补充：消毒设备

补充1: 消毒设备Disinfection,消毒与灭菌,消毒,清除或杀灭水中的病原微生物,灭菌,清除或杀灭物水中的一切微生物, 以杀灭芽孢为准,消毒相对的，不一定达到无菌的要求。灭菌绝对的，一定达到无菌的要求。,为了保障饮用者的身体健康，防止水致疾病的传播，饮用水中不应含有致病微生物，其中主要是指细菌性病原微生物和病毒性病原微生物。,消毒目的,水传疾病病原体,水传疾病病原体,2006年国家颁布的新生活饮用水卫生标准GB5749-2006。新标准具有以下三个特点： 1. 加强对水质有机物、微生物和水质消毒的要 求，新标准中的饮用水水质指标由原标准的35项增至106项，增加了71项。 2. 统一了城镇和农村饮用水卫生标准 3. 实现饮用水标准与国际接轨，指标的要求更为严格。,细菌学指标（生活饮用水卫生标准GB5749-2006）,1、细菌总数：主要用以评价水质清洁程度和考核净化效果，细菌总数越多说明水污染越严重。规范以菌落形成单位（CFU）表示细菌总数，规定每ml水不超过100CFU。,细菌学指标,2、总大肠菌群与粪大肠菌群： 总大肠菌群可作为粪便污染的指示菌。 仅来源于人和温血动物粪便的大肠菌群称粪大肠菌群，是可在44.5培养温度下生长的耐热大肠菌群。 水质规范规定在任意的100ml水样中不得检出总大肠菌群或粪大肠菌群。,细菌学指标,3、游离性余氯为使饮水具有持续消毒能力以确保其饮用安全性，饮水消毒所加入的氯消毒剂，在发挥杀菌作用而消耗之后，应有一定量的剩余，称为游离性余氯。规范规定，加氯消毒持续接触30分钟以上，水中游离性余氯不低于 0.3/L，管网末梢不低于0.05/L。,饮水消毒 可采用物理方法（如热、紫外线、超声波消毒），或化学方法（如氯、碘、臭氧等消毒）。水量不多时，加热煮沸是最简便有效的方法，水温100、35分钟即可杀灭一般肠道致病菌和寄生虫卵。目前，使用最广泛的是氯化消毒法。 饮用水的氯化消毒 常用的氯化消毒剂有液态氯、漂白粉，漂白粉精。有效氯是指含氯化合物中氯的化合价大于-1者，具有杀菌作用 。,氯消毒的作用原理 氯易溶于水中，在清水中，发生下列反应： Cl2 + H2O HOCl + H+ + Cl- HOCl H+ + OCl- HOCl和OCl-的比例与水中温度和pH有关。 氯在常温下为黄绿色气体，具有强烈刺激性及特殊臭味，氧化能力很强。在6个7个大气压下，可变成液态氯，体积缩小457倍。液态氯灌入钢瓶，有利于贮存和运输。,水中HOCl与OCl-的比例关系,水中HOCl与OCl-的相对比例取决于温度和pH值,PH高时，OCl-较多。HOCl和OCl-都有氧化能力，,氯消毒原理,主要通过HOCl起作用。 HOCl 为很小的中性分子，能扩散到带负电的细菌表面，并通过细菌的细胞壁穿透到细菌内部。当HOCl 分子到达细菌内部时，能起氧化作用破坏细菌的酶系统而使细菌死亡。OCl-虽亦为具有杀菌能力的有效氯，但带有负电，难于接近带负电的细菌表面，杀菌能力比HOCl差得多。 生产实践表明，pH值越低则消毒作用越强，证明HOCl是消毒的主要因素。,当水中含有氨氮成分或向水中投加氨时，起主要消毒作用的依然是HOCl。氯加入水中产生如下反应： Cl2+H2O HOCl+HCl NH3+HOCl NH2Cl+H2O NH2Cl+ HOCl NHCl2+H2O NHCl2+ HOCl NCl3+H2O,氯氨消毒原理,加氯量,加氯量可分为两部分：需氯量和余氯。余氯：包括自由性余氯和化合性余氯自由性余氯：Cl2、HOCl、OCl-化合性余氯： NH2Cl、NHCl2、NCl3,一、加氯设备,1、加氯系统概述 组成：氯的采集、计量和投加。储存：氯库采集：液态氯、气态氯,2、氯的贮存设备 氯瓶是一种储氯的钢制压力容器，外壳应按规定必须油漆成草绿色(盛氯专用)。钢瓶要定期试压，确保安全。 干燥氯气或液态氯对钢瓶无腐蚀作用，但遇水或受潮则会严重腐蚀金属，故必须严格防止水或潮湿空气进入氯瓶。液氯出厂的满瓶液氯，一般留有20的气态氯空间，使满液氯在70前不致使氯瓶受到液体膨胀的静压力而破裂，保持一定的余压也是为了防止潮气进入氯瓶，同时还便于取用气态氯。,3、氯的采集设备1）气态氯的采集 用于用气量小时。 氯瓶内的液氯在一定温度下，保持一定压力，液氯汽化后，压力降低，并吸收空气中的热量。 氯气进入温度比容器温度低的管路和设备时，会重新凝结。2）液态氯的采集 用于用气量大时。 将液态氯通过温度80度的水浴桶加热汽化。,4、氯的计量和投加设备,1）转子加氯机 由旋风分离器、弹簧膜阀、控制阀、转子流量计、中转玻璃罩和平衡水箱、水射器等主要部件构成。 氯瓶中的氯气首先进入旋风分离器,通过弹簧膜阀、控制阀进入转子流量计后，经中转玻璃罩,被水射器抽出与管道中的压力水混合, 氯溶解于水并输送至加氯点。,（1）部件功能a、旋风分离器：分离、沉降氯气中的杂质（铁锈、油污），定时打开分离器下部旋塞排除。b、弹簧膜阀：当氯瓶中压力小于0.1MPa时，自动关闭，保证瓶内保持一定剩余压力。,c、控制阀和流量计：控制和测定加氯量。d、中转玻璃罩：起着观察加氯机工作情况的作用。此外，还起稳定加氯量、防止压力水倒流和当水源中断时，破坏罩内真空的作用。e、平衡水箱：可补充和稳定中转玻璃罩内的水量，当水流中断时使中转玻璃罩破坏真空。f、水射器：除从中转玻璃罩内抽吸所需的氯，并使之与水混合、溶解于水（进行投加）外，还起是玻璃罩内保持负压状态的作用。,加氯机,操作步骤：1）开启压力水阀门，使水射器工作，同时开启平衡水箱进水阀门；2）待平衡水箱升至溢流管口时，缓慢开启氯瓶上的出氯阀，是转子稳定在规定的标尺刻度上。,加氯机停止使用时，应按以下操作步骤： 首先关闭氯瓶出氯阀，数分钟后关闭控制阀；再关闭平衡水箱进水阀，等到在中转玻璃罩和转子流量计内透明无氯后，关闭压力水进出阀，使水射器停止工作。,2）真空加氯机,组成：真空调节阀、控制柜和水射器真空调节阀安装在氯瓶间，控制柜安装在加氯间，水射器安装在冷却塔塔下水池附近。当水射器产生的真空通过加氯控制柜传到真空调节阀时，该阀自动打开，并将压力气体调节为真空气体。由于加氯系统为全真空运行，故有效地控制了氯气泄漏，有利于环境保护和操作人员的健康。,部件功能,加氯控制柜内有一V型槽孔板，槽上有一滑塞可沿密封环滑动，其每滑动一个位置对应着一个孔径，即对应着一定的投加速率。因此，可精确控制加氯量的大小。加氯机和在线余氯分析仪联锁，根据余氯当前值随时调整V型槽孔径，实现自动连续加氯。也可手动调整旋钮，改变V型槽孔孔径，控制加氯量。,部件功能,真空调节阀上设有压力止回调节阀和压力放泄阀，当真空调节阀失灵时，压力止回调节阀可起到二级保护作用；当前两者均关闭不严时，压力放泄阀将自动启动，将泄漏的氯气排至室外，确保加氯系统不出现正压。水射器内部装有止回阀，可防止回水进入加氯系统。,控制方式,手动远程手动控制自动控制复合环路控制,5、漏氯吸收装置,由串联的双塔组成，具有多级吸收功能，能确保将泄漏出来的氯气及时吸收，并进行无害化处理。当有氯气泄漏时，安装在氯库中的漏氯报警仪开始报警，并将漏氯信号传递到泄氯吸收安全装置，装置自动运行，风机和泵开始运转。风机将含氯气体由下往上压入吸收塔，泵抽取吸收液进行雾化喷淋，含氯气体在吸收塔内接触反应，反应结束后，尾气返回到氯库，反应后的液体回流到溶液箱，经过再生后又被抽到吸收塔内进行反应，不断循环使用.,本装置可以将泄漏的氯气有效地控制在氯库与泄氯吸收安全装置所构成的封闭的内部系统中处理，不向大气排放尾气，处理漏氯事故更彻底。,加氯间及加氯仓库,加氯间1）加氯间一般应设在靠近投加地点。2）加氯量大的加氯间，氯瓶和加氯机应考虑分离。加氯间必须与其他工作间分开，并应有下列安全措施（1）直接通向外部且向外开的门；（2）可以观察室内情况的观察孔。,加氯间及加氯仓库,3） 在加氯间出入处，应设有工具箱、抢修用品箱及防毒面具等。照明和通风设备的开关应设置在室外。4） 加氯间内的管线不宜露出地面，应敷设在沟槽里。5） 加氯管材的一般要求为：氯气管使用紫铜管或无缝钢管；配制成一定浓度的加氯（水）管使用橡胶管；给水管使用镀锌钢管。,6） 应设有磅秤作为校核设备，磅秤面宜与地面相平，便于防止氯瓶。7） 加氯间及氯瓶间可根据具体情况设置每小时换气12次的通风设备。由于氯气比空气重，故排气孔应设在低处。,8） 加氯设备（包括管道）应保证不间断工作，并根据具体情况考虑设置备用数量，一般每种不少于两套。9） 通向加氯间的压力水管道应保证不间断供水，并尽量保持管道内水压的稳定。10）当加氯间需要采暖时宜用暖气。如用火炉时火口应设在室外。暖气散热片或火炉应离开氯瓶和加氯机。,加氯仓库,1） 液氯通常被储存在氯瓶内。2） 液氯库建筑应防止强烈光线照射，可考虑设百叶箱。3） 液氯的储备量应按供应和运输等条件确定，一般按最大用量的15-30天计算。4） 液氯仓库一般应设在水厂主导风向的下方，并与厂外经常有人的建筑物保持尽可能远的距离。5） 仓库外应设有检查漏气的观察孔。6） 应有强制通风装备。7） 消毒药剂仓库和加氯（氨）间应根据具体情况设置机械搬运设备。常用的有电瓶车，单轨吊车等。,二、饮用水消毒方法,氯消毒的优点：1）液氯成本低、材料来源方便，投加设备简单，易于操作，处理水量较大时，单位水体的处理费用较低。2）水体氯消毒后能长时间地保持一定数量的余氯，从而具有持续消毒能力，消毒效果良好。3）氯消毒历史较长，经验较多，是一种比较成熟的消毒方法。,氯消毒的缺点：1）消毒副产物问题。在使用液氯消毒后，往往会产生卤化有机物等消毒副产物，可能会对人体产生损害。2）贾第虫和隐孢子虫的问题。3）饮用水生物稳定性问题。,二、二氧化氯消毒设备,特点 为一种黄绿色气体，高效的强氧化剂，有效氯含量为氯气263%，很低浓度的二氧化氯就能氧化许多无机物，它对微生物细胞壁有较强的吸附和穿透能力，可有效地氧化细胞内含巯基的酶，还可以快速地抑制微生物蛋白质的合成来破坏微生物，因此二氧化氯除对一般细菌有杀灭作用外，对细菌和病毒的消毒效果好。,特点 在水的PH值为69的范围内消毒效果不受PH值的影响；不与氨反应，当水中存在氨时不影响消毒效果；二氧化氯在水中的稳定性次于氯胺，但高于游离氯，能在管网中保存较长时间，起剩余保护作用；对水中多种有机物都有氧化分解作用，具广谱杀菌能力，副产物较少，不生成三卤甲烷等副产物，还可去除水中色度、臭味、铁、锰等，已受全球关注。但是二氧化氯的费用很高，这在很大程度上限制了该法的使用。,1、二氧化氯制取设备,1）还原法 以盐酸为还原剂的方法 主反应:NaClO3+2HClClO2+1/2Cl2+H2O+NaCl 副反应:NaClO3+6HCl3Cl2+NaCl+3H2O 在该法中，HCl既是还原剂、又是酸化剂，生成的NaCl可用于电解制NaClO3，可降低生产成本。该法的缺点是一次投资多、收率低、Cl2含量高。,2）隔膜电解法,电解法是以氯酸钠或氯化钠为原料，采用隔膜电解技术制取ClO2，所用的电解液可以是食盐溶液、亚氯酸盐溶液和氯酸盐溶液。电解过程中，在阴极制得烧碱溶液和氢气，阳极获得ClO2、氯气、过氧化氢及臭氧的混合物。电解法制取ClO2设备复杂，生产成本高，产气量不稳定，故障率高，耗电量大，影响了该法的推广和应用。,工业制法,装置：,阳极：与电源正极相连阴极：与电源负极相连电流方向：从电源正极流向电解槽阳极，再经溶液流向电解槽阴极，最后流向电源负极。电子方向：从电源负极流向电解槽阴极，再经溶液流向电解槽阳极，最后流向电源正极。综上：电解槽阳极失电子，电解槽阴极得电子阳极反应：2Cl-2e- Cl2阴极反应：2H2O2e -H22OH-总反应：2Cl-2H2OCl2H22OH-,（1）电极反应：,3）氧化法,（1）自氧化法 5NaClO2+4HCL4ClO2+5NaCl+2H2O 5NaClO2+2H2SO44ClO2+2Na2SO4+NaCl+2H2O 此法通常是在实验室及小规模生产上采用，操作安全、简单，产物中不含Cl2。国内外普遍采用此法设计出各种类型的Cl2发生器。,（2）用亚氯酸钠和氯气合成,亚氯酸钠和氯制取：Cl2 + H2O HOCl + HClHOCl + HCl +2NaClO2 2 ClO2 + 2NaCl +H2O特点 产率低措施 采用CIFEC法,2、二氧化氯发生器的选择,气体二氧化氯极不稳定，易溶于水，在20C下溶解度为10798mg/L，可制成不稳定的液体，其液体和气体对温度、压力和光均较敏感，当空气中的含量高于10%时，火花即可引爆，在水中可变成HClO2和HClO3，在室温下每天约有2-10%的离解率，因此不利于大批量制备和运输，一般多在使用场所现用现制备。 主要有电解法（中、小水厂） 氧化法（产气量大，用于大水厂）3、投加方式4、使用二氧化氯时注意事项,二氧化氯消毒的优点：1）杀菌效果好、用量少，作用快，消毒作用持续时间长，可以保持剩余消毒剂量；2）氧化性强，能分解细胞结构，并能杀死孢子；3）能同时控制水中铁、锰、色、味、嗅；4）受温度和pH影响小；5）不产生三卤甲烷和卤乙酸等副产物。,二氧化氯消毒的缺点：1）二氧化氯消毒产生无机消毒副产物亚氯酸根离子（ClO2-）和氯酸根离子（ClO3-），二氧化氯本身也有害，特别是在高浓度时。2）另外二氧化氯的制备、使用也还存在一些技术问题，二氧化氯发生过程操作复杂，试剂价格高或纯度底，二氧化氯的运输、储藏的安全性较差。,三、臭氧消毒设备,臭氧具有不稳定特性和很强的氧化能力。臭氧是由一个氧分子（O2）携带一个氧原子（O）组成，所以它是氧气的同素异形体。 臭氧是一种世界公认的高效广谱杀菌剂，臭氧对所有的病毒，细菌均有杀灭作用。臭氧气体在消毒时无孔不入，没有死角。臭氧消毒后会变成氧气，不留残余物，没有污染。但臭氧消毒法的设备投资大，电耗大，成本高，设备管理较复杂。适用于出水水质较好，排入水体卫生条件要求高的污水处理场合。,1、臭氧消毒系统的组成1）原料气体制备 提供气源，工艺选择考虑因素：供气规模、现场条件和运行能耗。2）臭氧发生器 制备臭氧，投资、能耗占系统总量的60%。形式选择考虑因素：臭氧产量、设备投资和运行能耗。,3）臭氧接触 将产生的臭氧扩散到水中，杀菌消毒考虑因素：杀菌率要求、接触反应时间。4）尾气处理 由于臭氧的强氧化能力，因此它具有高腐蚀性能。及时消除从臭氧消毒系统弥散出的臭氧，保护工作人员的安全和工作环境。,2、气源制备,臭氧气源主要有使用成品纯液态氧和现场用空气制备气态氧两种。1）空气供应系统低压系统：臭氧产量高冷却器：经空压机压缩后温度升高的空气进行降温，提高臭氧产量。干燥器：冷凝式、填料式高压系统：产量低 过滤器： 原气过滤器：在空压机前，保护空压机 最终过滤器：在干燥器和臭氧发生器之间，对供气最终过滤中压系统：产气量介于两者之间,2）液态氧系统 采购高纯度液态氧现场贮存，并给臭氧发生器供氧。不经济、不安全，用得少。3）现场制氧系统 冷凝分离吸附分离,3、臭氧发生系统 影响臭氧发生器臭氧产量和浓度的主要因素有：放电电压、放电频率、气体压力和冷却水温度。 臭氧发生器的备用率一般应大于30%，备用的方式有设备台数备用（硬备用）与设备发生能力备用（软备用）二种。按供电频率：低频、中频和高频,4、臭氧接触,臭氧接触是通过一定的方式使氧气扩散到液体中并使之与液体全面接触和完成预期反应的过程。臭氧接触器的主要形式 臭氧接触时间对于不同的反应通常在1到12min之间。在需要有可靠杀灭病毒的场合，通常需要维持剩余臭氧达0.4mg/L的4min接触时间。 传统的微气泡扩散接触器、吸气式涡轮扩散接触器、带有接触填料的密闭式接触柱以及吸气式水射器扩散接触器。,采用微气泡扩散消毒接触器时，布置成双格间和三格间接触室。第一格间是为了水的化学需臭氧量（降低色和味）通常以0.4-1.0mg/L的用量和4-6min的接触时间为基础。而后续格间的功能主要是杀灭病毒，在此格间的进口处剩余臭氧的水平至少必须有0.4mg/L,而且此格间的底部应注入足够的臭氧以保持这一水平达到4min的时间。后续格间臭氧的注入量通常为0.4-0.6mg/L。为了保证臭氧向水中有较高的传输率，常需至少5.5-6m的设计水深。,采用吸气式涡轮扩散接触器时，尤如一个完整的快速混合器，为了满足消毒所需要的时间和剩余臭氧的水平，通常需要设置停留池或采用多级布置方式。由于涡轮机具有使臭氧气体与水高效混合的优点，因此，这种接触器的设计水深不需要很深。,5、尾气处理,当臭氧与水在接触器内接触后，从接触器排气管排出的气体中仍含有一定的残余臭氧，这些含有残余的臭氧的气体被称之为臭氧尾气。尾气中残余臭氧的量随臭氧同水的接触方法和处理水中维持的臭氧浓度有关，一般约占臭氧总投量的1%-5%。,臭氧危害,人在含臭氧1/100万的空气中长期停留，会引起易怒、感觉疲劳和头疼等不良症状。而在较高的温度下，除这些症状外还会增加恶心、鼻子出血和眼粘液膜发炎。经常受臭氧的毒害会导致严重的疾病。,臭氧危害,为了保护环境空气，要求空气中臭氧的极限允许浓度为0.1mg/m3。因此，除了少数特定场合允许利用大气的稀释能力解决尾气处置外，一般情况富含臭氧的尾气不得直接排放，必须通过剩余臭氧的破坏来加以处置。尾气处置的方法通常有回用法、加热分解法、化学消减法、催化分解法以及稀释法。,臭氧危害,人在含臭氧1/100万的空气中长期停留，会引起易怒、感觉疲劳和头疼等不良症状。而在较高的温度下，除这些症状外还会增加恶心、鼻子出血和眼粘液膜发炎。经常受臭氧的毒害会导致严重的疾病。为了保护环境空气，要求空气中臭氧的极限允许浓度为0.1mg/m3。,尾气处置,因此，除了少数特定场合允许利用大气的稀释能力解决尾气处置外，一般情况富含臭氧的尾气不得直接排放，必须通过剩余臭氧的破坏来加以处置。方法通常有回用法、加热分解法、化学消减法、催化分解法以及稀释法。,臭氧消毒的优点：1）杀菌效果好、用量少，作用快；2）能同时控制水中铁、锰、色、味、嗅；3）不产生卤代消毒副产物。,臭氧消毒的缺点：1）臭氧分子不稳定，易自行分解，在水中保留时间很短，小于30分钟；2）臭氧消毒产生溴酸盐、醛、酮和羧酸类副产物，其中溴酸盐在水质标准中有规定，醛、酮和羧酸类副产物部分是有害健康的化合物，因此臭氧消毒在使用中受到一定的限制。3）对于大、中型管网系统，采用臭氧消毒时必须依靠氯来维持管网中持续的消毒效果。,四、紫外线消毒 利用紫外线照射污水进行杀菌消毒。紫外线可杀灭微生物的生长和胚胎细胞,对病毒也有致死作用。 利用紫外线消毒的水，要求色度低，含悬浮物低，且水层较浅，否则，光线的透过力与消毒效果会受影响。 当浊度5度，色度10-5时，要先进行预处理。当水中存在有机物质时，具有显著的干扰作用。由此可见，紫外线消毒的应用范围有限。,紫外线消毒的优点：1）对致病微生物有广谱消毒效果、消毒效率高；2）对隐孢子虫卵囊有特效消毒作用；3）