飲用水消毒技術(shù)應(yīng)用

1、飲用水消毒技術(shù)應(yīng)用水傳疾病病原體7/19/20222水傳疾病病原體7/19/20223水傳疾病病原體7/19/202241946-1980年美國水傳疾病暴發(fā)統(tǒng)計7/19/202251971-1985年美國給水系統(tǒng)水傳疾病暴發(fā)統(tǒng)計7/19/20226 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，其中主要是指細菌性病原微生物和病毒性病原微生物。 7/19/20227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。7/19/20228生活飲用水衛(wèi)生標準GB5749-2006 細菌總數(shù)不超過100MPN

2、或CFU/mL，總大腸菌群每100 mL水樣中不得檢出，耐熱大腸菌群每100 mL水樣中不得檢出。大腸埃希氏菌每100 mL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)標準7/19/2022918.1 氯消毒 特點：殺菌能力強，又持續(xù)殺菌能力，應(yīng)用廣泛，技術(shù)成熟，消毒系統(tǒng)和運行費用低廉。18.1.1 氯消毒原理（一）原水中不含氨氮 氯易溶于水（20和98 kPa時，溶解度為7160 mg/L）。當氯溶解在清水中時，下列兩個反應(yīng)幾乎同時發(fā)生： 7/19/202210表1 不同溫度下次氯酸離

3、解平衡常數(shù)溫 度 ()0510152025K110-8 (mol/L)2.02.32.63.03.33.77/19/202211水中HOCl與OCl-的相對比例取決于溫度和pH值。7/19/202212 主要通過HOCl起作用。 HOCl 為很小的中性分子，能擴散到帶負電的細菌表面，并通過細菌的細胞壁穿透到細菌內(nèi)部。當HOCl 分子到達細菌內(nèi)部時，能起氧化作用破壞細菌的酶系統(tǒng)而使細菌死亡。OCl-雖亦具有殺菌能力的有效氯，但帶有負電，難于接近帶負電的細菌表面，殺菌能力比HOCl差得多。 生產(chǎn)實踐表明，pH值越低則消毒作用越強，證明HOCl是消毒的主要因素。氯消毒原理7/19/202213 (二

4、)當水中有氨存在時，會發(fā)生如下反應(yīng)： 當水中含有氨氮成分或向水中投加氨時，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+HCl NH3 + 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、氨的相對濃度、pH值和溫度。 PH9， 一氯氨占優(yōu)勢 PH=7時， 一氯氨和二氯氨同時存在 PH6.5時，二氯氨占優(yōu)勢 PH4.5 三氯氨占優(yōu)勢7/19/202214 氯氨的消毒也是依靠HOCl，只有HOCl消耗得差不多時，反應(yīng)

5、才會向左移動。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間。 水中所含的氯以氯胺存在時，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。7/19/202215 當水中存在氯氨或同時向水中投加氯氨時，消毒作用較緩慢，需要較長的接觸時間。根據(jù)實驗結(jié)果，用氯消毒，5分鐘內(nèi)可殺滅細菌達99%以上；用氯氨消毒時，相同條件下，5分鐘內(nèi)僅達60%，接觸時間延長到十幾小時，才能達到99%以上的滅菌效果。7/19/20221618.1.2 加氯量 加氯量需氯量余

6、氯量 需氯量：指用于滅活水中微生物、氧化有機物和還原性物質(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0.53.0mg/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、NCl37/19/202217加氯量與余氯量的關(guān)系無耗氯物質(zhì)加氯量=余氯量有耗氯物質(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7/19/202218（1）水中有機物與氯作用的速度不同，在

7、測定余氯時，部分有機物尚在與氯作用中。（2）水中部分余氯會自動分解，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： 2HOCl2HCl+O2曲線2與橫坐標交角小于45原因7/19/202219當水中有機物主要是氨氮化合物時第一區(qū)：OA段，投加的氯都被水中有機物消耗掉了，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+HOClN2+3HCl+H2O 余氯量反而減少，最后到達B點。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。7/19/20

8、22207/19/2022213. 折點氯化 折點氯化加氯量超過折點B點所需氯量。（可降低色度，去除臭味，降低有機物含量，提高混凝效果。） 生產(chǎn)實踐經(jīng)驗表明原水游離氨0.5mg/l：加氯量控制在峰點前原水游離氨0.30.5mg/l之間，難掌握。缺乏實驗資料的情況下地面水混凝沉淀過濾，或清潔地下水，1.01.5mg/l地面水混凝沉淀 1.52.5mg/l7/19/20222218.1.3 加氯點1.濾后氯化 在濾池出水口、清水池進口處、濾池至清水池管道上。 適用：原水水質(zhì)較好，處理后水中有機物、細菌大部分被去除，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投加氯（助凝劑）

9、。有以下作用： 氧化有機物，高色度水，提高混凝效果 FeSO4，加Cl2，氧化成三價Fe，促進凝聚作用 防止構(gòu)筑物內(nèi)孳生青苔，延長氯胺消毒的接觸時間，使加氯量維持在AH段，節(jié)省加氯量。 3.中途補充加氯 管網(wǎng)長時，管網(wǎng)末梢余氯難于保證時，需要中途加氯，還可防止水廠出水余氯過高。7/19/20222318.1.4 加氯設(shè)備、加氯間和氯庫1.加氯機：作用是安全準確地將來自氯瓶中的氯輸送到加氯點。有手動加氯機和自動加氯機。加氯機的臺數(shù)：至少兩臺，分別由兩根加氯管線通至加氯點，互為備用。加氯機的臺數(shù)按最大加氯量計算，每臺加氯機的設(shè)計加氯量為25%75%投加范圍，但備用不少于1臺。加氯管：氯氣管一般為紫

10、銅管、無縫鋼管和塑料管 液氯管塑料管、ABS、UPVC7/19/2022242.氯瓶 是一種鋼制的承壓容器。干燥的氣體和液氯的化學(xué)活動性很小，沒有腐蝕性，但遇水或受潮化學(xué)活動性增強，會嚴重腐蝕金屬，因此，必須嚴格防止水或潮氣進入鋼瓶， 液氯氣化時，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，運行時要防止漏氣。 立式氯瓶使用時要豎放，出氯口在上。臥式氯瓶有兩個出氯口，使用時務(wù)必要放得使兩個出氯口的連線垂直于水平面，上面一個出氯口為氣態(tài)氯，并注意將上面出氯口與加濾機相連接。 7/19/2022253.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

11、導(dǎo)風(fēng)向下風(fēng)向，與經(jīng)常有人值班的車間保持2030m以上距離，并盡量靠近加氯點。安全措施：采用機械通風(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、報警、事故處理等措施。7/19/20222618.2 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11，凝固點-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

12、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7/19/202227（2）用酸與亞氯酸鈉反應(yīng)制取3、作用機理 ClO2既是消毒劑又是氧化能力很強的氧化劑， 對細菌的細胞具有較強的吸附和穿透能力，能有效地破壞細菌內(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)，從而達到消毒滅菌和除臭的目的，故二氧化氯對細菌、病毒等有很強的滅活能力。7/19/202228 由于細

13、菌、病毒、真菌都是單細胞的低級生物，其酶系分布于膜表面，易受到二氧化氯的攻擊而失活。人和動物細胞，酶系藏于細胞器之中而受到保護系統(tǒng)的保護，二氧化氯難以和酶直接接觸，即使二氧化氯能透過細胞膜，也很快被細胞內(nèi)保護系統(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酶系的攻擊破壞。這里明確地揭示了二氧化氯對微生物的廣譜高效殺菌作用，而對人和動物卻是安全無害的。 7/19/202229消毒能力比氯強，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、

14、酚等物質(zhì)。ClO2在水中不與有機物發(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。ClO2本身和副產(chǎn)物ClO2-對人體血紅細胞有損害。有報道認為還對人的神經(jīng)系統(tǒng)及生殖系統(tǒng)有損害。4、特點7/19/20223018.2.2 氯胺消毒1特點 優(yōu)點：水中含有機物和酚時，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：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3：16：13投加順序 先加氨，再加氯減少臭味 先加氯，再加氨維持余氯7/19/20223118.2.3 漂白粉消毒 漂白粉由氯氣

15、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，與氯消毒的機理相同。 漂白粉一般應(yīng)用于小水廠或臨時性給水。1.8.2.4 次氯酸鈉消毒 次氯酸鈉用電解食鹽水制的。次氯酸鈉也是強氧化劑和消毒劑，但消毒效果不及氯。由于次氯酸鈉易分解，故通常采用發(fā)生器現(xiàn)場制取，就地投加，不易儲運。適用于小型水廠。7/19/20223218.2.5 臭氧消毒1.特性 臭氧是氧的同素異形體，由三個氧原子組成，純凈的O3在常溫常壓下呈淡藍色、強烈的刺激性氣體，密度為空氣的1.657倍，易溶于水。O3在水中的溶解度是氧的10倍。O3在水中極不穩(wěn)定，常溫常壓下會慢慢分解為O2，同時釋放大量的熱。當濃度大于25%時，很容易爆炸。2.制備 臭氧發(fā)生器，在現(xiàn)場用空氣或純氧通過臭氧發(fā)生器高壓放電產(chǎn)生。 7/19/2022333.作用機理 臭氧與有機物間的作用主要有兩種途徑：一種是臭氧分子與有機物間的直接 氧化作用，它是緩慢且明顯選擇性的反應(yīng)；另一種是臭氧被分解后產(chǎn)生的羥基自由基OH，間