消毒在水處理中是必不可少的步驟，氯系消毒劑在消毒領(lǐng)域占據(jù)了決定性的地位，本文對(duì)氯系消毒劑的介紹全部基于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀況，本文照片均為現(xiàn)場(chǎng)實(shí)拍，表格為實(shí)際數(shù)據(jù)總結(jié)，未經(jīng)允許禁止采用！
　　一、氯系消毒劑--次氯酸鈉
　　1、概述
　　次氯酸鈉消殺方式和氯氣基本相同，消毒副產(chǎn)物和氯氣也基本相同，但所產(chǎn)生的致癌物質(zhì)要明顯少于氯氣，其來(lái)源主要有兩種，一種是成品的次氯酸鈉，一種是電解制備的次氯酸鈉，我國(guó)污水處理廠兩種都有采用，其中成品次鈉有效氯含量較高，為10%，電解次鈉發(fā)生器依照有無(wú)陽(yáng)離子交換膜可分為兩種，采用陽(yáng)離子膜的二氧化氯發(fā)生器我國(guó)采用的極少，主要為無(wú)陽(yáng)離子膜的二氧化氯發(fā)生器，所制取的二氧化氯發(fā)生器的濃度均≤1%。
　　2、次氯酸鈉的的使用應(yīng)注意的問(wèn)題
　?。?）成品次鈉
　　成品次鈉主要考慮結(jié)垢、積氣及衰減的問(wèn)題，次鈉的衰減主要和環(huán)境溫度、光照等因數(shù)有關(guān)，一般來(lái)說(shuō)成品次鈉從10%有效氯含量衰減至5%需要140-180天左右，達(dá)到5%濃度時(shí)候更為穩(wěn)定，衰減速度大幅放緩，可以較為長(zhǎng)期保存。投加量因污水性質(zhì)不同而不同，有效氯投加量為給水消毒用的3-5倍左右，約在為3-5mg/L，具體投加量應(yīng)以小試實(shí)驗(yàn)為標(biāo)準(zhǔn)。
　　成品次鈉的投加管道多采用CPVC管道，這是因?yàn)榇吴c有較強(qiáng)的腐蝕性，存儲(chǔ)容器一般采用PE桶和混凝土池（環(huán)氧樹(shù)脂內(nèi)壁防腐處理，圖1），并遮光隔熱。
　　成品次鈉在稀釋成5%的溶液時(shí)，需要采用軟水，否則很容易結(jié)垢（圖2），而且成品次鈉會(huì)溶鹽會(huì)分解產(chǎn)生大量氣體，所以投加的時(shí)候需要考慮排氣。
　　（2）電解法制取次氯酸鈉

　　電解法次氯酸鈉發(fā)生器主反應(yīng)過(guò)程可用以下方程式來(lái)表示：

　　電解鹽水型次氯酸鈉發(fā)生器的電解過(guò)程是一個(gè)電化學(xué)的反應(yīng)過(guò)程，它的原材料是鹽水（非飽和，工業(yè)精鹽），沒(méi)有別的任何附加成份，制成次氯酸鈉溶液品質(zhì)純凈，其工藝流程如圖3所示

圖3 電解次鈉一般工藝流程圖

　　電解法次氯酸鈉發(fā)生器一般由電解槽（圖4）、酸洗設(shè)備（一般采用檸檬酸或者鹽酸）、鹽水配置裝置、氫氣強(qiáng)排裝置、離子交換裝置（軟化溶解食鹽用水）、次鈉存儲(chǔ)罐投加設(shè)備（圖5）組成，其中冷卻、氫氣強(qiáng)排、離子交換裝置與設(shè)備運(yùn)行同期、鹽水配置視生產(chǎn)所需，酸洗一般為每半年一次。

圖4 電解槽

圖5 存儲(chǔ)及投加

　　目前我國(guó)各省在采用電解法制取次鈉所面臨的問(wèn)題主要是安全問(wèn)題，因?yàn)榇吴c產(chǎn)生氫氣，按照相關(guān)要求，氫氣需要高排，但污水及給水廠中，一般難以達(dá)到高排的要求，此外稀釋水的軟化及設(shè)備要求定期酸洗，系統(tǒng)也較成品次鈉復(fù)雜，對(duì)管理水平要求較高。
　　3、電解次鈉與成品次鈉的制水成本對(duì)比
　　相較成品次鈉而言，電解次鈉一次性投資較大，但是制取成本較低，每消毒1m3自來(lái)水（污水性質(zhì)相差較大，比較較為困難）,成本約為0.009-0.012元，而次鈉與運(yùn)距有直接關(guān)系，10%有效成分成品約在800-2800元/噸之間，不同地區(qū)差異很大，相對(duì)制水成本在0.08元-0.12元/噸之間。
　　二、氯系消毒劑--二氧化氯
　　1、概述
　　二氧化氯是氣態(tài)下是一種黃綠色的氣體，有劇毒，有效氯含量約為氯氣的3倍，理論上消毒能力也強(qiáng)于氯氣，主要通過(guò)對(duì)細(xì)胞壁的穿透殺滅細(xì)菌，消毒時(shí)一般不產(chǎn)生氯類(lèi)物質(zhì)消毒所產(chǎn)生的致癌物質(zhì)（轉(zhuǎn)化率降低時(shí)除外），但產(chǎn)生一定量的氯酸鹽及亞氯酸鹽。
　　二氧化氯屬于易燃易爆品，我國(guó)采用二氧化氯消毒較早，2000年左右在我國(guó)中小型水廠、醫(yī)院污水處理站均有較大范圍使用，使用的時(shí)多采用現(xiàn)場(chǎng)制備的方式，現(xiàn)產(chǎn)現(xiàn)用。
　　現(xiàn)場(chǎng)制備主要采用二氧化氯發(fā)生器或AB劑調(diào)和的方法，也有少數(shù)景區(qū)采用二氧化氯泡騰片。污水廠由于二氧化氯投加量較大，多采用現(xiàn)場(chǎng)制備的方式獲得二氧化氯，即二氧化氯發(fā)生器。

　　二氧化氯發(fā)生器經(jīng)過(guò)多年研發(fā)改進(jìn)，目前已經(jīng)是第四代產(chǎn)品，主要有二元法、三元法及電解法三種，二元法及三元法通俗稱(chēng)為復(fù)合法及高純法，復(fù)合法以濃鹽酸與氯酸鈉反應(yīng)為代表，高純法以硫酸與氯酸鈉反應(yīng)為代表，電解法由于陽(yáng)離子滲透膜技術(shù)問(wèn)題，使用較少。

　　上述反應(yīng)式除電解法外，原料并不單一，如雙氧水可以用蔗糖代替，但反應(yīng)式會(huì)相應(yīng)改變，氯酸鈉也有使用亞氯酸鈉作為原料的。
　　一般來(lái)說(shuō)，無(wú)論何種二氧化氯發(fā)生器，其使用壽命一般在5-7年左右，壽命接近終結(jié)后，會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)化率大幅下降導(dǎo)致二氧化氯的制備的產(chǎn)物純度降低，氯酸鹽和亞氯酸鹽的生成量爆增的情況，此時(shí)應(yīng)及時(shí)更換二氧化氯發(fā)生器。
　　2、二氧化氯發(fā)生器

　　二氧化氯發(fā)生器一般由控制部分（如圖1）、反應(yīng)部分（如圖2）及投加部分（如圖3）及原料存儲(chǔ)部分組成。產(chǎn)生的時(shí)候，由計(jì)量泵按照預(yù)定比例將原料吸入反應(yīng)器中，待反應(yīng)完成后由水射器帶入投加點(diǎn)進(jìn)行投加，投加量與水質(zhì)有很大關(guān)系，在給水中投加量一般在0.1-0.5mg/L范圍內(nèi)，在污水中一般在1-2mg/L范圍內(nèi)，具體投加量應(yīng)進(jìn)行小試實(shí)驗(yàn)，并以出水指標(biāo)為小試的要求。

圖1 二氧化氯控制柜

圖2 二氧化氯反應(yīng)釜

圖3 二氧化氯投加水射器

　　3、二氧化氯使用過(guò)程中需要注意的問(wèn)題
　?。?）轉(zhuǎn)化率問(wèn)題
　　二元法及三元法的二氧化氯發(fā)生器在我國(guó)經(jīng)過(guò)二十余年發(fā)展，已經(jīng)越來(lái)越成熟，但其所面對(duì)的主要問(wèn)題仍然是轉(zhuǎn)化率問(wèn)題，這是因?yàn)檗D(zhuǎn)化率直接制約著二氧化氯的制備的產(chǎn)物純度、氯酸鹽和亞氯酸鹽的生成量、各原材料的用量問(wèn)題。制約二氧化氯轉(zhuǎn)化率的因素較多，如原料純度、反應(yīng)溫度、廢液排放頻次等等，使用二氧化氯的時(shí)候可以定期測(cè)定二氧化氯發(fā)生器的轉(zhuǎn)換率，如無(wú)測(cè)定能力，可通過(guò)觀察原料消耗情況、氯酸鹽及亞氯酸鹽的生成量、及廢液產(chǎn)生量來(lái)判斷，因?yàn)檗D(zhuǎn)化率降低生成相同量的二氧化氯消耗的原料、氯酸鹽及亞氯酸鹽的生成量及廢液產(chǎn)生量將明顯增加。
　?。?）原料純度

　　一般來(lái)說(shuō)，采用不同方法制備的二氧化氯發(fā)生器所需原料的純度不同，原料純度須嚴(yán)格按照廠家要求進(jìn)行采購(gòu)，如圖4采用濃度過(guò)高的硫酸制備會(huì)使發(fā)生器產(chǎn)生結(jié)晶。

圖4 二氧化氯制備時(shí)結(jié)晶

　?。?）腐蝕

　　鹽酸法制備二氧化氯有腐蝕設(shè)備的問(wèn)題，在鹽酸存儲(chǔ)的時(shí)候要密封處理，對(duì)存儲(chǔ)空間應(yīng)采用防腐蝕瓷磚等保護(hù)措施。

圖5 被鹽酸氣體腐蝕的欄桿

　　4、鹽酸法及硫酸法的對(duì)比

　　鹽酸法及硫酸法（均采用氯酸鈉為原料）對(duì)比如表1所示（由于污水性質(zhì)較為復(fù)雜，成本為某江段同原水，同工藝，同出廠余二氧化氯量所計(jì)算成本）：

　　三、氯系消毒劑----氯氣
　　1、概述
　　目前在我國(guó)液氯仍然是水處理過(guò)程中應(yīng)用較多的消毒劑，氯氣及游離氯劑用在不同規(guī)模的水廠所占比例為46.54%~89.36%，二氧化氯在中小型規(guī)模的水廠所占比例為10.3%~42.29%。主要是由于它應(yīng)用歷史長(zhǎng)，其使用歷史可以追溯到中國(guó)的首座自來(lái)水廠--上海楊樹(shù)浦自來(lái)水廠，在漫長(zhǎng)的使用過(guò)程中，積累了豐富的運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)，而且氯氣的殺毒效率高、可保持一定的持續(xù)殺菌效果，但也易生成大量的有機(jī)鹵代烴類(lèi)致突變的復(fù)雜有機(jī)化合物，造成水體的二次污染。氯氣消毒機(jī)理目前業(yè)界有兩種看法，一種是認(rèn)為氯氣與水反應(yīng)生成的新生態(tài)氧的強(qiáng)氧化作用，一種認(rèn)為是氯氣與水反應(yīng)生成次氯酸鈉對(duì)細(xì)菌的穿透的殺滅作用。
　　2、氯氣在使用過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題
　　氯氣在使用過(guò)程中主要存在的問(wèn)題主要就是安全問(wèn)題和投加問(wèn)題，而安全問(wèn)題又包括安全距離、存儲(chǔ)、運(yùn)輸、副產(chǎn)物生成的問(wèn)題，投加問(wèn)題主要是折點(diǎn)投加量的問(wèn)題。
　?。?）氯氣的投加
　　氯氣投加設(shè)備主要有真空加氯機(jī)及轉(zhuǎn)子加氯機(jī)兩種，其主要原理都是將液氯溶于水中后輸送至投加點(diǎn)進(jìn)行投加，在一些溫度較低加氯量較大的地方還會(huì)設(shè)置液氯蒸發(fā)器。液氯用于存在一定量氨氮的原水消毒或污水消毒中會(huì)產(chǎn)生折點(diǎn)加氯效應(yīng)，即液氯會(huì)與污水中的氨氮反應(yīng)，使得加氯曲線(xiàn)不是一條直線(xiàn)，而是一條折線(xiàn)，這時(shí)加氯量應(yīng)通過(guò)反復(fù)的小試實(shí)驗(yàn)進(jìn)行確認(rèn)。
　?。?）液氯的安全
　　液氯的安全主要涉及安全距離、存儲(chǔ)、運(yùn)輸、副產(chǎn)物生成的問(wèn)題的，給水廠主要注重的是安全距離設(shè)置、存儲(chǔ)、運(yùn)輸、副產(chǎn)物生成，而污水廠主要注重安全距離的設(shè)置、存儲(chǔ)、運(yùn)輸?shù)膯?wèn)題。運(yùn)輸問(wèn)題我國(guó)各大水務(wù)集團(tuán)均分包給有運(yùn)輸資質(zhì)的運(yùn)輸企業(yè)，而安全距離均參照《氯氣安全規(guī)程》（GB11984-2008）要求。

　　氯氣的存儲(chǔ)要求非常高，需要在液氯貯罐區(qū)地面應(yīng)低于周邊地面0.3~0.5m或貯存區(qū)周邊設(shè)0.3~0.5m的事故圍堰（即中和堿池圖3），設(shè)置漏氯吸收裝置（圖1）及噴淋系統(tǒng)（圖2），以上措施均需要通過(guò)當(dāng)?shù)匕脖O(jiān)部門(mén)的安全評(píng)估。

圖1 漏氯吸收裝置

圖2 氯庫(kù)及噴淋系統(tǒng)

圖3 堿池

　　四、氯類(lèi)消毒副產(chǎn)物的對(duì)比

　　為真實(shí)進(jìn)行對(duì)比，抽取某地3個(gè)不同水廠（水源同源，三個(gè)水廠取水口相差不超過(guò)1km）2017年全年檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較（各廠出廠水水質(zhì)要求均能滿(mǎn)足GB5749-2006規(guī)范要求，且出廠水濁度均在0.3NTU左右），如下表2所示（三個(gè)水廠消毒劑投加點(diǎn)均在濾池后，有效氯投加量均在1mg/l左右，表2中一氯二溴甲烷、二氯一溴甲烷、三鹵甲烷、三溴甲烷根據(jù)規(guī)范要求為半年進(jìn)行一次分析）：

　　由表2可知，所有消毒方式副產(chǎn)物均能滿(mǎn)足GB5749-2006規(guī)范要求，其中：氯氣消毒產(chǎn)生了三氯甲烷、一氯二溴甲烷、二氯一溴甲烷、三鹵甲烷，氯酸鹽和亞氯酸鹽在大多的月份未檢出；次氯酸鈉消毒產(chǎn)生的副產(chǎn)物和液氯消毒基本相同，也產(chǎn)生了三氯甲烷、二氯一溴甲烷、三鹵甲烷，但含量略少于氯氣消毒，有些月份還產(chǎn)生一定量的亞氯酸鹽和氯酸鹽；二氧化氯消毒幾乎沒(méi)有檢出三氯甲烷、一氯二溴甲烷、二氯一溴甲烷、三鹵甲烷，但產(chǎn)生了氯酸鹽、亞氯酸鹽的消毒副產(chǎn)物。
　　不同消毒劑所產(chǎn)生的消毒副產(chǎn)物各有區(qū)別，中的來(lái)水二氧化氯幾乎不產(chǎn)生鹵代物致癌物質(zhì)，但產(chǎn)生氯酸亞及亞氯酸鹽，而次鈉及氯氣均產(chǎn)生鹵代物致癌物質(zhì)，但次鈉產(chǎn)生量明顯低于氯氣的產(chǎn)生量。