自來水消毒技術介紹課件

自來水消毒技術介紹1BG自來水消毒技術介紹1BG目錄一、簡介1.1常用的消毒方法1.2自來水廠消毒的工藝流程二、常用消毒方法2.1氯消毒2.1.1氯消毒原理2.1.2氯消毒優(yōu)缺點2.1.3氯消毒工藝2.2二氧化氯消毒2.2.1二氧化氯的制取2.2.2二氧化氯消毒的特點2.3紫外線消毒2.3.1紫外線消毒的原理2.3.2紫外線消毒的優(yōu)缺點2.3.3自來水廠用紫外技術的工程案例2.4臭氧（O3）消毒2.4.1臭氧的性質2.4.2臭氧的消毒原理2.4.3臭氧消毒的特點2.4.4自來水廠的臭氧消毒技術三、聯(lián)合消毒法四、結論2BG目錄一、簡介2.4臭氧（O3）消毒2BG一、簡介自來水是指通過自來水處理廠凈化、消毒后生產(chǎn)出來的符合國家飲用水標準的供人們生活、生產(chǎn)使用的水。它主要通過水廠的取水泵站汲取江河湖泊及地下水，地表水。3BG一、簡介自來水是指通過自來水處理廠凈化、消毒后生產(chǎn)出來的1.1常用消毒方法自來水消毒方法主要分為物理方法和化學方法兩類。物理方法包含有機械過濾、加熱、輻射、冷凍、紫外線、微電解和微波消毒等方法；化學方法包含有氯、臭氧、二氧化氯、氯胺、金屬離子、鹵素、陰離子表面活性劑及其它殺生劑等。4BG1.1常用消毒方法自來水消毒方法主要分為物理方法和化學方1.2自來水廠消毒的工藝流程5BG1.2自來水廠消毒的工藝流程5BG二、常用消毒方法

2.1氯消毒2.1.1氯消毒原理氯氣與水反應生成次氯酸，而次氯酸的強氧化性就是導致微生物細胞中的酶被氧化并且蛋白質被阻止合成而死亡，從而實現(xiàn)了消毒。Cl2+H2O→HClO+HClHClO→H++ClO-6BG二、常用消毒方法2.1氯消毒6BG2.1.2氯消毒的優(yōu)缺點優(yōu)點：1）氯消毒操作簡便，工藝成熟，便于控制；2）氯消毒的價格較低，不需要龐大的設備；3）低濃度時藥效極高，且對人類健康危害不大；4）氯卓越的緩釋特性具有特殊的好處，使其可在相對較長的時間內(nèi)持續(xù)對管網(wǎng)系統(tǒng)進行消毒。

7BG2.1.2氯消毒的優(yōu)缺點優(yōu)點：7BG缺點：1）氯氣本身有毒，使用時必須注意安全，防止泄漏；2）水經(jīng)氯消毒后往往會產(chǎn)生多種有害物質，尤其是“三致”作用的消毒副產(chǎn)物，如三氯甲烷、氯乙酸等。許多氯化消毒副產(chǎn)物在實驗中證明具有致畸性、致突變性、致癌性、神經(jīng)毒性作用等；3）長期飲用氯化水對生殖也有影響，可能引起自然流產(chǎn)、早產(chǎn)和死胎以及出生缺陷，也可能造成新生兒體重太輕，早熟或胎兒生長延遲等；4）液氯不能有效殺滅隱孢子蟲及其孢囊。8BG缺點：8BG2.1.3氯消毒工藝1)前加氯即在加混凝劑時同時加氯，可氯化水中的有機物，提高混凝效果。2)后加氯在過濾之后加氯，因消耗氯的物質已經(jīng)大部分去除，所以加氯量很少。濾后消毒為飲用水處理的最后一步。因為城市管網(wǎng)延伸很長，管網(wǎng)末梢的余氯難以保證時，需要在管網(wǎng)中途補充加氯。這樣即能保證管網(wǎng)末梢的余氯，又不致使水廠附近管網(wǎng)中的余氯過高。管網(wǎng)中途加氯的位置一般都設在加壓泵站或水庫泵站內(nèi)。9BG2.1.3氯消毒工藝1)前加氯9BG2.2二氧化氯消毒2.2.1二氧化氯的制取由于二氧化氯性質不穩(wěn)定，易發(fā)生爆炸，不易儲存和運輸，因此，二氧化氯一般采用現(xiàn)場發(fā)生制取。目前，國內(nèi)外市場上二氧化氯產(chǎn)品主要有二氧化氯發(fā)生器、穩(wěn)定性二氧化氯(液體二氧化氯制劑和固體二氧化氯制劑)。其中，發(fā)生器產(chǎn)生的二氧化氯可以直接使用；而穩(wěn)定性二氧化氯在使用時需經(jīng)過活化反應后才具有消毒作用。10BG2.2二氧化氯消毒2.2.1二氧化氯的制取10BG二氧化氯的制備方法有很多常用的有：1)氯酸鈉還原法反應方程式為NaClO3+2HCl═ClO2+?Cl2+H2O+NaCl但該工藝最大的缺點是在二氧化氯產(chǎn)生的同時還有約占二氧化氯產(chǎn)量一半的氯氣發(fā)生。實驗結果表明，二氧化氯的有效轉化率一般只有50％左右，并且受到反應溫度和鹽酸濃度的影響。要提高二氧化氯的轉化率，必需保持較高的反應溫度(約70℃)和加大鹽酸的過剩量，但這同時又會導致副產(chǎn)物氯氣產(chǎn)率的提高，使反應產(chǎn)物中氯氣的含量增大。由于氯氣的大量存在，嚴格講已經(jīng)失去了二氧化氯投加的最基本的意義，即降低水中三氯甲烷的含量。并且由于氯酸鈉的轉化率在實際運行中通常不足50％，這使得在投加量較高時，大量未反應的氯酸鈉進入水中，水中剩余的C1O3-的濃度較高，造成二次污染。11BG二氧化氯的制備方法有很多常用的有：11BG2)亞氯酸鈉氧化法

反應方程式為5NaClO2+4HCl═4ClO2+5NaCl+2H2O優(yōu)點：具有工藝簡單，設備容易操作及維護，產(chǎn)生物中二氧化氯純度高的優(yōu)點。

缺點：成本較高，為達到95%的高產(chǎn)率，鹽酸過量，使出口藥液的pH值小于1。鹽酸需要大量儲備。產(chǎn)生1噸ClO2理論上需NaClO21.67噸，純鹽酸0.53噸。

上式中將亞氯酸鈉中的氯轉化成二氧化氯的理論轉化率為80%，但是按照實際反應獲得的二氧化氯計算產(chǎn)率，往往可以超過該理論值。制取二氧化氯時，要注意鹽酸與亞氯酸鈉的濃度控制。反應物濃度過高（如32%的濃鹽酸和高于24%的亞氯酸鈉）會發(fā)生爆炸。常用的鹽酸濃度為9%，亞氯酸鈉的濃度7.5%。二氧化氯的生成速度和產(chǎn)率與pH值有很大關系，當pH值分別為2和5時，二氧化氯的產(chǎn)率分別為70%和85%，但pH值較高時的反應速度卻很慢，發(fā)生器轉換效率還與反應時間和溫度有關，一般約10—20min、19–26℃。通常要求使用的鹽酸過量，實踐中使用的鹽酸常常是化學計算值的3—4倍，也有觀點認為過量27%。即可獲得約95%的產(chǎn)率，通常本法反應速度較慢酸用量大，產(chǎn)品中常常帶有一定量的剩余鹽酸，還可能因副反應產(chǎn)生氯酸。

12BG2)亞氯酸鈉氧化法12BG我國中小型水廠普遍采用的飲用水二氧化氯消毒技術是氯酸鈉鹽酸法。是以氯酸鈉器產(chǎn)生的負壓將空氣吸入反應室內(nèi)，并將生成的二氧化氯和氯氣氣體從液相中移出。該工藝二氧化氯轉化率低，同時，反應溫度要求高，在制備二氧化氯的同時還會有氯氣的存在，具有產(chǎn)生鹵代烴的可能性。此外，由于原料轉化率低，如果處理不當，未反應完全的原料可進入供水系統(tǒng)，造成新的污染。13BG我國中小型水廠普遍采用的飲用水二氧化氯消毒圖1典型二氧化氯發(fā)生器14BG圖1典型二氧化氯發(fā)生器14BG2.2.2

二氧化氯消毒的特點1）二氧化氯消毒的優(yōu)勢作為一種氧化型消毒劑，二氧化氯具有較強的殺滅病原體的能力，使用時不易水解，不與氨氮反應，殺菌效果不受水pH值影響，能夠有效去除水中的鐵、錳、臭味和色度、藻類、酚類及硫化物等，在自來水消毒中產(chǎn)生的三鹵甲烷要比氯化消毒低得多。二氧化氯可快速殺滅水中各種微生物，如大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、白色念珠菌和枯草桿菌黑色變種芽孢等。與氯消毒劑相比，二氧化氯具有更好的滅菌、除藻、除味和助凝效果。15BG2.2.2二氧化氯消毒的特點15BG2）二氧化氯消毒的弊端二氧化氯消毒滅菌效果好,有機副產(chǎn)物少,毒性較輕,但其主要無機副產(chǎn)物為亞氯酸鹽（ClO2-）、氯酸鹽（ClO3-）等,其中亞氯酸鹽毒性較大,可能對血液中紅細胞有影響,國外研究雌鼠飲用含有高濃度亞氯酸鹽的水,生產(chǎn)的幼鼠體重輕,并有死胎。16BG2）二氧化氯消毒的弊端16BG2.3

紫外線消毒2.3.1

紫外線消毒的原理紫外線殺菌就是通過紫外線的照射，破壞及改變微生物的DNA（脫氧核糖核酸）結構，使細菌當即死亡或不能繁殖后代，達到殺菌的目的。運用得當?shù)淖贤饩€消毒技術和有效的紫外線劑量可以確保飲用水安全。每天，全世界范圍內(nèi)有超過3000萬噸的飲用水是經(jīng)過紫外線消毒處理的。17BG2.3紫外線消毒2.3.1紫外線消毒的原理17BG2.3.2紫外線消毒的優(yōu)缺點

自來水廠中采用紫外線消毒的優(yōu)點有：

對致病微生物有廣譜消毒效果、消毒效率高，運行安全可靠；對隱孢子蟲、賈第蟲卵囊有特效消毒作用；不產(chǎn)生有毒、有害副產(chǎn)物；占地面積小，停留時間短；消毒效果受水溫、pH影響小不增加可同化有機碳（AOC）、生物可降解溶解性有機碳（BDOC）等損害管網(wǎng)水質生物穩(wěn)定性的副產(chǎn)物；可以降解水中的有機物和嗅味。

18BG2.3.2紫外線消毒的優(yōu)缺點18BG自來水廠采用紫外線消毒存在的不足有：

無持續(xù)殺菌能力，消毒后的水如果遇到新的污染源，會再次被污染，需要與氯配合使用；無后續(xù)殺菌作用；紫外燈套管容易結垢，影響紫外光的透出和殺菌效果；

一些細菌被紫外照射失活的病毒細菌可通過光的協(xié)助修復自身被破壞的組織，達到復活目的，另外一些細菌可能存在著暗復活現(xiàn)象（不需光照）；國內(nèi)使用經(jīng)驗少，對紫外線消毒技術的研究還沒有完全開展起來，對紫外線消毒的應用還存在著許多問題。19BG自來水廠采用紫外線消毒存在的不足有：

無持續(xù)殺菌能力，消2.3.3自來水廠用紫外技術的工程案例

位于德國中部的Essen自來水廠,日處理量20萬m3。系統(tǒng)采用單一紫外線消毒工藝,整套系統(tǒng)由四臺大管徑反應器并聯(lián)組合而成,由于水源水質較高,整套設備沒有配套石英套管的清洗系統(tǒng)。20BG2.3.3自來水廠用紫外技術的工程案例20BG2.4臭氧(O3)消毒2.4.1臭氧的性質與氧相比臭氧比重大、有味、有色、易溶于水、易分解。由于臭氧是由氧分子攜帶一個氧原子組成，決定了它只是一種暫存形態(tài)，攜帶的氧原子除氧化用掉外，剩余的又組合為氧氣進入穩(wěn)定狀態(tài)，所以臭氧在工作中沒有二次污染產(chǎn)生，這是臭氧技術應用的最大優(yōu)越性。臭氧是已知最強的氧化劑之一，僅次于氟，可以氧化大多數(shù)有機物、無機物，其標準電極電位比氟低外，比氧、氯和二氧化氯及高錳酸鉀等氧化劑都高。21BG2.4臭氧(O3)消毒2.4.1臭氧的性質21BG2.4.2臭氧的消毒原理

臭氧在水中發(fā)生氧化還原反應，產(chǎn)生氧化能力極強的單原子氧（O）和羥基自由基（OH-），瞬間分解水中的有機物質、細菌和微生物。羥基自由基（OH-）是強氧化劑、催化劑，可使有機物發(fā)生連鎖反應，反應十分迅速。羥基自由基（OH-）對各種致病微生物有極強的殺滅作用。單原子氧（O）也具有強氧化能力，對頑強的微生物如病毒、芽孢等有強大的殺傷力。臭氧殺滅細菌和病毒的作用，通常是物理的、化學的及生物的等幾個方面的綜合作用。

臭氧消亡的途徑，有兩個，一是自然消亡，臭氧在250nm-320nm的紫外線照射下自然分解為O2；二是化合消亡，臭氧是強氧化劑，它可與任何物質反應，即稱為化合消亡。由此使臭氧變成了不穩(wěn)定，可迅速分解的物質22BG2.4.2臭氧的消毒原理22BG2.4.3臭氧消毒的特點臭氧消毒的優(yōu)勢：1）無毒、無味、無副反應、無物染、無水質變化；2）臭氧改變微生物蛋白結構后，氧氣直接揮發(fā)，微生物被殺滅，對水中的礦質營養(yǎng)沒有破壞；3）無需耗能（不用加熱），操作簡單（氣體稀釋后直接由通入水中）；4）用量少，用0.1%的就可以；5）消毒全面徹底速度快，氣相與液相有較快的擴散作用速度。

23BG2.4.3臭氧消毒的特點23BG臭氧消毒的不足：1）臭氧對物體有氧化性，主要是對天然橡膠或天然橡膠制品以及銅制品（有水汽存在時）有一定的腐蝕；2）臭氧發(fā)生器工作時，不宜導入超過爆炸極限的易燃性氣體；3）產(chǎn)生臭化副產(chǎn)物；4）臭氧的穿透力弱，對物體縱深處細菌殺滅能力低；5）臭氧極不穩(wěn)定，且臭氧生產(chǎn)成本高。

24BG臭氧消毒的不足：24BG2.4.4自來水廠的臭氧消毒技術1)臭氧氣源系統(tǒng)臭氧系統(tǒng)生產(chǎn)臭氧的原料有兩種，即空氣和氧氣，氧氣主要通過現(xiàn)場制氧或從外部采購。大部分城市自來水廠現(xiàn)階段采用的是液態(tài)氧為氣源生產(chǎn)臭氧。臭氧發(fā)生器需要加入1%至3%的微量氮氣(空氣即可)，主要是為了提高設備生產(chǎn)效率和保護放電管，盡量延長設備使用壽命。25BG2.4.4自來水廠的臭氧消毒技術25BG圖2

一種臭氧發(fā)生器臭氧發(fā)生器主要包括放電體部