飲用水消毒技術(shù)

第18章消毒（Disinfection

）18.1氯消毒18.2其他消毒法9/25/20231水傳疾病病原體病原體主要疾病主要貯主及來源細(xì)菌傷寒沙門氏菌副傷寒沙門氏菌其他沙門氏菌志賀氏菌霍亂弧菌腸病原埃希氏大腸菌小結(jié)腸炎耶爾森氏菌空腸彎曲桿菌嗜肺軍團(tuán)菌及有關(guān)細(xì)菌結(jié)核分支桿菌其他（非典型）分支桿菌機(jī)會(huì)致病菌傷寒副傷寒沙門氏菌細(xì)菌性痢疾霍亂胃腸炎胃腸炎胃腸炎軍團(tuán)病結(jié)核病肺病多種人類糞便人類糞便人類及動(dòng)物糞便人類糞便人類糞便人類糞便人類及動(dòng)物糞便人類及動(dòng)物（？）糞便富熱水體人類呼吸道滲出物土壤及水天然水體9/25/20232水傳疾病病原體病原體主要疾病主要貯主及來源腸病毒腸病毒脊髓灰質(zhì)炎病毒柯薩奇甲型病毒柯薩奇乙型病毒?？刹《酒渌c病毒呼吸道腸道弧病毒輪狀病毒腺病毒甲型肝炎病毒Norwalk及有關(guān)腸胃病毒脊髓灰質(zhì)炎無菌性腦膜炎無菌性腦膜炎無菌性腦膜炎大腦炎輕上呼吸道及胃腸病胃腸炎上呼吸道及胃腸病傳染性肝炎胃腸炎人類糞便人類糞便人類糞便人類糞便人類糞便人類糞便人類及動(dòng)物糞便人類糞便人類糞便人類糞便9/25/20233水傳疾病病原體病原體主要疾病主要貯主及來源原生動(dòng)物卡氏棘變形蟲結(jié)腸腸袋蟲隱孢子蟲痢疾內(nèi)變形蟲表吮賈第蟲福氏納歸蟲藍(lán)藻水華魚腥藻銅銹微囊藻水華束絲藻裂須藻阿米巴氏腦膜腦炎小袋蟲病隱孢子蟲病阿米巴氏痢疾賈第蟲病原發(fā)性阿米巴腦膜炎腸胃炎腸胃炎腸胃炎腸胃炎土壤及水人類糞便人類及動(dòng)物糞便人類糞便人類及動(dòng)物糞便土壤及水天然水體天然水體天然水體天然水體9/25/202341946-1980年美國水傳疾病暴發(fā)統(tǒng)計(jì)致病因素次數(shù)病例致病因素次數(shù)病例細(xì)菌類彎曲桿菌巴斯德氏菌鉤端螺旋體大腸埃希氏菌志賀氏菌沙門氏菌小計(jì)病毒類微小似病毒

肝炎病毒221561751461068380069118613086185903668231472262小兒麻痹病毒小計(jì)寄生蟲類內(nèi)變形蟲賈第蟲小計(jì)化學(xué)物類無機(jī)物有機(jī)物小計(jì)未定性總計(jì)179642482921493506721654257919734197138912753616849391504759/25/202351971-1985年美國給水系統(tǒng)水傳疾病暴發(fā)統(tǒng)計(jì)水傳疾病次數(shù)病例數(shù)水傳疾病次數(shù)病例數(shù)胃腸炎（未定性）賈第蟲病化學(xué)藥品中毒志賀氏菌痢疾甲型肝炎病毒性腸炎彎曲桿菌病沙門氏菌病25192503323201110614782436537745783737625449832300傷寒病耶爾森氏菌病胃腸炎隱孢子蟲病霍亂皮炎阿米巴氏病總計(jì)52111115022821031000117173141112289/25/20236

為了保障人民的身體健康，防止水致疾病的傳播，飲用水中不應(yīng)含有致病微生物，其中主要是指細(xì)菌性病原微生物和病毒性病原微生物。

9/25/20237作用：消除水中致病微生物的致病作用,保證人民身體健康。方法：氯及氯化物消毒，臭氧消毒、紫外線消毒及某些重金屬離子消毒等。9/25/20238生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GB5749-2006細(xì)菌總數(shù)不超過100MPN或CFU/mL，總大腸菌群每100mL水樣中不得檢出，耐熱大腸菌群每100mL水樣中不得檢出。大腸埃希氏菌每100mL水樣中不得檢出。游離余氯，在與水接觸30分鐘后應(yīng)不低于0.3mg/L，小于4mg/L，管網(wǎng)末梢水應(yīng)不低于0.05mg/L（適用于加氯消毒）。中國消毒水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)9/25/2023918.1氯消毒特點(diǎn)：殺菌能力強(qiáng)，又持續(xù)殺菌能力，應(yīng)用廣泛，技術(shù)成熟，消毒系統(tǒng)和運(yùn)行費(fèi)用低廉。18.1.1氯消毒原理（一）原水中不含氨氮氯易溶于水（20℃和98kPa時(shí)，溶解度為7160mg/L）。當(dāng)氯溶解在清水中時(shí)，下列兩個(gè)反應(yīng)幾乎同時(shí)發(fā)生：

9/25/202310表1不同溫度下次氯酸離解平衡常數(shù)溫度(℃)0510152025K1×10-8(mol/L)2.02.32.63.03.33.79/25/202311水中HOCl與OCl-的相對(duì)比例取決于溫度和pH值。9/25/202312主要通過HOCl起作用。HOCl為很小的中性分子，能擴(kuò)散到帶負(fù)電的細(xì)菌表面，并通過細(xì)菌的細(xì)胞壁穿透到細(xì)菌內(nèi)部。當(dāng)HOCl分子到達(dá)細(xì)菌內(nèi)部時(shí)，能起氧化作用破壞細(xì)菌的酶系統(tǒng)而使細(xì)菌死亡。OCl-雖亦具有殺菌能力的有效氯，但帶有負(fù)電，難于接近帶負(fù)電的細(xì)菌表面，殺菌能力比HOCl差得多。

生產(chǎn)實(shí)踐表明，pH值越低則消毒作用越強(qiáng)，證明HOCl是消毒的主要因素。氯消毒原理9/25/202313

(二)當(dāng)水中有氨存在時(shí)，會(huì)發(fā)生如下反應(yīng)：

當(dāng)水中含有氨氮成分或向水中投加氨時(shí)，起主要消毒作用的依然是HOCl。氯加入水中產(chǎn)生如下反應(yīng)：

Cl2+H2O

HOCl+HClNH3+HOCl

NH2Cl+H2O

NH2Cl+HOCl

NHCl2+H2O

NHCl2+HOCl

NCl3+H2O反應(yīng)后，HOCl、一氯胺、二氯胺、三氯胺的含量與其比例取決于氯、氨的相對(duì)濃度、pH值和溫度。

PH>9，一氯氨占優(yōu)勢(shì)

PH=7時(shí)，一氯氨和二氯氨同時(shí)存在

PH<6.5時(shí)，二氯氨占優(yōu)勢(shì)

PH<4.5三氯氨占優(yōu)勢(shì)9/25/202314氯氨的消毒也是依靠HOCl，只有HOCl消耗得差不多時(shí)，反應(yīng)才會(huì)向左移動(dòng)。繼續(xù)產(chǎn)生消毒所需的HOCl。因此，采用氯氨消毒需要較長的接觸時(shí)間。水中所含的氯以氯胺存在時(shí)，稱為化合性余氯。HOCl和OCl-都有氧化能力，稱為自由氯。自由性余氯比化合性余氯消毒效果要高的多。

在三種氯氨中，二氯氨消毒效果最好。但有嗅味。三氯氨消毒作用極差，且有惡嗅味。9/25/202315當(dāng)水中存在氯氨或同時(shí)向水中投加氯氨時(shí)，消毒作用較緩慢，需要較長的接觸時(shí)間。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，用氯消毒，5分鐘內(nèi)可殺滅細(xì)菌達(dá)99%以上；用氯氨消毒時(shí)，相同條件下，5分鐘內(nèi)僅達(dá)60%，接觸時(shí)間延長到十幾小時(shí)，才能達(dá)到99%以上的滅菌效果。9/25/20231618.1.2加氯量加氯量＝需氯量＋余氯量

需氯量：指用于滅活水中微生物、氧化有機(jī)物和還原性物質(zhì)等所消耗的部分。余氯：為了抑制水中殘余病原微生物的再度繁殖，管網(wǎng)中尚需維持少量剩余氯。包括自由性余氯和化合性余氯。我國要求：出廠水自由性余氯≮0.3mg/L;出廠水化合性余氯≮0.5～3.0mg/L管網(wǎng)末梢自由性余氯≮0.05mg/L自由性余氯：Cl2、HOCl、OCl-化合性余氯：NH2Cl、NHCl2、NCl39/25/202317加氯量與余氯量的關(guān)系①無耗氯物質(zhì)加氯量=余氯量②有耗氯物質(zhì)，但無氨氮化合物需氯量滿足后，隨著加氯量的增加，余氯量增加。a1a2b2a:余氯量b:需氯量9/25/202318（1）水中有機(jī)物與氯作用的速度不同，在測(cè)定余氯時(shí)，部分有機(jī)物尚在與氯作用中。（2）水中部分余氯會(huì)自動(dòng)分解，如次氯酸受水中某些雜質(zhì)或光線的作用，產(chǎn)生如下催化分解：2HOCl→2HCl+O2曲線2與橫坐標(biāo)交角小于45°原因9/25/202319③當(dāng)水中有機(jī)物主要是氨氮化合物時(shí)第一區(qū)：OA段，投加的氯都被水中有機(jī)物消耗掉了，余氯量為零。第二區(qū)：AH段，氯與氨反應(yīng)，有化合性余氯存在（主要是NH2Cl），故有一定消毒效果。

第三區(qū)：HB段，繼續(xù)產(chǎn)生化合性余氯，并且隨著加氯量增加，發(fā)生下列反應(yīng)：

2NH2Cl+HOCl→N2↑+3HCl+H2O

余氯量反而減少，最后到達(dá)B點(diǎn)。

第四區(qū)：水中已沒有消耗氯的物質(zhì)，出現(xiàn)自由性余氯。

此段效果最好。9/25/2023209/25/2023213.折點(diǎn)氯化

折點(diǎn)氯化——加氯量超過折點(diǎn)B點(diǎn)所需氯量。（可降低色度，去除臭味，降低有機(jī)物含量，提高混凝效果。）生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明原水游離氨<0.3mg/l：加氯量控制在折點(diǎn)后原水游離氨>0.5mg/l：加氯量控制在峰點(diǎn)前原水游離氨0.3—0.5mg/l之間，難掌握。缺乏實(shí)驗(yàn)資料的情況下地面水→混凝→沉淀→過濾，或清潔地下水，1.0—1.5mg/l地面水→混凝→沉淀1.5—2.5mg/l9/25/20232218.1.3加氯點(diǎn)1.濾后氯化

在濾池出水口、清水池進(jìn)口處、濾池至清水池管道上。適用：原水水質(zhì)較好，處理后水中有機(jī)物、細(xì)菌大部分被去除，加氯量很少，滿足余氯要求。

2.濾前氯化或預(yù)氯化

在投加混凝劑的同時(shí)投加氯（助凝劑）。有以下作用：氧化有機(jī)物，高色度水，提高混凝效果

FeSO4，加Cl2，氧化成三價(jià)Fe，促進(jìn)凝聚作用防止構(gòu)筑物內(nèi)孳生青苔，延長氯胺消毒的接觸時(shí)間，使加氯量維持在AH段，節(jié)省加氯量。

3.中途補(bǔ)充加氯

管網(wǎng)長時(shí)，管網(wǎng)末梢余氯難于保證時(shí)，需要中途加氯，還可防止水廠出水余氯過高。9/25/20232318.1.4加氯設(shè)備、加氯間和氯庫1.加氯機(jī)：作用是安全準(zhǔn)確地將來自氯瓶中的氯輸送到加氯點(diǎn)。有手動(dòng)加氯機(jī)和自動(dòng)加氯機(jī)。加氯機(jī)的臺(tái)數(shù)：至少兩臺(tái)，分別由兩根加氯管線通至加氯點(diǎn)，互為備用。加氯機(jī)的臺(tái)數(shù)按最大加氯量計(jì)算，每臺(tái)加氯機(jī)的設(shè)計(jì)加氯量為25%—75%投加范圍，但備用不少于1臺(tái)。加氯管：氯氣管一般為紫銅管、無縫鋼管和塑料管液氯管——塑料管、ABS、UPVC9/25/2023242.氯瓶是一種鋼制的承壓容器。干燥的氣體和液氯的化學(xué)活動(dòng)性很小，沒有腐蝕性，但遇水或受潮化學(xué)活動(dòng)性增強(qiáng)，會(huì)嚴(yán)重腐蝕金屬，因此，必須嚴(yán)格防止水或潮氣進(jìn)入鋼瓶，液氯氣化時(shí)，要吸收大量的熱，生產(chǎn)上常用自來水澆灑在氯瓶的外殼上以供給熱量。氯氣有毒，運(yùn)行時(shí)要防止漏氣。立式氯瓶使用時(shí)要豎放，出氯口在上。臥式氯瓶有兩個(gè)出氯口，使用時(shí)務(wù)必要放得使兩個(gè)出氯口的連線垂直于水平面，上面一個(gè)出氯口為氣態(tài)氯，并注意將上面出氯口與加濾機(jī)相連接。

9/25/2023253.加氯間：可以和氯庫合建，是安置加氯設(shè)備的操作間。加氯間的位置：位于主導(dǎo)風(fēng)向下風(fēng)向，與經(jīng)常有人值班的車間保持20—30m以上距離，并盡量靠近加氯點(diǎn)。安全措施：采用機(jī)械通風(fēng)，換氣量8-12次/h與任何工作間隔開加氯間門朝外開，并單獨(dú)開門加氯間內(nèi)設(shè)事故坑，坑內(nèi)有石灰水加氯間外備有防毒面具、搶修設(shè)備和醫(yī)用材料、門口有緊急噴水軟管。4.氯庫：是儲(chǔ)備氯瓶的倉庫。加氯間與氯庫應(yīng)有通風(fēng)、照明、防火、保溫、報(bào)警、事故處理等措施。9/25/20232618.2

其它消毒方法18.2.1二氧化氯消毒性質(zhì)：二氧化氯（ClO2）在常溫常壓下是一種黃綠色氣體。具有與氯相似的刺激性氣味，沸點(diǎn)11℃，凝固點(diǎn)-59℃，極不穩(wěn)定，氣態(tài)和液態(tài)ClO2均易爆炸。ClO2易溶于水，其溶解度約為氯的5倍。ClO2水溶液的顏色隨濃度增加而由黃綠色轉(zhuǎn)為橙色。與氯氣不同，它在水中不水解，也不聚合，在pH2-9范圍內(nèi)以一種溶解的氣體存在，具有一定的揮發(fā)性。制備：（1）用亞氯酸鈉（NaClO2

）和氯（Cl2

）制取9/25/202327（2）用酸與亞氯酸鈉反應(yīng)制取3、作用機(jī)理

ClO2既是消毒劑又是氧化能力很強(qiáng)的氧化劑，對(duì)細(xì)菌的細(xì)胞具有較強(qiáng)的吸附和穿透能力，能有效地破壞細(xì)菌內(nèi)含巰（qiu，-SH）基的酶；可快速控制微生物蛋白質(zhì)的合成，強(qiáng)行掠奪電子，使之成為失去活性和改變性質(zhì)的物質(zhì)，從而達(dá)到消毒滅菌和除臭的目的，故二氧化氯對(duì)細(xì)菌、病毒等有很強(qiáng)的滅活能力。9/25/202328由于細(xì)菌、病毒、真菌都是單細(xì)胞的低級(jí)生物，其酶系分布于膜表面，易受到二氧化氯的攻擊而失活。人和動(dòng)物細(xì)胞，酶系藏于細(xì)胞器之中而受到保護(hù)系統(tǒng)的保護(hù)，二氧化氯難以和酶直接接觸，即使二氧化氯能透過細(xì)胞膜，也很快被細(xì)胞內(nèi)保護(hù)系統(tǒng)提供的電子使二氧化氯得到電子而失去氧化功能，從而避免了二氧化氯對(duì)酶系的攻擊破壞。這里明確地揭示了二氧化氯對(duì)微生物的廣譜高效殺菌作用，而對(duì)人和動(dòng)物卻是安全無害的。9/25/202329消毒能力比氯強(qiáng)，故在相同條件下，投加量比Cl2少；ClO2余量能在管網(wǎng)中保持很長時(shí)間，即衰減速度比Cl2慢；由于ClO2不水解，故消毒效果受水的pH值影響極小。作為氧化劑，能去除或降低水的色、嗅及鐵、錳、酚等物質(zhì)。ClO2在水中不與有機(jī)物發(fā)生反應(yīng),形成三氯甲烷等致癌物。ClO2不與水中氨發(fā)生反應(yīng)生成氯氨,因此高氨氮水的殺菌能力強(qiáng)。ClO2本身和副產(chǎn)物ClO2-對(duì)人體血紅細(xì)胞有損害。有報(bào)道認(rèn)為還對(duì)人的神經(jīng)系統(tǒng)及生殖系統(tǒng)有損害。4、特點(diǎn)9/25/20233018.2.2氯胺消毒1．特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：水中含有機(jī)物和酚時(shí)，不產(chǎn)生氯臭和氯酚味，大大地減少三鹵甲烷THM的可能，保持水中余氯較久，適用管網(wǎng)較長。缺點(diǎn)：消毒作用慢，殺菌能力比氯氣弱2．人工加氨：液氨、硫酸銨、氯化銨氯：氨＝3：1～6：13．投加順序先加氨，再加氯－減少臭味先加氯，再加氨－維持余氯9/25/20233118.2.3漂白粉消毒漂白粉由氯氣和石灰加工而成，分子式為CaOCl2，有效氯為30%，為白色粉末，有氯的氣味，易受光、熱和潮氣作用而分解使有效氯降低，必須放在陰涼干燥和通風(fēng)良好的地方，漂白粉投入水中生成次氯酸，與氯消毒的機(jī)理相同。

漂白粉一般應(yīng)