水消毒.李瀚文Word

　　李瀚文 北京.2016.03.19

　　一、概述 水处理的消毒方法有物理方法和化学方法两类。物 理方法主要有紫外线、机械过滤、加热、冷冻、辐 射、微电解和微波消毒等方法；化学方法主要采用 强氧化剂如氯、二氧化氯、臭氧、氯胺、高锰酸钾、 卤素、金属离子、阴离子表面活性剂及其他杀菌剂 等化学药剂。由于化学法容易实现且成本低，所以 使用较多，而液氯作为廉价消毒剂有最广泛应用。 氯、臭氧、二氧化氯研究和应用最多，近年来物理 方法尤其是紫外线消毒引起专业人士重视。

　　Cl 2 H 2 O HClO HCl HClO H ClO

　　二、氯气消毒 1、原理 氯气与水反应生成次氯酸和盐酸。氯的灭菌作用来 于次氯酸。氯溶于水中，几乎瞬时发生如下反应：

　　Cl 2 H 2 O HClO HCl 次氯酸与次氯酸根都有氧化能力，称为有效氯(自 HClO H ClO 由氯)。

　　HClO:电中性，分子小，氧化剂，杀菌效果好。 由于分子小，容易扩散到带负电的细菌表面，穿透 细胞壁渗入到细菌内部，进而与细菌的酶系统发生 不可逆的氧化反应。 ClO-:带负电，杀菌效果弱。

　　2、投氯量与余氯量 水中投氯量包括需氯量和剩余氯量。 需氯量是指用于达到指定的消毒指标(如大肠菌指标)以及 氯化水中所含的有机物和还原性物质等所需的有效氯量。 余氯是指为抑制水中残存的细菌再度繁殖，尚在水中需维持 的少量残余有效氯量。 根据水中余氯的类型可分为两种：自由余氯法和化合性余氯 法。 对于废水，一级处理排放时投氯量为20-30mg/L ;不完全 二级处理排放时投氯量为10-15mg/L ;完全二级处理排放 时投氯量为5-10mg/L

　　3、加氯点 ⑴加氯点的选择 ① 饮用水：滤后加氯或工艺最后一步加氯； ② 预氯化：混凝之前； ③ 管网：管网中加氯。 给水处理通常在过滤后投加(在滤池与清水池之间的管 路上);当原水含有较多有机物(如藻类)时，可增加 预氯化(但其功能主要不是消毒);当输水管线很长而 难以保证余氯时，需要进行中途补充加氯(中途泵站或 水库)。 污水处理 通常在过滤后投加(在滤池与清水池之间的管 路上); 当原水含有较多有机物(如藻类)时，可增加 预氯化(但其功能主要不是消毒);当输水管线很长而 难以保证余氯时，需要进行中途补充加氯(中途泵站或 水库)。

　　4、投氯设备、加氯间和氯库建筑上的通风、照明、防火、保温应特别 注意。规范中还有一些特殊的要求 加氯间和氯库位置除了靠近投氯点外，还

　　应位于主导风向下游，且需与经常有人值班的车间隔开。加氯间及氯

　　库内需设置一 系列的安全报警、事故处理等措施。

　　三、二氧化氯消毒 1、原理原理：ClO2 具有更强的穿透力，抑制蛋 白质的形成。 方法：现用现制 2NaClO2+Cl2→2ClO2+ 2NaCl 特点： ( 1) ClO2 与水不反应，不受 PH 值影响； ( 2 )不 与有 机物 反应 ，不 会产 生 THMs,即三氯甲烷； (3)对 NH3-N 含量高的水，可保持 全部杀菌能力； (4)易挥发，易爆炸，成本高。

　　2、二氧化氯性质 气态二氧化氯溶与水。其溶解度为氯气5倍 。二氧化氯水溶液颜色随浓度增加由黄绿色转 变为橙色。不与水发生化学反应。易挥发。 易爆炸。现场制备不能储存。除酚能力强。 无异味。

　　四、氯胺消毒 1、氯胺特性名称 一氯 胺 二氯 胺 三氯 胺 存在时的 pH值 消毒作用 有作用，安全性 有效氯 作用较强 作用极差，不溶 于水 气味

　　NH2ClNHCl2

　　5~8.5

　　轻微

　　5~8.5

　　有臭味 臭味严 重

　　NCl3

　　4.4

　　2、液氨投加方法 人工投加的氨可以是液氨、硫酸铵或氯化铵。 液氨投加方法与液氯投加方法类似。硫酸铵 与氯化铵先配置成溶液，再投加至水中。一 般氯与氨物质的量比为3:1-6:1。需与氯结 合使用

　　3、缺点 ①接触时间长 ②由于需加氨，操作复杂化 ③杀菌效果差

　　五、臭氧消毒 1、原理 O3→O2+ [O] [O]氧化能力极强，对各类细菌、病毒都可 以产生很强的杀灭作用。其消毒机理的实质是氧化 作用，即臭氧与致病微生物扩散接触后，借助于自 身所具有的强氧化性，破坏和氧化细胞膜、细胞质、 酶系统及核酸，从而使细菌和病毒被杀灭。

　　2、特点 (1)优点：①作为优良的氧化剂和杀菌剂，臭氧 的杀菌作用快、效率高，所需的浓度也较低，且可 杀灭抗氯性强的病毒和芽孢；②臭氧消毒效用受 PH值、水温及干扰物质的影响较小；③可同时实 现消毒、脱色、除味、除臭、氧化破坏水中污染物、 增加水的溶解氧等多种功能，有效改善出水水质； ④不会产生三卤甲烷等副产物，也不存在残留导致 出现二次污染的问题。 (2)缺点：①设备投资及运行费用高；②臭 氧发生器及投配装置较复杂，管理维护水平要求较 高；③臭氧不具备持久的杀菌作用，消毒后尚需投 加少量消毒药剂，以维持水中所需要的余氯量。

　　3、臭氧的制备与投放 臭氧是在现场利用空气或纯氧通过臭氧发生器高压 放电产生的。由空气制得的臭氧化气体中的臭氧含 量一般在2%(重量比)左右。以纯氧作为气源时， 臭氧生产系统应包括纯氧制取设备，所产生的是纯 氧/臭氧混合气体，其中臭氧含量约达6%(重量 比)。 由臭氧发生器出来的臭氧化气体进入接触池 与待处理水充分混合，为获

　　得最大传质效率，臭氧 化气体多通过微孔扩散器形成微小气泡均匀分散于 水中。

　　无声放电制备臭氧原理

　　4.臭氧消毒的工艺流程消 除 臭 氧 出水

　　空压机

　　干燥器

　　臭氧发生器

　　接触反应池

　　污水

　　臭氧消毒流程

　　六、紫外线消毒 1、原理 通过紫外线的强氧化特性，使其化学键断裂，破坏 核酸结构；紫外线消毒的最有效波长为 250~260nm,以260nm为最强。 因为紫外光需要照透水层才能起消毒作用， 故污水中的悬浮物、浊度、有机物和氨氮等都会干 扰紫外光的传播，所以处理水的水质越好，光传播 系数越高，紫外线的消毒效果越好。

　　2、特点

　　3.紫外线的产生 与使用紫外线光源是高压石英 水银灯，杀菌设备主要有两 种：浸水式和水面式。浸水 式是把石英灯管置于水中， 此法的特点是紫外线利用率 较高，杀菌效果好，但设备 的构造较复杂。水面式的特 点是构造简单，但由于反光 罩吸收紫外线以及光线散射，

　　杀菌效果不如前者。

　　紫外线消毒的照射强度为0.19~0.25ws/cm2,污水层

　　深度为0.65~1.00m。

　　4.紫外线消毒的工艺流程电 能

　　污 水 照射池

　　处理水

　　紫外线消毒工艺流程

　　七、总结方法氯气 二氧化氯 氯胺 臭氧 紫外线

　　效果良好 优良 差 优良 良好

　　pH影响较大 较小 较小 较小 较小

　　HTMs有 无 无 无 无

　　适用地大多数水厂 有机污染严重 与氯气连用 严重污染 小水量