饮用水中二氧化氯无机副产物的产生及控制方法研究

摘要

作为第四代饮用水消毒剂，二氧化氯具有高效、广谱、与水中有机物反应不生成有机氯代物的特点。近年来，许多水厂开始使用二氧化氯作为水处理剂，整体使用效果良好。但是，二氧化氯无机副产物易超标的问题普遍存在，目前尚无有效的解决方案，阻碍了二氧化氯作为新一代饮用水消毒剂的推广和发展。
　　在查阅相关文献以及实地调研的基础上，本论文以二氧化氯无机副产物的三个来源，二氧化氯自身分解过程、发生器产生二氧化氯过程以及二氧化氯与水体作用过程为研究思路。
　　研究了二氧化氯自身分解过程中无机副产物的产生规律，分析了温度、初始浓度、光照、pH对二氧化氯衰减速率及副产物生成规律的影响，结果表明二氧化氯自身分解对无机副产物的产生量影响较小，影响二氧化氯自身分速率的因素中光照强度>pH>温度>初始浓度，闭光是减缓二氧化氯自身分解的最有效措施。
　　研究了两种不同原理二氧化氯发生器产生二氧化氯无机副产物的规律，分析发生器运行条件对二氧化氯收率、二氧化氯纯度、氯酸盐产生量的影响，结果表明，R11法发生器本身对氯酸盐和亚氯酸盐的产生量无影响；R5法发生器在盐酸与氯酸钠体积比为1:1.2，反应温度65℃的条件下运行，可以有效降低氯酸盐的产生量；R5法发生器增加母液循环母液装置后，氯酸盐产生量降低了25％；增加气液分离装置后可以从根本上解决R5法发生器产生氯酸盐的弊端。
　　研究了二氧化氯溶液用于原水预处理过程中无机副产物的产生规律，结果表明，混合二氧化氯用于原水预处理，氯气的存在会促进水体中的亚氯酸盐转化为氯酸盐，可以通过增大二氧化氯纯度减少氯酸盐的产生量。纯二氧化氯用于原水预处理，副产物产生量取决于二氧化氯投加量，受其他因素影响较小。当ClO2投加量为0~1.0 mg/L时，亚氯酸盐生成量为ClO2投加量的0.7倍，当ClO2投加量为1.0~3.0 mg/L时，亚氯酸盐生成量为ClO2投加量的0.5倍，当ClO2投加量为3.0 mg/L~5.0 mg/L时，亚氯酸盐生成量为ClO2投加量的0.4倍。纯二氧化氯预氧化除锰时，ClO2和混凝剂投加间隔在10 min内为宜，投加量为原水锰含量的3倍左右；除藻时，投加点宜选在混凝剂投加点之后，投加量在1 mg/L以内。

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第1章 绪 论

1.1研究背景

1.2二氧化氯的作用机理

1.3二氧化氯的发生技术

1.4二氧化氯副产物及其毒性

1.5二氧化氯副产物超标情况调研

1.6二氧化氯副产物控制现状

1.7本课题研究目的及内容

第2章 实验材料与方法

2.1实验装置

2.2实验材料

2.3实验方法

第3章 二氧化氯自身分解对副产物的影响

3.1衰减过程中副产物的产生规律

3.2二氧化氯自身分解的影响因素

3.3本章小结

第4章 二氧化氯发生器对副产物的影响

4.1 R5法发生器产生氯酸盐的规律研究

4.2 R5法发生器的性能影响因素研究

4.3减少R5法发生器产生氯酸盐的措施

4.4 R11法发生器产生副产物的规律研究

4.5本章小结

第5章 二氧化氯预处理过程的副产物研究

5.1混合二氧化氯预处理产生氯酸盐的规律

5.2纯二氧化氯预处理产生亚氯酸盐的研究

5.3除锰过程中亚氯酸盐生成量的影响因素

5.4除藻过程中亚氯酸盐生成量的影响因素

5.5除NOM过程中亚氯酸盐生成量的影响因素

5.6本章小结

结论

参考文献

声明

致谢