以破壞有機(jī)物的結(jié)構(gòu)，在殺菌的同時(shí)還可以提高污水的可生化性（BOD₅/COD_Cr值），去除水中的部分COD_Cr。

二氧化氯消毒與臭氧或紫外線消毒相比，前者一次性投資低，運(yùn)行費(fèi)用高（大約0.1元/m³）；后者一次性投資高，運(yùn)行費(fèi)用低（大約0.02元/m³）。

臭氧消毒和紫外線消毒可以在很短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到消毒的效果，經(jīng)過(guò)臭氧消毒和紫外線消毒的二沉池出水或回用水細(xì)菌總數(shù)和總大腸菌群等微生物指標(biāo)可以達(dá)到要求，但他們的缺點(diǎn)是瞬時(shí)反應(yīng)，無(wú)法保持效果，抵抗管道內(nèi)微生物的滋生和繁殖。

因此在回用水系統(tǒng)使用這兩種方法消毒時(shí)，往往需要在其出水中再投加0.05～0.1mg/L二氧化氯或0.3～0.5mg/L的氯，以保持管網(wǎng)末梢有足夠的余氯量。

氯在常壓下是黃綠色氣體，在0oC和一個(gè)大氣壓時(shí)的密度為3.2mg/mL，即約為空氣的2.5倍重，具有強(qiáng)烈的刺激性。一般采用電解食鹽水溶液的方法制取氯氣，然后將氯氣加壓冷卻制得液氯，液氯極易氣化，沸點(diǎn)是-34.5℃。加壓后的液氯成為黃綠色透明液體，1kg液氯氣化后體積可以變?yōu)?00L。

氯性質(zhì)很活潑，能溶于水，溶解度隨水溫的升高而降低。氯是具有強(qiáng)烈刺激性的窒息氣體，對(duì)人的呼吸系統(tǒng)、眼部及皮膚都能產(chǎn)生傷害，空氣中最高允許濃度為1mL/m3。雖不自燃，但可以助燃，在日光下與其他易燃?xì)怏w混合時(shí)會(huì)發(fā)生燃燒和爆炸，可以和大多數(shù)物質(zhì)起反應(yīng)。

氯是一種強(qiáng)氧化劑，具有殺菌能力強(qiáng)、價(jià)格低廉、來(lái)源方便的優(yōu)點(diǎn)，是水處理行業(yè)應(yīng)用歷史最為悠久的消毒劑。氯消毒的機(jī)理是依靠水解生成的次氯酸HOCl向微生物的細(xì)胞壁內(nèi)擴(kuò)散，與細(xì)胞的蛋白質(zhì)反應(yīng)生成化學(xué)穩(wěn)定性極好的N-Cl鍵。另外，氯能氧化微生物的某些活性物質(zhì)，抑制并殺死微生物。

雖然空氣中最高允許濃度為1mL/m3，但長(zhǎng)期在低于此值的環(huán)境中工作，也會(huì)導(dǎo)致慢性中毒，表現(xiàn)為患慢性支氣管炎、慢性胃腸炎、牙齦炎、口腔炎、皮膚搔癢癥等疾病。短時(shí)間暴露在高氯環(huán)境中，會(huì)導(dǎo)致急性中毒。輕度急性中毒表現(xiàn)為喉干胸悶、脈搏加快等癥狀，重度急性中毒表現(xiàn)為支氣管痙攣和水腫，甚至出現(xiàn)昏迷或休克。為防止出現(xiàn)氯中毒的措施可總結(jié)如下：

⑴經(jīng)常接觸氯氣的工作人員對(duì)氯味的敏感程度會(huì)有所降低，常常會(huì)在聞不到氯味的時(shí)候，人就已經(jīng)受到氯的傷害。因此操作人員的值班室要和加氯間分開(kāi)設(shè)置，并在加氯間安裝監(jiān)測(cè)及警報(bào)裝置，隨時(shí)對(duì)其中的氯濃度進(jìn)行檢測(cè)。

⑵加氯間要靠近加氯點(diǎn)，兩者間距不超過(guò)30m。加氯間建筑要堅(jiān)固防火、耐凍保溫、通風(fēng)良好、大門外開(kāi)，并與其他工作間嚴(yán)格分開(kāi)、沒(méi)有任何直接連通。由于氯比空氣重，因此當(dāng)氯氣在室內(nèi)泄漏后，會(huì)將空氣排擠出去，在封閉的室內(nèi)下部積聚并逐漸向上擴(kuò)散。所以加氯間的底部必須安裝強(qiáng)制排風(fēng)設(shè)施，進(jìn)氣孔要設(shè)在高處。

⑶加氯間門外要備用檢修工具、防毒面具和搶救器具等，照明和通風(fēng)設(shè)備的開(kāi)關(guān)也要設(shè)在室外，在進(jìn)入加氯間之前，先進(jìn)行通風(fēng)。通向加氯間的壓力水管必須保證不間斷供水，并保持水壓穩(wěn)定，同時(shí)還要有應(yīng)對(duì)突然停水的措施。加氯間內(nèi)要設(shè)置堿液池，并定時(shí)檢驗(yàn)，保證堿液隨時(shí)有效。當(dāng)發(fā)現(xiàn)氯瓶有嚴(yán)重泄漏時(shí)，戴好防毒面具，然后將氯瓶迅速移入堿液池中。

⑷當(dāng)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)有人急性氯中毒后，要設(shè)法迅速將中毒者轉(zhuǎn)移到具有新鮮空氣的地方，對(duì)呼吸困難者，應(yīng)當(dāng)讓其吸氧，嚴(yán)禁進(jìn)行人工呼吸，可以用2%的碳酸氫鈉溶液為其洗眼、鼻、口等部位，還可以讓其吸入霧化的5%碳酸氫鈉溶液。

液氯是目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最廣的消毒劑，除消毒外還有氧化作用。液氯通常在鋼瓶中貯存和運(yùn)輸，使用時(shí)，液氯轉(zhuǎn)變成氯氣加入水中。

⑴氯瓶?jī)?nèi)壓力一般為0.6～0.8MPa，所以不能在太陽(yáng)下曝曬或靠近爐火或其他高溫?zé)嵩?，以免氣化時(shí)壓力過(guò)高發(fā)生爆炸。液氯和干燥的氯氣對(duì)銅、鐵和鋼等金屬?zèng)]有腐蝕性，但遇水或受潮時(shí)，化學(xué)活性增強(qiáng)，能腐蝕大多數(shù)金屬。因此貯氯鋼瓶必須保持0.05～0.1MPa的余壓，不能全部用空，以免進(jìn)水。

⑵液氯變成氯氣要吸收熱量，1kg液氯變成1kg氯氣約需要289kJ熱量。在氣溫較低時(shí)，氯瓶從空氣中吸收的熱量有限，液氯氣化的數(shù)量受到限制時(shí)，需要對(duì)氯瓶進(jìn)行加熱。但切不可用明火、蒸汽直接加熱氯瓶，也不宜使氯瓶溫度升高太多或太快，一般可使用15～25oC的溫水連續(xù)淋灑氯瓶的方法對(duì)氯瓶加溫。

⑶要經(jīng)常用10%氨水檢查加氯機(jī)與氯瓶的連接處是否泄漏，如果發(fā)現(xiàn)加氯機(jī)的氯氣管出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，切不可用水沖洗，可以用鋼絲疏通，再用打氣筒或壓縮空氣將雜物吹掉。

⑷開(kāi)啟前要檢查氯瓶的放置位置是否正確，一定要保證出口朝上，即放出來(lái)的是氯氣而不是液氯。開(kāi)氯瓶總閥時(shí)，要先緩慢開(kāi)半圈，隨即用10%氨水檢查是否漏氣，一切正常后再逐漸打開(kāi)。如果閥門難以開(kāi)啟，不能用榔頭敲擊，也不能長(zhǎng)板手硬扳，以防將閥桿擰斷。

固態(tài)次氯酸鈉NaClO為白色粉末，具有刺激性氣味，在空氣中極不穩(wěn)定，受熱后迅速分解。商品固態(tài)次氯酸鈉的有效氯一般為10%～12%，常用制備方法是液堿氯化法，即在30%以下的氫氧化鈉溶液中通入氯氣進(jìn)行反應(yīng)。商品固態(tài)次氯酸鈉使用方便，但消毒效果比氯差，費(fèi)用也高于氯消毒。

由于次氯酸鈉容易因陽(yáng)光、溫度的作用而分解，一般用次氯酸鈉發(fā)生器就地制備后立即投加。利用鈦陽(yáng)極電解食鹽水(沿海地區(qū)可用海水作為鹽溶液)，得到的次氯酸鈉溶液是淡黃色透明液體，含有效氯6g/L～11g/L。一般每生產(chǎn)1kg有效氯，食鹽消耗量約3～4.5kg，耗電量5～10kWh，通常其消耗比使用漂白粉消毒還要低。

次氯酸鈉固體或溶液都不宜久存，而且必須在避光低溫環(huán)境下存放。電解生產(chǎn)次氯酸鈉溶液最好是使用多少，隨時(shí)生產(chǎn)多少。氣溫低于30℃時(shí)，每天損失有效氯0.1～0.15mg/L，如果氣溫超過(guò)30℃，每天損失有效氯可達(dá)0.3～0.7mg/L。因此，如果為了具有一定儲(chǔ)備量以備用，一般夏天儲(chǔ)存時(shí)間不超過(guò)一天，冬天不超過(guò)7d。

漂白粉CaCl₂?Ca(OCl)₂?2H₂O為白色粉末，有氯的氣味，含有效氯20%～25%。漂白粉易吸潮，性質(zhì)極不穩(wěn)定，日光照射、受熱均能使其變質(zhì)而降低有效氯成分。與有機(jī)物、易燃液體混合能發(fā)熱自燃，受高熱會(huì)發(fā)生爆炸。

氯片是用漂粉精3Ca(OCl)₂?2Ca(OH)₂?2H₂O加工成的片劑，含有效氯60%～70%。氯片和漂粉精穩(wěn)定性比漂白粉高，可以在常溫下儲(chǔ)存200d以上不分解。兩者的消毒作用與氯相同，以有效氯計(jì)的加氯量、接觸時(shí)間等參數(shù)可以參照液氯。

使用漂白粉作消毒劑，需配成溶液加注，而且一般需設(shè)混合池。每包50kg的漂白粉先加400～500kg水?dāng)嚢璩?0%～15%溶液，再加水調(diào)成1%～2%濃度的溶液?；旌铣赝ǔＳ懈舭迨脚c鼓風(fēng)式兩種。用氯片消毒時(shí)，污水流入特制的氯片消毒器，浸潤(rùn)溶解氯片，并與之混合，然后再進(jìn)接觸池。

二氧化氯（ClO₂）是一種黃綠色氣體，性質(zhì)極不穩(wěn)定，與氯一樣的刺激性氣味，毒性比氯要大，相對(duì)密度為2.4。二氧化氯在常溫下即能壓縮成液體，并很容易揮發(fā)。二氧化氯很容易爆炸，溫度升高、暴露在光線下或與某些有機(jī)物接觸摩擦，都可能發(fā)生爆炸，而且液體二氧化氯比氣體二氧化氯更易爆炸。

在空氣中的體積濃度超過(guò)10%時(shí)或水中二氧化氯濃度超過(guò)30%就會(huì)發(fā)生爆炸。二氧化氯易溶于水，在水中的溶解度是氯的5倍，但ClO₂不和水起化學(xué)反應(yīng)，在水中極易揮發(fā)，在光線照射下容易發(fā)生光化學(xué)分解。貯存在敞開(kāi)容器中的ClO₂水溶液，ClO₂含量會(huì)下降很快。因此，二氧化氯不宜貯存，最好現(xiàn)場(chǎng)制取和使用。

市場(chǎng)上銷售的商品穩(wěn)定二氧化氯溶液，多為無(wú)色或略帶黃綠色透明液體，二氧化氯含量一般在2%左右，而且要加入一定量的特制穩(wěn)定劑（如碳酸鈉、硼酸鈉及過(guò)氯化物的水溶液或二乙烯三胺五亞甲基膦酸等），但運(yùn)輸和儲(chǔ)存時(shí)仍要注意避開(kāi)高溫和強(qiáng)光。

因此，采用二氧化氯消毒時(shí)，最好在現(xiàn)場(chǎng)邊生產(chǎn)邊使用。二氧化氯殺菌后生成無(wú)毒物質(zhì)，對(duì)環(huán)境水體沒(méi)有污染。

⑴在水處理中，二氧化氯的投加量一般為0.1～1.5mg/L，具體投加量隨原水性質(zhì)和投加用途而定。當(dāng)僅作為消毒劑時(shí)，投加范圍是0.1～1.3mg/L；當(dāng)兼用作除嗅劑時(shí)，投加范圍是0.6～1.3mg/L；當(dāng)兼用作氧化劑去除鐵、錳和有機(jī)物時(shí)，投加范圍是1～1.5mg/L。

⑵二氧化氯是一種強(qiáng)氧化劑，其輸送和存儲(chǔ)都要使用防腐蝕、抗氧化的惰性材料，要避免與還原劑接觸，以免引起爆炸。

⑶采用現(xiàn)場(chǎng)制備二氧化氯的方法時(shí)，要防止二氧化氯在空氣中的積聚濃度過(guò)高而引起爆炸，一般要配備收集和中和二氧化氯制取過(guò)程中析出或泄漏氣體的措施。

⑷在工作區(qū)和成品儲(chǔ)藏室內(nèi)，要有通風(fēng)裝置和監(jiān)測(cè)及警報(bào)裝置，門外配備防護(hù)用品。

⑸穩(wěn)定二氧化氯溶液本身沒(méi)有毒性，活化后才能釋放出二氧化氯，因此活化時(shí)要控制好反應(yīng)強(qiáng)度，以免產(chǎn)生的二氧化氯在空氣中的積聚濃度過(guò)高而引起爆炸。

⑹二氧化氯溶液要采用深色塑料桶密閉包裝，儲(chǔ)存于陰涼通風(fēng)處，避免陽(yáng)光直射和與空氣接觸，運(yùn)輸時(shí)要注意避開(kāi)高溫和強(qiáng)光環(huán)境，并盡量平穩(wěn)。

二氧化氯的制備方法有很多種，在水處理行業(yè)中，一般用氯、鹽酸或稀硫酸與亞氯酸鈉或氯酸鈉反應(yīng)的辦法生產(chǎn)，還有使用次氯酸鈉酸化后與亞氯酸鈉合成二氧化氯的。反應(yīng)式分別如下：

2NaClO₃+2NaCl+2H₂SO₄→2ClO₂+Cl₂+2Na₂SO₄+2H₂O

Cl₂+2NaClO₂→2ClO₂+2NaCl

5NaClO₂+4HCl→4ClO₂+5NaCl+2H₂O

10NaClO₂+5H₂SO₄→8ClO₂+5Na₂SO₄+4H₂O+2HCl

NaClO+2HCl+2NaClO₂→2ClO₂+3NaCl+H₂O

使用氯和亞氯酸鈉合成二氧化氯時(shí)，先調(diào)制pH﹤2.5的氯水溶液，再和一定量的10%亞氯酸鈉溶液一起進(jìn)入反應(yīng)室，在反應(yīng)室中充分混合和反應(yīng)，生成二氧化氯。理論上，每10g亞氯酸鈉加3.9g氯，可生成7.5g二氧化氯。為了防止未起反應(yīng)的亞氯酸鈉被帶入水中，通常要加入比理論值多的過(guò)量氯。

其他方法與上述方法的操作基本類似，為保證反應(yīng)過(guò)程的安全性，酸和氯酸鈉或次氯酸鈉都配成水溶液，也都是要加入過(guò)量的酸，以提高氯酸鈉或次氯酸鈉的轉(zhuǎn)化率。生成的ClO2溶液可按照合適的投加量直接加到水中進(jìn)行消毒。

國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上有許多使用電解法生產(chǎn)二氧化氯的設(shè)備，但實(shí)際上，這些設(shè)備制造的所謂二氧化氯至多是二氧化氯和氯的復(fù)合物，不可能徹底解決氯類消毒劑會(huì)產(chǎn)生氯代烴的問(wèn)題，而且已經(jīng)有使用復(fù)合二氧化氯時(shí)發(fā)生爆炸的事例。

從理論上說(shuō)，氧化還原電位不同的兩種物質(zhì)都可以相對(duì)地成為氧化劑或還原劑，但在污水處理實(shí)踐中能夠使用的氧化劑或還原劑必須滿足以下要求：

①對(duì)污水中希望去除的污染物質(zhì)有良好的氧化或還原作用

②反應(yīng)后生成的物質(zhì)應(yīng)當(dāng)無(wú)害以避免二次污染；

③價(jià)格便宜、來(lái)源可靠；

④能在常溫下快速反應(yīng)、不需要加熱；

⑤反應(yīng)時(shí)所需的pH值最好在中性，不能太高或太低。

在污水處理中常用的氧化劑有：

①在接受電子后還原變成帶負(fù)電荷離子的中性原子，如O₂、Cl₂、O₃等；

②帶正電荷的原子，接受電子后還原成帶負(fù)電荷的離子，比如在堿性條件下，漂白粉、次氯酸鈉等藥劑中的次氯酸根OCl-中的CL⁺和二氧化氯中的Cl⁴⁺接受電子還原成Cl-；

③帶高價(jià)正電荷的原子在接受電子后還原成帶低價(jià)正電荷的原子，例如三氯化鐵中的Fe³⁺和高錳酸鉀中的Mn⁷⁺在接受電子后還原成Fe²⁺和Mn²⁺。

在污水處理中常用的還原劑有：

①在給出電子后被氧化成帶正電荷的中性原子，例如鐵屑、鋅粉等；

②帶負(fù)電荷的原子在給出電子后被氧化成帶正電荷的原子，例如硼氫化鈉中的硼元素為負(fù)5價(jià)，在堿性條件下可以將汞離子還原成金屬汞，同時(shí)自身被氧化成正三價(jià)。

③金屬或非金屬的帶正電的原子，在給出電子后被氧化成帶有更高正電荷的原子。例如硫酸亞鐵、氯化亞鐵中的二價(jià)鐵離子Fe²⁺在給出一個(gè)電子后被氧化成三價(jià)鐵離子Fe³⁺；二氧化硫SO₂和亞硫酸鹽SO₃₂--中的四價(jià)硫在給出兩個(gè)電子后，被氧化成六價(jià)硫，形成SO_42-。