污水的化學(xué)處理 36 消毒

1、一、概述一、概述 將水體中的病原微生物(pathogenic organisms)滅活，使之減少到可以接受的程度。 人體內(nèi)致病微生物主要包括： 病菌(bacteria)、原生動物胞囊（protozoan oocysts and cysts）、病毒（viruses）（如傳染性肝炎病毒、腦膜炎病毒）等。 消毒與滅菌(sterilization)不同：滅菌是消滅所有活的生物。 給水處理中為了控制病原菌，對水中的細(xì)菌總數(shù)及大腸桿菌數(shù)均有要求，因此往往在過濾出水后進行消毒處理。此外，夏季高溫時節(jié)對城市污水處理廠的二級處理出水也需要進行消毒處理，以防止水中致病菌的傳播。醫(yī)院污水處理中，最終出水進行消毒是必

2、不可少的步驟。 生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的細(xì)菌學(xué)指標(biāo)： （1）細(xì)菌總數(shù)100CFU/mL； （2）總大腸菌群，每100mL水樣中不得檢出； （3）糞大腸菌群，每100mL水樣中不得檢出。 二、消毒的方法二、消毒的方法 1、氯化消毒（chlorine disinfection） 應(yīng)用最廣泛，用于給水、游泳池及各種污水處理。但由于其取代作用，易形成消毒副產(chǎn)物（DBP）。適用于后消毒，而不適用于預(yù)氯化（氧化）處理。 2、臭氧消毒（ozone disinfection） 具有很強的殺菌作用，為氯的數(shù)百倍。具有極強的氧化能力，一般不產(chǎn)生DBP。 3、二氧化氯消毒（dioxide chlorine） 一

3、種良好的消毒劑，殺菌力為氯的數(shù)十倍。需現(xiàn)場制備。消毒DBP有一定危害，投量不宜過高。 4、紫外線消毒（UV）三、消毒效率的影響因素三、消毒效率的影響因素消毒的實際效果受諸多因素影響，在工程設(shè)計和運行管理中，應(yīng)主要考慮水質(zhì)特征、消毒劑的種類與濃度、工藝操作條件等方面的影響。1.水質(zhì)特征 水質(zhì)特征對消毒的影響可分為水的生物學(xué)性質(zhì)和水中所含干擾物質(zhì)性質(zhì)兩類因素。 水的生物學(xué)性質(zhì)主要指殘余在水中的致病微生物的濃度、種類及存在形態(tài)。 （1）致病微生物的濃度越高，達到預(yù)定的排放生物學(xué)指標(biāo)就越困難。 （2）水中致病微生物的種類不同，消毒的難易程度也不一樣：病毒比細(xì)菌較難殺滅，有芽孢的細(xì)菌比無芽孢的細(xì)菌較難殺

4、滅（廢水中的致病菌多為無芽孢）；單個游離細(xì)菌易殺滅，成團形態(tài)菌體內(nèi)部的細(xì)菌因外層菌體的保護作用而難以被殺滅。 水中所含干擾物質(zhì)主要指殘余在水中的COD、BOD5、SS、某些還原性物質(zhì)、氨、氮化合物等。 （1）當(dāng)有機物及還原性物質(zhì)存在時，所投加的有效氯被這些干擾物質(zhì)所攝取，并被消耗在與之發(fā)生的氧化反應(yīng)中，致使作用到消毒對象上的藥劑濃度大為降低：氨氮與氯充分接觸后可很快與之發(fā)生反應(yīng)，使氯的殺菌強度降低，但可維持氯殺菌的持久性；有機氮化合物與氯的反應(yīng)則較為復(fù)雜，并會導(dǎo)致水中剩余氯含量的不穩(wěn)定；水中的懸浮物能屏蔽菌體，使消毒劑難于對之發(fā)生有效的作用。 （2）水中有機物與氯反應(yīng)形成的有機氯化物不但消毒能

5、力很低，并且對水生生物有毒害作用，部分反應(yīng)產(chǎn)物具有致畸、致突變、致癌性。2.消毒劑的種類與濃度 （1）不同種類的消毒劑具有不同的消毒效應(yīng)：氯的殺菌效果較好，且能維持較長久的殺菌作用，但對病毒的作用較差；臭氧對細(xì)菌、病毒等具有強烈的殺傷能力，但其消毒作用缺乏持久性； 銅離子的殺藻作用突出，但殺菌作用有限。 （2）消毒劑的濃度愈高，其殺菌效果通常越好，但運行費用隨之增加。3.PH值 PH值對消毒效率的影響表現(xiàn)在對消毒劑的離解速度及產(chǎn)物中的有效消毒成份的影響，這在氯化消毒中尤為明顯。 比如，就細(xì)菌自身而言，通常在中性或微堿性水中有較強的抵抗力，而在偏酸性水中的抵抗力則較弱。4.水溫 藥劑消毒作用的實

6、質(zhì)是藥劑與微生物體內(nèi)某些物質(zhì)間的化學(xué)反應(yīng)，而化學(xué)反應(yīng)速度與溫度密切相關(guān)。 通常，消毒的反應(yīng)速度隨溫度的升高而增加。5.藥劑和水之間的混合程度與接觸時間 消毒劑作用于微生物個體的前提條件是與水充分混合，因而實現(xiàn)藥劑水快速充分混合是保證消毒效果，提高殺菌效率的重要舉措。 此外，適度增加接觸反應(yīng)時間，亦可提高對致病微生物的殺滅率。（一）氯化消毒1.氯系消毒劑的種類及性能 氯系消毒劑的種類包括液氯、漂白粉、漂白粉精、次氯酸鈉、氯胺等。2.液氯消毒介紹（1 1）原理）原理 a) a) 水中無氨水中無氨 Cl2+H2OHClO+H+Cl- HClO ClO- +H+ HClO：電中性，分子小，氧化劑，殺菌

7、效果好。 由于分子小，容易擴散到帶負(fù)電的細(xì)菌表面，穿透細(xì)胞壁滲入到細(xì)菌內(nèi)部，進而與細(xì)菌的酶系統(tǒng)發(fā)生不可逆的氧化反應(yīng)。 ClO-：帶負(fù)電，殺菌效果弱。 b) b) 水中有氨水中有氨 NH3 + HOCl NH2Cl + H2O NH2Cl + HOCl NHCl2 + H2O NHCl2 + HOCl NCl3 + H2O其比例與pH有關(guān)。 pH9，一氯胺占優(yōu)勢 pH為7時，一氯胺和二氯胺同時存在 pH6.5時，二氯胺 pH4.5 三氯胺名稱存在時的pH值消毒作用氣味NH2Cl一氯胺58.5有作用，安全性有效氯輕微NHCl2二氯胺58.5作用較強有臭味NCl3三氯胺0.5mg/L） ,按峰點以前

8、的加氯量投加，使水中的余氯以氯胺形式存在?；闲杂嗦确ㄏ舅俣染徛杀３州^長時間，有利保證管網(wǎng)未梢的余氯量（尤其是當(dāng)清水池大或給水管網(wǎng)比較長時）。思考:什么是自由余氯法?什么是化合性余氯法?（1）加氯量超過折點需要量時稱為折點加氯法。（2）當(dāng)水中氨含量較少時（0.3mg/L），加氯量控制在折點以后；反之（0.5mg/L），則控制在折點以前。（3）原水游離氨在0.30.5mg/L范圍內(nèi)，投氯量難以掌握。（4）化合物性余氯（氯胺中氯的含量）的消毒仍依靠HOCl。 （Why？）（5）經(jīng)處理后，水中所剩余的氯量為余氯。我國生活飲用水水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：在與水接觸30min后，水中的自由性余氯不得低于0

9、.3mg/L，管網(wǎng)末稍不低于0.05mg/L。（3 3）加氯點的選擇）加氯點的選擇 飲用水：濾后加氯或工藝最后一步加氯； 預(yù)氯化：混凝之前； 管網(wǎng)：管網(wǎng)中加氯。給水處理給水處理 通常在過濾后投加（在濾池與清水池之間的管路上）； 當(dāng)原水含有較多有機物（如藻類）時，可增加預(yù)氯化（但其功能主要不是消毒）； 當(dāng)輸水管線很長而難以保證余氯時，需要進行中途補充加氯（中途泵站或水庫）。污水處理污水處理 通常作為最后一道處理工序（單元）。 采用季節(jié)性加氯消毒，但自SARS之后，要求嚴(yán)格消毒。 加氯間和氯庫位置除了靠近投氯點外，加氯間和氯庫位置除了靠近投氯點外，還應(yīng)位于主導(dǎo)風(fēng)向下游，且需與經(jīng)常有人值還應(yīng)位于主導(dǎo)

10、風(fēng)向下游，且需與經(jīng)常有人值班的車間隔開。加氯間及氯庫內(nèi)需設(shè)置一系班的車間隔開。加氯間及氯庫內(nèi)需設(shè)置一系列的安全報警、事故處理等措施。列的安全報警、事故處理等措施。 建筑上的通風(fēng)，照明、建筑上的通風(fēng)，照明、防防火、火、保溫應(yīng)特別注意。規(guī)范中還有一保溫應(yīng)特別注意。規(guī)范中還有一些具體的規(guī)定和要求。些具體的規(guī)定和要求。 加氯接觸池加氯接觸池3.二氧化氯消毒介紹作用機理作用機理ClO2與微生物接觸時，通過如下過程滅活微生物: 具有光譜性：不僅對一般的細(xì)菌具有滅活作用，對大腸桿菌、異養(yǎng)菌、硫酸鹽還原菌、肝炎病毒、賈第蟲孢囊等均具有很好的滅活作用。 特點：特點：1 1、優(yōu)于氯的消毒效果、優(yōu)于氯的消毒效果 p

11、H為6.5時，氯的效果優(yōu)于，而隨pH的提高為8.5時， ClO2的效果迅速超過Cl2。當(dāng)pH 8.5時，達到99%的E.Coli 滅菌率所需的投量僅為0.25mg/L和15s的接觸時間，而氯則需要 0.75mg/L。2 2、基本消除、基本消除DBPDBP的產(chǎn)生的產(chǎn)生 其消毒副產(chǎn)物主要為少量低分子量的乙醛和羧酸。3 3、處理成本低于臭氧、處理成本低于臭氧（二）臭氧消毒1.臭氧消毒的原理 O3O2+ O O氧化能力極強，對各類細(xì)菌、病毒都可以產(chǎn)生很強的殺滅作用。其消毒機理的實質(zhì)是氧化作用，即臭氧與致病微生物擴散接觸后，借助于自身所具有的強氧化性，破壞和氧化細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、酶系統(tǒng)及核酸，從而使細(xì)菌和

12、病毒被殺滅。2.臭氧消毒的特點 （1 1）優(yōu)點：）優(yōu)點：作為優(yōu)良的氧化劑和殺菌劑，臭氧的殺菌作用快、效率高，所需的濃度也較低，且可殺滅抗氯性強的病毒和芽孢；臭氧消毒效用受PH值、水溫及干擾物質(zhì)的影響較??；可同時實現(xiàn)消毒、脫色、除味、除臭、氧化破壞水中污染物、增加水的溶解氧等多種功能，有效改善出水水質(zhì)；不會產(chǎn)生三鹵甲烷等副產(chǎn)物，也不存在殘留導(dǎo)致出現(xiàn)二次污染的問題。 （2 2）缺點：）缺點：設(shè)備投資及運行費用高；臭氧發(fā)生器及投配裝置較復(fù)雜，管理維護水平要求較高；臭氧不具備持久的殺菌作用，消毒后尚需投加少量消毒藥劑，以維持水中所需要的余氯量。3.臭氧的制備與投放 臭氧是在現(xiàn)場利用空氣或純氧通過臭氧發(fā)

13、生器高壓放電產(chǎn)生的。由空氣制得的臭氧化氣體中的臭氧含量一般在2%（重量比）左右。以純氧作為氣源時，臭氧生產(chǎn)系統(tǒng)應(yīng)包括純氧制取設(shè)備，所產(chǎn)生的是純氧/臭氧混合氣體，其中臭氧含量約達6%（重量比）。 由臭氧發(fā)生器出來的臭氧化氣體進入接觸池與待處理水充分混合，為獲得最大傳質(zhì)效率，臭氧化氣體多通過微孔擴散器形成微小氣泡均勻分散于水中。無聲放電制備臭氧原理無聲放電制備臭氧原理4.臭氧消毒的工藝流程空壓機干燥器臭氧發(fā)生器污水接觸反應(yīng)池出水消除臭氧臭氧消毒流程臭氧消毒流程（三）紫外線消毒1.紫外線消毒的原理 通過紫外線的強氧化特性，使其化學(xué)鍵斷裂，破壞核酸結(jié)構(gòu)；紫外線消毒的最有效波長為250260nm，以260nm為最強。 因為紫外光需要照透水層才能起消毒作用，故污水因為紫外光需要照透水層才能起消毒作用，故污水中的懸浮物、濁度、有機物和氨氮等都會干擾紫外光的中的懸浮物、濁度、有機物和氨氮等都會干擾紫外光的傳播，所以處理水的水質(zhì)越好，光傳播系數(shù)越高，紫外傳播，所以處理水的水質(zhì)越好，光傳播系數(shù)越高，紫外線的消毒效果越好。線的消毒效果越好。3.紫外線的產(chǎn)生與使用 紫外線光源是高壓石英水銀燈，殺菌設(shè)備主要有兩種：浸水式