消毒專題知識(shí)培訓(xùn)

消毒專題知識(shí)培訓(xùn)消毒專題知識(shí)培訓(xùn)第1頁(yè)2023/4/26AE-Disinfection2水產(chǎn)養(yǎng)殖對(duì)消毒之需求在於控制疾病與掠食者，控制程度之需求視養(yǎng)殖密度及投資費(fèi)用而定。密閉系統(tǒng)養(yǎng)殖密度高及水循環(huán)再利用，必需較高程度之消毒處理。消毒專題知識(shí)培訓(xùn)第2頁(yè)2023/4/26AE-Disinfection3致病生物之特征致病生物包含細(xì)菌、病毒及其它單細(xì)胞生物，可能呈活性體或孢子狀態(tài)。消毒處理必需能控制對(duì)養(yǎng)殖生物有害或?qū)οM(fèi)者有害之生物。消毒專題知識(shí)培訓(xùn)第3頁(yè)2023/4/26AE-Disinfection4消毒方法包含加熱、紫外線或化學(xué)藥劑。化學(xué)方法包含加氯及臭氧或其它藥劑消毒專題知識(shí)培訓(xùn)第4頁(yè)2023/4/26AE-Disinfection5殺菌動(dòng)力學(xué)

殺菌速率方程式dN/dt=-kN(14-1)dN/dt=微生物消滅速率；k=速率常數(shù)；N=活性微生物數(shù)ln(N1/No)=-kt(14-2)No=起始活性微生物數(shù)；N1=時(shí)間t時(shí)之活性微生物數(shù)10為底表示時(shí)t=(2.3/k)log(No/N1)(14.3)消毒專題知識(shí)培訓(xùn)第5頁(yè)2023/4/26AE-Disinfection6影響殺菌速率之原因

速率常數(shù)k(Equation14.3)為pH、水溫、消毒劑濃度及環(huán)境條件。以一消毒劑濃度處理達(dá)某一消毒效率所需時(shí)間tCdisn=K1(14.4)t=需求時(shí)間；K1=常數(shù)；Cdis=消毒濃度；n=稀釋係數(shù)lnt+nlnCdis=lnK1lnt=K2-nlnCdis(14.5)消毒專題知識(shí)培訓(xùn)第6頁(yè)2023/4/26AE-Disinfection7n值之影響原因

n值因病菌種類、消毒劑種類及環(huán)境條件而異。n值大於1表示消毒劑濃度對(duì)消毒效率之影響很大；n小於1表示接觸時(shí)間對(duì)消毒效率之影響較大。n近於1表示兩者之影響力相當(dāng)。消毒專題知識(shí)培訓(xùn)第7頁(yè)2023/4/26AE-Disinfection8若殺菌百分比已知，則Equation14.3可簡(jiǎn)化為14.6.式t=K3/k(14.6)K3=常數(shù)﹔k=(K3/K1)Cndis=K4Cndis(14.7)K1,K3,andK4

為常數(shù),k為速率常數(shù)K1:由14.5式(i.e.,K2=lnK1)圖形決定，K3:由滅菌百分比及14.3式?jīng)Q定(K3=2.3(log(No/N1)))消毒專題知識(shí)培訓(xùn)第8頁(yè)2023/4/26AE-Disinfection9溫度之影響

Arhenius'work:k=K5e-H/RT(14-8)K5=常數(shù)；H=活化能(cal);R=氣體常數(shù)(1.99cal/oC);T=絕溫度(oK)logk=logK5–(0.434H/R)(1/T)(14.9)由kversus1/T之雙對(duì)數(shù)圖可估算K5

及H值。消毒專題知識(shí)培訓(xùn)第9頁(yè)2023/4/26AE-Disinfection10CHLORINATION(加氯消毒)氯消毒劑之類型包含氯氣(Cl2)、次氯酸鹽(OCl-)，氯氣於水中溶解度高7160mg/literat20℃and1.013105Papressure(Rich,1963).消毒專題知識(shí)培訓(xùn)第10頁(yè)2023/4/26AE-Disinfection11氯之化學(xué)反應(yīng)溶於水Cl2+H2OHOCl+H++Cl-(14.10)HOClOCl-+H+(14.11)Ca(OCl)2

Ca2++2OCl-(14-12)與氨作用NH3+HOClNH2Cl+H2O(14.13)NH3+2HOClNHCl2+2H2O(14.14)NH3+3HOCl NC13+3H2O (14.15)消毒專題知識(shí)培訓(xùn)第11頁(yè)2023/4/26AE-Disinfection12消毒專題知識(shí)培訓(xùn)第12頁(yè)2023/4/26AE-Disinfection13餘氯(Residualchlorine)包含自由餘氯：HOCl、OCl-(毒性較強(qiáng)，衰減速率較快)及結(jié)合餘氯-氯氨(毒性較低，不易衰減)。消毒專題知識(shí)培訓(xùn)第13頁(yè)2023/4/26AE-Disinfection14折點(diǎn)加氯消毒曲線1–2:氯與還原性物質(zhì)反應(yīng)2–3:生成氯氨。

3:開(kāi)始生成自由餘氯於3點(diǎn)上:自由餘氯濃度升高使氯氨完全氧化為三氯氨(i.e.,NCl3)、N2、N2O3-4:氯氨完全氧化

4:達(dá)臨界點(diǎn)4以後：餘氯由不易分解之氯氨及自由餘氯組成。消毒專題知識(shí)培訓(xùn)第14頁(yè)2023/4/26AE-Disinfection15氯消毒速率方程式：Rich(1963)dN/dt=-kNt(14.16)∫(dN/N)=-k∫tdtln(N1/N0)=-(1/2)kt2ln(N0/N1)=0.5kt2t2=(2/k)ln(N0/N1)t2=(4.6/k)log(N0/N1)消毒專題知識(shí)培訓(xùn)第15頁(yè)2023/4/26AE-Disinfection16加氯消毒之缺點(diǎn)

氯對(duì)水生物有毒(Table14.1)；需相當(dāng)長(zhǎng)接觸時(shí)間才有效Liuetal.(1971):在2℃及0.5mg/liter自由餘氯條件下，各種病毒欲達(dá)99.99%失去活性，所需接觸時(shí)間為2.7-120min。殘餘氯與氯氨之去除能夠活性碳吸附、以還原劑(sodiumthiosulfate、ferroussalts)中和或曝氣去除。消毒專題知識(shí)培訓(xùn)第16頁(yè)2023/4/26AE-Disinfection17消毒專題知識(shí)培訓(xùn)第17頁(yè)2023/4/26AE-Disinfection18加熱消毒(HEAT)提升至某一溫度並維持一定時(shí)間；牛奶之消毒加溫至60℃維持30min或71.1℃維持15s。此法主要缺點(diǎn)為需耗用能源及養(yǎng)殖生物無(wú)法忍受消毒所需高溫，消毒處理後水需再降溫。消毒專題知識(shí)培訓(xùn)第18頁(yè)2023/4/26AE-Disinfection19紫外線(UltravioletLight)UV之波長(zhǎng)：150?-4000?，能量為波長(zhǎng)之函數(shù)E=hp(c/)(14.18)E=單一量子之能量(ergs)；hp=Plank'sconstant(6.6210-27ergs)；c=光速(31010cm/s)；=射線波長(zhǎng)(cm)?UV殺菌能力為波長(zhǎng)之函數(shù)(Figure14.3)，–最有效之波長(zhǎng)為2600?，–其它波長(zhǎng)UV光之殺菌效率急速下降消毒專題知識(shí)培訓(xùn)第19頁(yè)2023/4/26AE-Disinfection20消毒專題知識(shí)培訓(xùn)第20頁(yè)2023/4/26AE-Disinfection21UV之殺菌機(jī)制

UV與核酸之光化學(xué)交互作用為殺菌機(jī)制之一消毒專題知識(shí)培訓(xùn)第21頁(yè)2023/4/26AE-Disinfection22UV殺菌動(dòng)力學(xué)

N1/No=e-k1It(14.19)kl=constant；I=UV光強(qiáng)度(milliwatts/cm2)；e=自然對(duì)數(shù)基底平均致死劑量(meanlethaldose)、lethaldose、lethalexposure、inactivationdose：36.8%殘存(It=1/k1時(shí)，N1/No=0.368)14.19式亦顯示殘存率為UV強(qiáng)度與曝露時(shí)間乘積之函數(shù)，但曝露時(shí)間必需大於大個(gè)別標(biāo)生物世代時(shí)間。消毒專題知識(shí)培訓(xùn)第22頁(yè)2023/4/26AE-Disinfection23UV殺菌需求劑量數(shù)據(jù)差異之原因在於來(lái)源不一樣、細(xì)胞色素、細(xì)胞濃度、細(xì)菌年齡等原因。空氣中與水中UV殺菌效率有差異：相同效率時(shí)，水中殺菌需求劑量為空氣中之5-10倍(PhillipsandHanel,1960)或40-50倍(GeneralElectricCompany,1953)消毒專題知識(shí)培訓(xùn)第23頁(yè)2023/4/26AE-Disinfection24消毒專題知識(shí)培訓(xùn)第24頁(yè)2023/4/26AE-Disinfection25消毒專題知識(shí)培訓(xùn)第25頁(yè)2023/4/26AE-Disinfection26消毒專題知識(shí)培訓(xùn)第26頁(yè)2023/4/26AE-Disinfection27消毒專題知識(shí)培訓(xùn)第27頁(yè)2023/4/26AE-Disinfection28消毒專題知識(shí)培訓(xùn)第28頁(yè)2023/4/26AE-Disinfection29消毒專題知識(shí)培訓(xùn)第29頁(yè)2023/4/26AE-Disinfection30消毒專題知識(shí)培訓(xùn)第30頁(yè)2023/4/26AE-Disinfection31UV於水中之透光率UV殺菌波長(zhǎng)2600?左右於水中之透光率相當(dāng)高(Figure14.6)，於水中之傳輸率呈指數(shù)關(guān)係：TR/(1–RF)=e-ad(14.20)TR=傳輸率(%)；e=自然對(duì)數(shù)基底；a=吸收係數(shù)(cm-1)；d=水深(cm)；RF=表面反射(decimalpercentage)(forwaterthisis0.02)。消毒專題知識(shí)培訓(xùn)第31頁(yè)2023/4/26AE-Disinfection32UV射線吸收率係數(shù)

水樣之吸收率係數(shù)只能由實(shí)驗(yàn)得知，蒸餾水中，波長(zhǎng)2537?以上之UV射線之透光率良好，小於2537?波長(zhǎng)之UV射線於水中之吸收度相當(dāng)高。水中不純物明顯降低UV於水中之透光度，海水、濁度(浮游生物、細(xì)泥)降低UV透光度消毒專題知識(shí)培訓(xùn)第32頁(yè)2023/4/26AE-Disinfection33UV燈泡UV射線含量較高之燈泡幾乎皆含汞蒸氣，調(diào)整燈泡中汞蒸氣壓、汞含量及汞之化學(xué)型態(tài)與放電電流條件，可加強(qiáng)某一特殊能量狀態(tài)轉(zhuǎn)換之機(jī)率(PhillipsandHanel,1960)。低壓汞蒸氣燈(53-267Pa)最常見(jiàn)，因其價(jià)格廉價(jià)，射線中95%集中於2537?，與最具殺菌力作用波長(zhǎng)2600?很靠近。低壓汞蒸氣燈泡有三種型態(tài)：熱陰極燈泡、冷陰極燈泡、高強(qiáng)度殺菌燈。消毒專題知識(shí)培訓(xùn)第33頁(yè)2023/4/26AE-Disinfection34UV消毒設(shè)備設(shè)計(jì)UV消毒單元可採(cǎi)用懸掛系統(tǒng)(suspendedsystem)又分為是否採(cǎi)用反射器UV燈管懸掛於流水槽上10–20cm，水溫對(duì)燈管輸出效率之影響極微，燈管清潔輕易。用於清潔貝類，採(cǎi)用15cm燈管間距，及離水面15cm。沉醉系統(tǒng)(submergedsystem)又分為燈管是否與水直接接觸消毒專題知識(shí)培訓(xùn)第34頁(yè)2023/4/26AE-Disinfection35消毒專題知識(shí)培訓(xùn)第35頁(yè)2023/4/26AE-Disinfection36消毒專題知識(shí)培訓(xùn)第36頁(yè)2023/4/26AE-Disinfection37UV消毒設(shè)備設(shè)計(jì)-2沉醉系統(tǒng)(submergedsystem)又分為燈管是否與水直接接觸燈管置於UV可穿透之玻璃或石英管中，使UV燈管不與水接觸，但UV射線可於水中為水吸收。隔離管之作用在於使水溫對(duì)燈管之UV輸出量影響很小，燈管易於維修更換，可使用於壓力管線中。隔離管與水接觸面，將有沉積物或生物膜覆蓋，必需定時(shí)去除。沉醉式系統(tǒng)，UV燈管輸出之能量幾乎可全部吸收利用。消毒專題知識(shí)培訓(xùn)第37頁(yè)2023/4/26AE-Disinfection38消毒專題知識(shí)培訓(xùn)第38頁(yè)2023/4/26AE-Disinfection39UV消毒系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟決定殺滅標(biāo)生物所需之UV射線劑量。就水中濁度調(diào)整所需之UV劑量。決定所需流量。依E=hp(c/)(14.18)計(jì)算UV吸收率90%以上時(shí)所需之水深。供應(yīng)所需劑量以處理所需流量時(shí)，所需UV燈管數(shù)目及型式。設(shè)置擋板，以增加UV射線吸收率。消毒專題知識(shí)培訓(xùn)第39頁(yè)2023/4/26AE-Disinfection40消毒專題知識(shí)培訓(xùn)第40頁(yè)2023/4/26AE-Disinfection41消毒專題知識(shí)培訓(xùn)第41頁(yè)2023/4/26AE-Disinfection42臭氧(OZONE)氧分子受充分激發(fā)分解成氧原子，這些原子氧碰撞形成臭氧。氧分子之激發(fā)經(jīng)過(guò)高壓電暈放電區(qū)兩表面分開(kāi)某一距離，在兩表面間之空間加一高電壓，使兩平行平面間產(chǎn)生一電流空氣或純氧通過(guò)兩表面間之空間，氧分子受足夠之激發(fā)後可生成臭氧或以1000-?UV射線照射消毒專題知識(shí)培訓(xùn)第42頁(yè)2023/4/26AE-Disinfection43臭氧產(chǎn)量之影響原因

兩表面之分開(kāi)程度必需足夠空氣間隙不可太大氣體壓力需足夠臭氧衰減分解速率受溫度影響，溫度增加時(shí)，分解速率快速增加。加入臭氧產(chǎn)生機(jī)之能量，約90%以熱型態(tài)散失。電極表面之介電物質(zhì)需具高電阻與高熱傳導(dǎo)性。常使用高電阻材料，以薄層型式組成，以克服傳熱問(wèn)題。消毒專題知識(shí)培訓(xùn)第43頁(yè)2023/4/26AE-Disinfection44臭氧產(chǎn)生機(jī)之電源

使用高頻電源，臭氧產(chǎn)生機(jī)效率較高，但電力損失增大。最近發(fā)展出之固態(tài)元件，於高頻操作時(shí)之電力損失已下降。消毒專題知識(shí)培訓(xùn)第44頁(yè)2023/4/26AE-Disinfection45消毒專題知識(shí)培訓(xùn)第45頁(yè)2023/4/26AE-Disinfection46臭氧產(chǎn)生機(jī)使用之氣體

空氣或氧氣皆可，生產(chǎn)等量臭氧時(shí)，使用純氧所消耗動(dòng)力，為使用空氣者之二分之一以下。氣體導(dǎo)入臭氧產(chǎn)生機(jī)前需先乾燥，以減少腐蝕。消毒專題知識(shí)培訓(xùn)第46頁(yè)2023/4/26AE-Disinfection47消毒專題知識(shí)培訓(xùn)第47頁(yè)2023/4/26AE-Disinfection48臭氧濃度

臭氧產(chǎn)生機(jī)輸出之臭氧濃度隨氣體流量之增加而降低。大個(gè)別臭氧產(chǎn)生機(jī)產(chǎn)生之臭氧濃度可達(dá)0.5-10%(重量比)(Klein,1975)，但增加臭氧濃度時(shí)，效率急速下降消毒專題知識(shí)培訓(xùn)第48頁(yè)2023/4/26AE-Disinfection49臭氧之消毒效力

消毒效力為接觸時(shí)間及藥劑量之函數(shù)，與氯比較，其消毒效力受溫度及pH值之影響極小，在pH6時(shí)比pH8時(shí)效力稍高臭氧之消毒效力為氯之兩倍。以臭氧處理家庭廢水處理廠之放流水時(shí)，生菌數(shù)對(duì)數(shù)值與臭氧濃度(0.5-10mg/liter)成線性關(guān)係；臭氧濃度增加時(shí)，BOD、COD、氨、亞硝酸鹽、懸浮固體、濁度及色度濃度降低，硝酸鹽濃度增加消毒專題知識(shí)培訓(xùn)第49頁(yè)2023/4/26AE-Disinfection50有機(jī)物之臭氧需求量

臭氧可快速地與有機(jī)物反應(yīng)之物質(zhì)C=C雙鍵C-C複合鍵C-N鍵酒精醚之C-H鍵Si-H鍵C-Metal鍵消毒專題知識(shí)培訓(xùn)第50頁(yè)2023/4/26AE-Disinfection51無(wú)機(jī)物之臭氧消耗鐵及錳氧化消耗臭氧以臭氧處理:淡水中鐵濃度由9.54降為0.07mg/L以氧處理時(shí)，鐵僅降為3.99mg/liter(Kjosetal.,1975)。以臭氧處理:錳由1.21降為0.05mg/L以氧處理時(shí)，錳由1.21降為0.71mg/liter消毒專題知識(shí)培訓(xùn)第51頁(yè)2023/4/26AE-Disinfection52臭氧對(duì)人之毒性致命(fatal)濃度為11,000ppm(vol.)for0.1min.；20ppm(vol.)for1000min，致毒濃度為3000ppm(vol.)for0.1min.；4ppm(vol.)for1000min.

(Nebeletal.,1975).消毒專題知識(shí)培訓(xùn)第52頁(yè)2023/4/26AE-Disinfection53臭氧對(duì)水生物之毒性

養(yǎng)殖系統(tǒng)中可測(cè)知臭氧濃度對(duì)水生物皆有害。對(duì)fatheadminnows之致命濃度為0.2-0.3ppmO3

臭氧處理水經(jīng)多種後續(xù)處理後，對(duì)牡蠣幼苗仍有毒