華北理工水質(zhì)工程學(xué)Ⅰ課件18消毒

1、第十八章 消毒目的：消除水中的致病微生物的致病作用。 細(xì)菌性病源微生物水中致病微生物 （病源性病菌） 病毒性病源微生物 （病源性病毒）源水中的微生物，大多附著在懸浮顆粒上， 水處理（沉淀，過(guò)濾）已將絕大多數(shù)的微生物去除了，但還沒(méi)達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)，要進(jìn)一步消毒。1、目的：消除水中的致病微生物的致病作用。2、指標(biāo)：細(xì)菌總數(shù)：不超過(guò) 100 個(gè)/mL 大腸菌群：不超過(guò) 3 個(gè)/L3、方法： 物理法：加熱，紫外線照射 化學(xué)法：加藥劑（主要是氯消毒） 問(wèn)題：受到有機(jī)污染的水與氯反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生三氯甲烷CHCl3（氯仿）。氯仿是致癌物！其危害現(xiàn)有爭(zhēng)議。已經(jīng)有國(guó)家禁用氯消毒。18-1 氯消毒一、氯消毒原理：氯Cl2

2、是強(qiáng)氧化劑起氧化作用。1、原水中不含氨氮時(shí)： Cl2+H2O HOCl+HCl (歧化反應(yīng)) Ki 為平衡常數(shù) OCl+H+Cl2，HOCl；OCl稱(chēng)為自由性余氯。Ki與溫度有關(guān)P360表18-1（不同溫度平衡常數(shù)有變化） 稱(chēng)：HOCl、OCl （次氯酸和次氯酸根）為自由性氯或有效氯。 它可通過(guò)細(xì)菌細(xì)胞壁，在細(xì)胞內(nèi)起氧化作用破壞細(xì)菌的酶系統(tǒng)，使細(xì)菌被殺死（失去生命能力）。細(xì)菌一般帶負(fù)電，所以HOCl殺菌效果比OCl好。所以應(yīng)控制PH值低一些。證明：PH高，OClHOCl 。 PH低, HOCl OCl t=20時(shí)，PH9,OCl接近100%。PH=7.54時(shí), HOCl OCl。PH6時(shí), H

3、OCl接近100% 2、水中實(shí)際存在氨氮：（有機(jī)污染使水含有氨氮） Cl2+H2O HOCl+HCl NH3+HOCl NH2Cl+H2O NH2Cl+HOCl NHCl2+H2O 有臭味 NHCl2+HOCl NCl3+H2O 有惡臭味 其平衡是與PH值及溫度有關(guān)。 PH9 一氯胺占優(yōu)勢(shì)。 PH7.0 一氯胺、二氯胺同時(shí)存在， 近似等量。 PH6.5 二氯胺占優(yōu)勢(shì)。 PH4.5 三氯胺NCl3存在（揮發(fā)性）。 水中氯胺的作用：消減消毒強(qiáng)度，使HOCl濃度低，消毒作用漸緩。使接觸消毒時(shí)間增長(zhǎng)。 氯消毒： 5min 可殺99% 氯胺消毒： 5min 達(dá)60% 幾小時(shí)后 達(dá)99%ii消毒作用時(shí)間長(zhǎng)

4、：維護(hù)余氯持久。 管網(wǎng)末梢要求的游離性余氯不低于 0.05mg/L。 管網(wǎng)很大時(shí)：可采用氯胺消毒。后面會(huì)講到iii消毒作用： （NHCl2NH2ClNCl3）化合性氯 有臭味 消毒作用最差有惡臭味二、加氯量： 需氯量：用于殺死細(xì)菌，氧化有機(jī)物，1、氯量 和還原性物質(zhì)所消耗的部分。 余氯：為了抑制水中殘存細(xì)菌的再度 繁殖，管網(wǎng)中所需少量的剩余氯。 自由性余氯：Cl2；HOCl；OCl 。 余氯 NH2Cl 化合性余氯： NHCl2 NCl3 （1）抑制細(xì)菌的再度繁殖2、余氯的作用： （殺菌作用） （2）預(yù)示再次污染的信號(hào)。 余氯量：出廠水：0.34mg/l 管網(wǎng)末梢：0.05mg/l3、加氯量與

5、余氯量的關(guān)系。水中無(wú)細(xì)菌；有機(jī)物。 加入水中的氯全為余氯。水中有細(xì)菌有機(jī)物，無(wú)氨氮： i OM需氯量,殺細(xì)菌氧 化有機(jī)物用量。 ii OM= OM量； AB余氯量。OMBA45 BM兩部分：一部分與氯反應(yīng)慢的在測(cè)余氯時(shí)仍在（氧化有機(jī)物；殺菌）與氯反應(yīng)； 水中余氯受一些雜質(zhì)和光線作用會(huì)分解 2HOCl 2HCl+O2 3、水中存在有機(jī)物、細(xì) 菌、氨氮時(shí)：1區(qū)：OA需氯量 余氯量為零，加氯量b1全部與有機(jī)物和殺菌作用耗盡。消毒效果不可靠。2區(qū)：AH有一定的余氯量a2 (化合性余氯) OA需氯量 b2 一部分分解： 2HOCl2HCl+O2 （ b2 OA） 一部分反應(yīng)慢的有機(jī)物與氯反應(yīng)。 （如：C

6、+2Cl2+2H2O4HCl+CO2） a2余氯量。加氯量 3區(qū)：HB余氯量a3(化合性余氯如NH2Cl，NHCl2) b2 OA+(b2-OA) b3 b3b2 2NH2Cl+HOClN2+3HCl+H2O 所耗氯量 加氯量越多，耗氯量越多，余氯a3越少。 4區(qū)：BC段過(guò)了折點(diǎn)B（稱(chēng)為加氯折點(diǎn)），稱(chēng)為折點(diǎn)氯化。完全沒(méi)有消耗氯的雜質(zhì)了，出現(xiàn)了自由性余氯。 自由性余氯：HOCl、OCl、Cl2余氯 化合性余氯（如：NH2Cl， NHCl2RNClx） NH2Cl 濃度低到一定程度不再消耗氯。 4、生產(chǎn)上消毒的加氯量： 原水游離氨0.3mg/l 時(shí)， 加氯點(diǎn)在4區(qū)折點(diǎn)加氯消毒。 原水游離氨0.5m

7、g/l 時(shí)， 加氯點(diǎn)可在3區(qū)，但要近折點(diǎn)（化合性余 氯量已足夠消毒）。但要視管網(wǎng)的大小， 保證末梢余氯。 原水游離氨 0.30.5mg/l 時(shí)， 難控制，即要節(jié)省氯，又要?dú)⒕煽俊？?在4區(qū)近折點(diǎn)。經(jīng)驗(yàn)： 一般地表水，混凝、沉淀、過(guò)濾后 加氯量1.01.5mg/l 或清潔地下水 地表水，混凝、沉淀：1.52.5mg/l5、折點(diǎn)加氯消毒的其它效果：（氯的氧化作用） 降低色度（氧化）；去除惡臭（氧化）；降低有機(jī)物含量（氧化）；提高混凝效果（氧化了某些干擾物質(zhì)）。三、加氯位置：（加氯點(diǎn)一般常指在加氯曲線中的位置是加氯量的意思）1、濾后加氯：常用的消毒方式，節(jié)省氯效果好，飲用水加氯的常規(guī)形式。 2、

8、混凝前加氯：稱(chēng)為濾前加氯， 可提高混凝效果。氧化了水中的有機(jī)物，去除色度?？裳趸蛩醽嗚F，將二價(jià)鐵氧化成三價(jià)鐵，提高混凝效果，防止混凝、沉淀、過(guò)濾設(shè)施長(zhǎng)青苔。 對(duì)混凝又稱(chēng)為：濾前氧化或預(yù)氯化。 延長(zhǎng)了接觸消毒的時(shí)間，可省加氯量，加氯點(diǎn)在AH段。但不能保證管網(wǎng)末梢余氯。3、管網(wǎng)中途補(bǔ)充加氯： 出廠水：余氯量1mg/l 管網(wǎng)末梢： 余氯量0.05mg/l管網(wǎng)太大時(shí)這兩項(xiàng)不能同時(shí)滿足，要在中途加氯，在加壓泵站或水池泵站中補(bǔ)充加氯。四、加氯設(shè)備和加氯間（一）、加氯機(jī)：1、種類(lèi)：轉(zhuǎn)子加氯機(jī)；真空加氯機(jī)。 （二）氯瓶、氯庫(kù)和加氯間1、氯瓶的使用要求：（屬于壓力容器） 必須有一定的余壓（0.1MPa） ，防

9、止潮濕空氣進(jìn)入氯瓶。（氯遇水會(huì)有很強(qiáng)的腐蝕性） 2、氯庫(kù)：與加氯間可分建也可合建，多為合建，氯氣有腐蝕性（空氣中有水）又有毒，比重大，易溶于水，常有泄漏現(xiàn)象發(fā)生，安全問(wèn)題非常重要。常設(shè)計(jì)一個(gè)水池，當(dāng)有泄漏氯瓶時(shí)，將其推入水池內(nèi)。 現(xiàn)在常用堿吸收塔。 氯庫(kù)要求存有一定量的氯瓶。 3、加氯間：安置：加氯機(jī)，正在工作的氯瓶，測(cè)量氯量的磅秤。值班室，放置防毒設(shè)備等。應(yīng)設(shè)計(jì)在位于水廠主導(dǎo)風(fēng)向的下游（一旦漏氯，對(duì)人造成危害小的位置）要求：設(shè)有安全報(bào)警，事故處理設(shè)施。氯吸收塔用堿中和吸收；用水溶解Cl2通風(fēng)（氯氣量）照明（防爆）防火，保溫。18-2 其它消毒法一、二氧化氯消毒ClO21、特點(diǎn)：易溶于水（氯氣

10、的五倍）在水中呈溶解態(tài)，不與水反應(yīng)是強(qiáng)氧化劑，其消毒作用受PH值影響極小，在高PH值條件下，消毒能力比氯強(qiáng)。ClO2易揮發(fā)，（不能曝氣）易爆炸（防爆要求高。不能高溫，曝光，不能與易燃物接觸）不易運(yùn)輸，?，F(xiàn)場(chǎng)制備。2、消毒原理：ClO2是中性的,對(duì)細(xì)胞有較強(qiáng)的吸附和穿透能力，能氧化破壞含巰基的酶（由氫硫組成的一價(jià)原子團(tuán)，也稱(chēng)氫硫基）?？煽焖僖种莆⑸锏鞍踪|(zhì)的合成；對(duì)細(xì)菌病毒滅活能力強(qiáng)；ClO2的氧化作用還能去除THM3（總鹵甲烷，包括氯仿）有人研究ClO2投量過(guò)高也會(huì)產(chǎn)生某些致突變物。3、ClO2制取方法： 用亞氯酸鈉（NaClO2）和氯（Cl2）制取。 Cl2+H2OHOCl+HCl + HO

11、Cl+HCl+2NaClO22ClO2+2NaCl+H2O Cl2+2NaClO22ClO2+2NaCl在一個(gè)內(nèi)填瓷環(huán)的圓柱形反應(yīng)器中制取為了加快反應(yīng)速度， 不按1mmol氯：2mmol 亞氯酸鈉投料,氯投量 加多，但不可過(guò)多， 會(huì)產(chǎn)生氯仿，也可能 不會(huì)像加氯那樣嚴(yán)重。用酸與亞氯酸鈉反應(yīng)制取 用鹽酸制備： 5NaClO2+4HCl4ClO2+5NaCl+2H2O用硫酸制備： 10NaClO2+5H2SO48ClO2+5NaSO4+4H2O！硫酸不能與固態(tài)NaClO2 接觸，否則會(huì)發(fā)生爆炸。！反應(yīng)物濃度過(guò)高 也會(huì)發(fā)生爆炸！4、特點(diǎn)：不能貯存；生產(chǎn)成本高；防爆要求高；有廣譜殺菌能力；殺菌能力強(qiáng)，作

12、用時(shí)間短； （ 0.25mg/l ；15s，殺菌可達(dá)99%）水處理中無(wú)致癌的氯仿。二、氯胺消毒1、特點(diǎn)： 當(dāng)水中含有有機(jī)物和酚時(shí)，氯胺消毒不會(huì)產(chǎn)生氯臭和氯酚臭，可減少產(chǎn)生THMs(總鹵甲烷)的可能性。 保持水中余氯較久，適用于管網(wǎng)長(zhǎng)的情況。 殺菌能力弱。2、制備： 水 液氨 硫酸銨(NH4)2SO4 溶液 氯化銨NH4Cl 加氯 當(dāng)防止氯臭為主要目的，氯：氮=3:16:1 氯氨比例小些 當(dāng)殺菌和維持余氯為目的 時(shí)氯氨比例大些。 3、投加順序：氯胺消毒：投氨加氯 貯水池 接觸池維持余氯 加氯 加胺 接觸池（貯水池） 管網(wǎng)三、漂白粉消毒適用：小水廠和臨時(shí)性給水。1、原理： 2CaOCl2+2H2O

13、2HOCl+Ca(OH)2+CaCl2 殺菌作用2、投加： 漂白粉加水調(diào)成糊狀加水配成1.0%2.0%（有效氯計(jì)）濃度澄清（424h）投加 去除Ca(OH)2等雜質(zhì)。四、次氯酸鈉消毒：NaOCl，適用于小水廠，1、制備：電解食鹽水溶液。NaOCl易分解，故現(xiàn)場(chǎng)制備。 電解 NaCl+H2O NaOCl+H22、原理： NaOCl+H2O HOCl+NaOH 殺菌作用3、特點(diǎn)：殺菌效果不如氯，耗電量大，有商品成套設(shè)備。五、臭氧消毒 O31、O3的性質(zhì)：3個(gè)O原子組成，淡蘭色，有刺激性氣味易分解：O3=O2+O 新生態(tài)氧，具有強(qiáng)氧化能力。2、殺菌原理： 新生態(tài)氧O具有很強(qiáng)的穿透能力，可氧化細(xì)菌壁，

14、可滲入細(xì)胞內(nèi)部，氧化破壞細(xì)菌有機(jī)體鏈狀結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致細(xì)菌病毒死亡，殺菌能力強(qiáng)。3、 制備：臭氧發(fā)生器用高壓無(wú)聲放電法生產(chǎn)低濃度的臭氧化空氣，耗電大：1620度電/kg臭氧 高壓電 臭氧化氣空氣凈化 干燥 發(fā)生器 接觸反應(yīng)池 曝氣 （紫外線照射空氣也產(chǎn)生臭氧）4、在水處理中的功能：消毒滅菌氧化有機(jī)物（可消除THMs的前體物，但耗O3量大。）（如果O3投的少可將大分子有機(jī)物氧化成小分子有機(jī)物，使THMs的前體物增多再加氯消毒可能產(chǎn)生更多的THMs） （O3投量少，不能去除水中的氨氮，還可能將有機(jī)氮氧化成氨氮，使其量增高。）在活性炭吸附前預(yù)處理中應(yīng)用，目的：可將大分子有機(jī)物氧化成便于炭吸附的小分子。六、紫外線消