再生水的消毒處理效果不理想會影響用水的安全性。目前，國內的中水設計規范或相關中水教材中所采用的中水消毒機理仍沿用給水處理的消毒理論，尚無有關中水消毒原理研究的專門報道〔1, 2, 3, 4, 5〕。相對于飲用水，中水含有的有機物較多，采用氯消毒會產生較多的三鹵甲烷和其他鹵化有機副產物，而采用二氧化氯消毒則副產物少。因此，如何處理好生物學安全和生態安全的關系是中水消毒處理中面臨的主要問題。

　　有效氯的意義對于二氧化氯消毒和氯消毒來說有著本質的區別，對于二氧化氯消毒，余氯值和二氧化氯持續消毒能力不具備良好的相關性〔6〕。因此，確定合理的二氧化氯投加量是發揮其消毒作用的關鍵性因素。另外，二氧化氯的化學性質不穩定，見光易分解〔7〕，實際生產應用中，二氧化氯實際投加量的確定還應考慮到藥劑本身的衰減。本研究采用二氧化氯對中水進行消毒處理，探討了中水水質對二氧化氯投加量的影響以及二氧化氯濃度隨時間的衰減情況，確定了消毒30 min條件下中水衛生指標達標時的二氧化氯最小剩余劑量。該項研究可為實際工程提供數據支持和技術依據。

　　1 實驗

　　1.1 實驗用水

　　實驗用水取自北京市高碑店污水處理廠的砂濾出水，其水質：COD 15～50 mg/L，氨氮0.1～11.1 mg/L，濁度1.0～10.3 NTU，大腸菌群數<106 數量級(1 L水中，下同)，pH 7.1～8.1。

　　1.2 實驗方法

　　1.2.1 中水COD與二氧化氯最小投加量定量關系

　　取200 mL 水樣，向其中投加一定量的二氧化氯，然后在室溫下用磁力攪拌器攪拌30 min。取上述反應后的水樣100 mL，向其中加入1 mL 0.01 mol/L 的無菌中和劑(硫代硫酸鈉)，終止消毒劑與微生物的反應，然后檢測水樣中的大腸菌群數是否達到《城市污水再生利用 城市雜用水水質》(GB/T 18920—2002)的要求。若達標，則二氧化氯投加量以0.1 mol/L 遞減;若不達標，則二氧化氯投加量以0.1 mol/L遞增，以確定中水COD與二氧化氯最小投加量的定量關系。

　　1.2.2 消毒30 min 后中水中二氧化氯適宜剩余劑量確定

　　實驗方法同1.2.1，同時檢測消毒30 min后中水中的二氧化氯剩余劑量及大腸菌群數。

　　1.2.3 二氧化氯濃度隨時間衰減實驗

　　分別取不同體積的儲備藥劑二氧化氯于100 mL 容量瓶中，用無氨水稀釋至刻度，得到不同初始濃度的二氧化氯溶液。將其在室溫下于暗處放置，每天檢測溶液中二氧化氯濃度，以確定一定濃度的二氧化氯隨時間的衰減規律。

　　2 實驗結果與討論

　　2.1 中水COD與二氧化氯最小投加量的定量關系

　　在中水濁度為1.00～6.37 NTU，大腸菌群數<106 數量級的條件下，研究了中水COD(mg/L)與二氧化氯最小投加量(C，mg/L)的關系，結果如圖 1所示。由圖 1可以看出，本實驗條件下，隨著中水COD的增大，二氧化氯最小投加量呈上升趨勢，且兩者呈現良好的線性關系，相關系數R2達到了0.98以上，說明影響二氧化氯消毒中水效果的主要因素為COD，中水中其他因素對消毒效果的影響則相對較小。

 圖 1 中水COD與二氧化氯最小投加量的線性關系

　　另外，由COD檢測方法〔8〕可知，當水樣COD 在10～50 mg/L時，COD的測定結果會存在10%左右的誤差。而本實驗中水COD一般在10～50 mg/L，因此需用系數r對所得線性方程進行修正，最終的線性方程為C=0.026 4×COD×r + 0.042 3(r為 0.9～1.1)。

　　2.2 線性方程驗證實驗

　　為考察中水COD與二氧化氯最小投加量關系方程的適用性，選取5種水源和處理工藝均與高碑店城市污水處理廠中水不相同的中水水樣，在室溫，濁度為 1.00～6.37 NTU，大腸菌群數<106數量級的條件下進行了驗證實驗，結果見表 1。

　　從表 1可以看出，對于5種不同的中水水樣，二氧化氯的實際最小投加量均在利用線性方程計算的理論值范圍內，說明該線性方程具有一定的適用性。因此，當中水采用二氧化氯消毒時，可根據該線性方程確定二氧化氯的投加量。

　　2.3 濁度對線性方程適用性的影響

　　在室溫，中水COD 為15～50 mg/L，大腸菌群數<106 數量級的條件下，研究了中水濁度對線性方程適用性的影響，結果見表 2。

　　從表 2可以看出，當濁度<6.37 NTU時，二氧化氯實際最小投加量均在利用線性方程計算的理論值范圍內;當濁度>6.37 NTU時，二氧化氯實際最小投加量超出了利用線性方程計算的理論值范圍。該實驗結果與趙燕等〔9〕以濁度5 NTU為線性方程分界線的結果有所不同。

　　實驗結果表明，當中水濁度<6.37 NTU時，二氧化氯實際最小投加量可采用線性方程C=0.026 4×COD×r+0.042 3進行計算。當中水的濁度>6.37 NTU時，則需對COD與二氧化氯最小投加量線性方程進行修正，修正后的方程為C=1.5×(0.026 4×COD×r+ 0.042 3)。

　　2.4 大腸菌群數對線性方程適用性的影響

　　在室溫，中水COD為 15～50 mg/L，濁度為1.00～6.37 NTU的條件下，研究了中水大腸菌群數對線性方程適用性的影響，結果見表 3。

　　從表 3可知，當大腸菌群數<106數量級時，二氧化氯實際最小投加量在利用線性方程計算的理論值范圍內。因此，當中水大腸菌群數在 106數量級以內時，線性方程C=0.026 4×COD×r+0.042 3適用。

　　二氧化氯在水中的擴散速度與滲透能力均比氯快，且二氧化氯以中性單分子形態通過單純擴散的方式透過細胞膜，不需要載體蛋白(滲透酶)參與，因此其殺菌作用不受細菌的代謝活力影響，這一特點導致二氧化氯幾乎對一切會導致水介傳染病的病原微生物均有較好的滅活效果，并且微生物不易對其產生耐受性。

　　2.5 二氧化氯自身衰減模型

　　溶液二氧化氯質量濃度(C，mg/L)隨時間(t，d)的衰減情況如圖 2所示。

 圖 2 二氧化氯溶液隨時間的衰減規律

　　從圖 2可以看出，二氧化氯濃度隨時間的衰減規律符合一級反應動力學模型。通過計算可得二氧化氯的半衰期 t1/2=4.5 d，也就是說實際應用過程中，二氧化氯儲備液放置的時間不能超過5 d。此外，從圖 2還可以看出，隨二氧化氯濃度的減小，其衰減速率亦逐漸減小。因此，在實際應用過程中，配備儲備液的濃度不宜過大，否則濃度衰減太快。

　　2.6 消毒30 min中水中二氧化氯剩余劑量的確定

　　取9家不同來源的中水水樣，其大腸菌群數<106 數量級，向其中加入一定量的二氧化氯消毒30 min后，取水樣檢測二氧化氯的剩余劑量與大腸菌群數，結果見表 4。

　　從表 4可以看出，當中水消毒30 min，水樣中剩余二氧化氯質量濃度為 0.10 mg/L時，不同水樣中的大腸菌群已經完全滅活，滿足回用標準要求，達到中水安全回用的目的。說明使用二氧化氯進行中水消毒時，為維持二氧化氯的持續消毒能力，必須確保消毒30 min后水中剩余二氧化氯質量濃度最小為 0.10 mg/L。

　　由于中水的來源和處理工藝不同，導致中水水質差異較大，某些因素(如濁度、有機物的含量或微生物的數量)會影響到二氧化氯的消毒效果，因此，其投加量應根據實際情況酌情增加。由于本實驗數據是在采用9家不同水源和不同處理工藝的中水作為研究對象的基礎上得到的，因此，其結果具有一定普遍性，對實際工程有一定的指導意義。具體參見http://www.dongaorq.cn更多相關技術文檔。

　　3 結論

　　(1)當濁度為1.00～6.37 NTU，大腸菌群數<106數量級時，中水COD與二氧化氯最小投加量關系滿足一元線性方程C=0.026 4×COD×r+0.042 3。驗證實驗表明，該線性方程具有一定適用性。當濁度>6.37 NTU時，需對COD與二氧化氯最小投加量線性方程進行修正，修正后的方程：C=1.5×(0.026 4×COD×r+0.042 3)。

　　(2)采用二氧化氯對中水進行消毒，余氯值不能表明二氧化氯的持續消毒效果，檢測消毒30 min時水樣的二氧化氯剩余劑量更為有效。為保證二氧化氯的持續消毒能力，要求剩余二氧化氯質量濃度不能低于0.10 mg/L。

　　(3)二氧化氯濃度隨時間的衰減符合一級反應動力學模型，且隨二氧化氯濃度的減小，其衰減速率逐漸減小。因此，配備的二氧化氯儲備液不宜長時間放置，且濃度不宜過大。