饮用水消毒方法和要求ppt课件.ppt

1 饮用水消毒方法和要求阆中市疾控中心何培菘2016 6 2 饮用水消毒 消毒是指杀灭外环境中病源微生物的方法 其目的是切断传染病的传播途径 预防传染病的发生或流行 据研究 可污染饮用水的致病微生物有上百种 为杜绝介水传染病的发生和流行 保证人体健康 生活饮用水必须经过消毒处理方可供饮用 目前我国用于饮用水消毒的方法主要有氯化消毒 二氧化氯消毒 紫外线消毒和臭氧消毒 3 第一节氯化消毒 4 1 常用氯消毒剂的种类 1 1氯1 2漂白粉1 3漂白粉精1 4有机含氯消毒剂1 5次氯酸钠 5 2 氯化消毒的基本原理 2 1氯的杀菌机理氯的杀菌作用是由于次氯酸体积小 电荷中性 易于穿过细胞壁 同时 它又是一种强氧化剂 能损害细胞膜 使蛋白质 RNA和DNA等物质释出 并影响多种酶系统 主要是磷酸葡萄糖去氢酶的巯基被氧化破坏 从而使细菌死亡 氯对病毒的作用 在于对核酸的致死性损害 6 2 2影响消毒效果的因素 2 2 1加氯量用氯及含氯化合物消毒饮水时 氯不仅与水中细菌作用 还要氧化水中的有机物和还原性无机物 其需要的氯的总量称为 需氯量 为保证消毒效果 加氯量必须超过水的需氯量 使在氧化和杀菌后还能剩余一些有效氯 称为 余氯 一般要求氯加入水中后 接触30分钟 水中至少应保持游离性余氯0 3mg l 在配水管网末梢 游离性余氯不应低于0 05mg l 7 2 2影响消毒效果的因素 2 2 2接触时间氯加入水中后 必须保证与水有一定的接触时间 才能充分发挥消毒作用 用游离性有效氯 指次氯酸和次氯酸离子 消毒时 接触时间应至少30分钟 游离性余氯达0 3 0 5mg l 采用氯胺 指一氯胺和二氯胺 消毒时 接触时间应在l 2小时 化合性余氯达1 2mg l 8 2 2影响消毒效果的因素 2 2 3水的PH值次氯酸是弱电解质 其离解程度取决于水温和水的PH值 当PH值 5 0时 次氯酸呈100 形式存在于水中 随着PH值的增高 次氯酸逐渐减少而次氯酸离子逐渐增多 PH值在6 0时 次氯酸在95 以上 PH值 7 0值 次氯酸含量急剧减少 PH 7 5时 次氯酸和次氯酸离子大致相等 PH值 9时 次氯酸离子接近100 根据对大肠杆菌的实验 次氯酸 HOCI 的杀菌效率比次氯酸离子 OCl 高约80倍 因此 消毒时应注意控制水的PH值 不宜太高 以免生成次氯酸离子较多 次氯酸较少而影响杀菌效率 9 2 2影响消毒效果的因素 2 2 4水温水温高 杀菌效果好 水温每提高10 病菌杀灭率约提高2 3倍 10 2 2 5水的浑浊度用氯消毒时 必须使生成的次氯酸 HOCl 和次氯酸离子 OCl 直接与水中细菌接触 方能达到杀菌效果 如水的浑浊度很高 悬浮物质较多 细菌多附着在这些悬浮颗粒上 则氯的作用达不到细菌本身 使杀菌效果降低 这说明消毒前混凝沉淀和过滤处理的必要性 悬浮颗粒对消毒的影响 因颗粒性质 微生物种类而不同 如粘土颗粒吸附微生物后 对消毒效果影响甚小 而粪尿中的细胞碎片 或污水中的有机颗粒与微生物结合后 会使微生物获得明显的保护作用 病毒因体积小 表面积大 易被吸附成团 因而颗粒对病毒的保护作用较细菌大 2 2影响消毒效果的因素 11 2 2影响消毒效果的因素 2 2 6水中微生物的种类和数量不同微生物对氯的耐受性不尽相同 除腺病毒外 肠道病毒对氯的耐受性较肠道病原菌强 原虫包囊抵抗力最强 消毒往往达不到100 的杀灭效果 常以99 99 9 或99 99 的效果为参数 故消毒前若水中细菌过多 则消毒后水中细菌数就不易达到卫生标准的要求 12 3 氯消毒的几种方法 3 1普通氯化消毒法当水中需氯量较低 即水的浊度低 有机物污染轻 且基本无氨 0 3mg L 时 加入少量氯即可达到消毒目的一种消毒法 此法产生的主要是游离性余氯 所需接触时间短 效果可靠 但要求源水污染较轻 且基本无酚类物质 氯能与酚形成有嗅味的氯酚 游离性余氯较不稳定 不易在较长管网中保持至管网末梢 13 3 氯消毒的几种方法 3 2折点氯消毒法采用超过折点的加氯量 使水中形成适量的游离性余氯 称为折点氯消毒法 本法的优点是 消毒效果可靠 能明显降低锰 铁 酚和有机物含量 并具有降低臭味和色度的作用 缺点是耗氯多 因而有可能产生较多的氯化副产物三卤甲烷 需事先求出折点加氯量 比较麻烦 有时水样折点不明显 会使水的PH值过低 故必要时尚需加碱调整 14 3 3氯胺消毒法在水中加入氨 液氨 硫酸胺或氯化胺 则加氯后生成一氯胺和二氯胺 这种方法为氯胺消毒 氨与氯的比例应通过试验确定 其范围一般为1 3 1 6 本法的优点是 三卤甲烷类物质的形成明显较普通氯化法低 如先加氨后加氯 则可防止氯酚臭 化合性余氯较稳定 在管网中可维持较长时间 使管网末梢余氯得到保证 缺点是 氯胺的消毒作用不如次氯酸强 要求保证足够长的接触时间 2小时 和较高的余氯量 1 2mg l 因此接触时间长 费用较贵 需加氨而操作复杂 对病毒的杀灭效果较差 3 氯消毒的几种方法 15 3 4过量氯消毒法当水源受有机物和细菌污染较严重时 或在野外工作 行军等条件下 需在短时间内达到消毒效果时 可加过量氯于水中 使余氯达l 5mg l 消毒后的水需用亚硫酸钠 亚硫酸氢钠 硫代硫酸钠 或活性炭脱氯 3 氯消毒的几种方法 16 4 加氯地点和加氯设备 4 1加氯地点4 1 1滤前加氯指在混凝沉淀前加氯 其主要目的在于改良混凝沉淀和防止藻类生长 但易生成大量氯化副产物 4 1 2滤后加氯指在滤后水中加氯 其目的是杀灭水中病原微生物 它是最常用的消毒方法 也可采取二次加氯 即混凝沉淀前和滤后各加一次 17 4 加氯地点和加氯设备 4 1 3中途加氯输水管线较长时 在管网中途的加压泵站或贮水池泵站的补充加氯 采用此法既能保证末梢余氯 又不致使水厂附近的管网水含余氯过高 18 4 加氯地点和加氯设备 4 2加氯设备大中型水厂一般均采用液氯消毒 真空加氯机真空加氯机上部为一玻璃罩 浸于水盘中 罩内压力较大气压低 液氯钢瓶内的氯经减压气化后吸人玻璃罩内 由另一管孔通往水射器 与压力水混合后送至加氯点 转子加氯机转子加氯机钢瓶内氯气先进入旋风分离器 除去铁锈 油污后再经弹簧膜阀 控制阀到转子流量计和中转玻璃罩 在水射器抽吸下 氯与压力水混合并溶解 氯浓度大于1 经加氯管道送往加氯点 19 5 氯化消毒的安全性问题 5 1氯化副产物的形成及危害在氯化消毒杀灭水中病原微生物的同时 氯与水中的有机物反应 产生一系列氯的副产物 通常 将水中能与氯形成氯化副产物的有机物称为有机前体物 天然水中有机前体物以腐殖质 含腐殖酸和富里酸 为主要成分 其次有藻类及其代谢产物 蛋白质等 腐殖质是氯化消毒过程中形成氯化副产物三卤甲烷的主要前体物质 三卤甲烷属挥发性卤代有机物 主要有四种 即氯仿 一溴二氯甲烷 二溴一氯甲烷和溴仿 其中以氯仿含量最高 据研究表明氯仿具有致突变性和动物致癌性 氯化副产物中非挥发性卤代有机物有卤乙腈 卤乙酸 卤代酚 卤代酮和卤代醛等 这类物质目前现有仪器难以检测 但它们仍具有一定的突变性和致癌性 20 5 氯化消毒的安全性问题 5 2防治措施对氯化副产物的防治 可根据情况采取以下措施 尽可能选择有机前体物含量低的水源 加强混凝沉淀和过滤等净化措施 防止藻类在制水构筑物内的生长 以降低有机前体物的含量 改善氯化消毒方法 如取消预氯化和避免折点氯消毒 采用管网中途加氯等 以减少氯化副产物的形成 采用颗粒活性炭过滤 以除去已形成的氯化副产物 此外还可考虑采用二氧化氯或臭氧作氧化剂 消毒剂 也可改用氯胺消毒 21 6 氯制剂效果测定 原理是 氯在酸性溶液中与碘化钾起氧化作用 释出相当量的碘 再以硫代硫酸钠标准溶液来滴定碘 然后根据硫代硫酸钠标准溶液的用量计算出含氯化合物中有效氯的含量 饮水在采用氯化消毒时 将涉及三个指标 加氯量 需氯量和余氯 22 6 氯制剂效果测定 余氯测定方法有1 碘量法测定总余氯量 原理同有效氯测定 2 邻联甲苯胺的比色法测定总余氯和游离性余氯量 其原理是在PH小于1 3的酸性溶液中 余氯与邻联甲苯胺反应 生成黄色的醌式化合物 用目视比色法进行比色定量 3 邻联甲苯胺 亚砷酸盐比色法 23 第二节其他消毒 24 1 二氧化氯消毒 本世纪40年代 欧洲一些国家发现用二氧化 C1o2 用于水的消毒有很好的效果 但因制造复杂 价格较贵 过去未受到重视 近年来 国外为避免氯消毒所引起的有害作用而寻找新的消毒剂时 对它的研究和应用日益增多 据资料统计 在1977年欧洲使用二氧化氯的水厂就有数千个 美国有103个水厂使用二氧化氯消毒 我国近两年也有采用二氧化氯消毒饮水的水厂出现 25 1 二氧化氯消毒 1 1二氧化氯的理化特性二氧化氯在常温下为橙黄色气体 溶点 59 5 沸点11 冷水中溶解度为2 9g l 即4 时的溶解度 热水中分解成二样氯化氢 氯和氧 二氧化氯易溶于水 但不和水起化学反应 在水中极易挥发 其水中溶液呈黄绿色 敞开存放时能被光分解 因此不宜贮存 必须在现场边生产边使用 在密闭 避光条件下存放 很稳定 如果轻度酸化 PH6 则更稳定 二氧化氯很容易爆炸 当空气中浓度大于10 或水中浓度大于30 时 都具有爆炸性 因此在生产时常用空气来冲谈二氧化氯气体 使其浓度低于8 10 将此气体溶于水时 水中二氧化氯浓度约为6 8mg L 二氧化氯在酸性条件下有很强的氧化性 26 1 二氧化氯消毒 1 2二氧化氯的消毒力从研究资料显示 二氧化氯对细菌 病毒及真菌孢子的杀灭能力均很强 由于二氧化氯是一种不稳定化合物 不含次氯酸和次氯酸离子形式的有效氯 然而其浓度常以有效氯的术语表示 二氧化氯原子为正4价 还原成氯化物时将可得到5个电子 因此其氧化力相当于氯的5倍 有效氯含量为263 故二氧化氯是极为有效的饮水消毒剂 二氧化氯对微生物的杀灭原理是 二氧化氯对细胞壁有较好的吸附性和透过性能 可有效地氧化细胞内含疏基的酶 可与半胱氨酸 色氨酸和游离脂肪酸反应 快速控制生物蛋白质的合成 使膜的渗透性增高 并能改变病毒衣壳蛋白 导致病毒灭活 27 1 二氧化氯消毒 1 3二氧化氯的毒性二氧化氯及其歧化形成的亚氯酸盐和氯酸根有一定的毒性 ClO2 能引起动物的溶血性贫血和变性血红蛋白血症 ClO2还具有降低血清甲状腺素的作用 经动物实验证明 只有在接触高浓度二氧化氯及歧化产物亚氯酸盐时 才会产生不利影响 低剂量接触一般不会影响其健康 例如 有人用小白鼠作实验 饮用含亚氯酸盐100mg l的水 可使它们的血红蛋白含量明显减少 饮用含量为10mg l的水就未引起这种变化 让大鼠长期饮用含二氧化氯10mg l的水 两年后也未检查出对动物健康有害的作用 28 1 二氧化氯消毒 1 4二氧化氯消毒二氧化氯在饮水消毒中除可单独使用外 也可与其它消毒剂配合使用 如用Cl02作制水前处理 然后在滤后水中加氯 这样可防止形成过量的三卤甲烷 减少构筑物上藻类的生长 并能避免管网水中Cl02 亚氯酸和氯酸根的总量过高 二氧化氯的投加量与源水水质有关 一般情况下 只作消毒用时 加入量为0 1 0 3mg L 兼作前处理时 约为0 6 1 5mg L 但无论何种情况 其余氯量应与游离余氯相同 且管网中二氧化氯 亚氯酸和氯酸根的总量应低于1mg L 29 1 4二氧化氯消毒影响二氧化氯消毒效果的因素主要是温度 随着温度的降低其杀菌效力逐渐减弱 但消毒效果不受PH值的影响 PH6 PH10 这使其对水质PH的变化比氯有更强的适应性 特别适用于碱度较高的水源水消毒 也不受天然水源中经常存在的氨的影响 因此 二氧化氯作为饮水消毒有其特有的实用性 1 二氧化氯消毒 30 1 二氧化氯消毒 1 5二氧化氯消毒的优缺点二氧化氯是一种强氧化剂 它在水的消毒中有以下独特的优点 可减少水中三卤甲烷等氯化副产物的形成 当水中含氨时不与氨反应 其二氧化氯的氧化和消毒作用不受影响 能杀灭水中的病原微生物和病毒 消毒作用不受水质酸碱度的影响 经二氧化氯处理后 水中余氯稳定持久 防止再污染的能力强 因氧化作用强 可除去水中的色和味 不与酚形成氯酚臭 对铁 锰的除去效果较氯强 二氧化氯的水溶液可以安全生产和使用 其缺点是 二氧化氯具有爆炸性 必须在现场制备 立即使用 制备含氯低的二氧化氯较复杂 其成本较其它消毒方法高 二氧化氯的歧化产物对动物可引起溶血性贫血和变性血红旦质血症等中毒反应 31 2 紫外线消毒 2 1紫外线消毒原理对病原微生物具有杀灭作用的紫外线波长主要为200 300 纳米 nm 其中240 280nm波长的杀菌力较强 254nm波长的紫外线杀菌力最强 紫外线对病原微生物杀灭作用的原理是 当微生物被照射时 紫外线可透入微生物体内作用于核酸 原浆蛋白与酶 使其发生化学变化而造成微生物死亡 据研究 紫外线使DNA上相邻的胸腺嘧啶键合成双体 致DNA失去转录能力 病原微生物死亡 32 2 紫外线消毒 2 2紫外线消毒方法用紫外线消毒饮用水时 一般采用紫外线饮水消毒装置进行 消毒装置是管状 使水由一侧进入 另一侧流出 管道中用紫外灯照射 目前紫外线灯为高压石英水银灯 用于饮水消毒的设备有两种 套管进水式 浸入式 和反射罩式 水面式 套管进水式是灯管外有石英套管 水从灯管旁流过而消毒 反射罩式是利用表面抛光的铝质反射罩将紫外线辐射到水中 所处理的水为无压流 灯管有效寿命为500h 灯管分低压灯管和高压灯管 高压灯管单位时间内消毒的水量较低压灯管为多 利用紫外线消毒时 水的色度和浊度要低 水深最好不超过2cm 光照接触时间10 100s 33 2 紫外线消毒 2 3紫外线消毒的优缺点紫外线消毒的优点是所需接触时间短 杀菌效率高 不改变水的物理化学性质 不产生残留物质和不良异味 缺点是消毒后水中无持续杀菌作用 每支灯管处理水量有限 且需定期清洗更换 每周应用酒精棉球擦试灯管 成本也较贵 因此 除单位供水可采用紫外线消毒外 未获得广泛应用 34 3 臭氧消毒 3 1臭氧的理化特性臭氧又称三氧 臭氧是已知最强的氧化剂 在常温下为淡兰色的爆炸性气体 有特臭 臭氧气体经低温压缩处理可呈液态 沸点为 112 3 臭氧在水中的溶解度比氧大13倍 但因分压较低 故在常温常压下只能得到每升数毫克的浓度溶液 臭氧稳定性极差 在常温下可自行分解为氧 并放出新生态氧 35 3 臭氧消毒 3 2臭氧消毒的优缺点臭氧消毒的优点是 消毒效果较二氧化氯和氯好 用量少 接触时间短 PH在6 8 5范围内均有效 不影响水的感官性状 同时还有除臭 色 铁 锰 酚等多种作用 除水中有溴离子外 不产生三卤甲烷 用于前处理时尚能促进絮凝和澄清 降低混凝剂用量 并因而减少化学污泥量 缺点是 投资大 费用较氯化消毒高 水中臭氧不稳定 控制和检测臭氧均需一定的技术 缺乏剩余消毒剂 出厂水无剩余臭氧 臭氧对管道腐蚀作用强 也不允许有剩余臭氧 因此需用第二消毒剂 以防止细菌后生长 36 第三节消毒方法的应用 37 1 大中型水厂 目前我国极大多数水厂采用氯消毒 氯消毒效果好 具有持续消毒作用 管网余氯 且费用较其它消毒方法低 38 2 企业 农村水厂 2 1企业水厂的消毒企业由于供水量较小 管网相对集中 目前采用的饮水消毒方法较多 有氯化消毒 漂白粉消毒 也有采用臭氧消毒 紫外线消毒和二氧化氯消毒 还有部分采用次氯酸钠消毒 39 2 企业 农村水厂 2 2农村水厂农村水厂以深井加水塔的供水方式为多 也有使用地面水而进行完全处理后的供水生产方式 农村水厂的饮水消毒根据其经济条件不同而选择的方法不同 大部分采用的是漂白粉消毒 也有使用次氯酸钠消毒 少数水厂采用液氯消毒 臭氧消毒 二氧化氯消毒和紫外线消毒 40 3 农村分散式给水 井水消毒可采用普通消毒法和持续消毒法 普通消毒法即每天向井内投加漂白粉 或漂白粉精 溶液 计算水量及加药量公式圆井水量 立方m3 水井直径 平方m2 水深 米m 0 8方井水量 立方m3 边长 米m 边宽 米m 水深 米m 应加漂白粉量 g 井水量 立方m3 X井水加氯量 漂白粉有效氯含量 41 3 农村分散式给水 持续加氯消毒法 持续加氯消毒可延长消毒时间 减少工作量 且使用也方便 具体方法是选用竹筒 塑料袋 陶瓷罐或小口瓶等容器 现在也有一种塑料瓶式的持续加氯容器 其瓶盖为密封球型 可浮于水面 瓶体上部有可调节小孔 消毒剂装入后可根据消毒用量调节孔的开闭 使用也很方便 使装漂白粉容器浸于水面下40cm左右 借取井水时振荡 使容器中的氯液不断渗出与水接触 使井水中经常保持过量的有效氯进行消毒 达到连续消毒的效果 42 第四节特殊时期饮用水的消毒 43 1 洪涝后生活饮用水消毒 1 1集中式供水单位应对水质净化消毒设施及供水管道进行全面清洗 检查 维修 保证设施正常运作 出厂水质必须经当地疾病预防控制部门检验合格后 方可恢复供水 44 1 洪涝后生活饮用水消毒 1 2直接以井水为饮用水的地区1 2 1计算井水的水量 按此公式计算 井内水量 立方m 井内直径 米m 0 8 水深 米m 1 2 2过量氯消毒法 井水被淹没后使用前进行一次过量消毒 每立方米水加200片漂白粉精 即每担水10片 把漂白粉精研碎调成糊状 投入井中 再搅动井水使之混匀 12小时后方可饮用 45 1 洪涝后生活饮用水消毒 1 2 3常规消毒 直接消毒法 持续消毒法 46 1 3直接以河水 湖水 山泉水为饮用水的地区蓄水的用具如缸 桶 锅 盆等必须干净 并经常倒空清洗 先对饮水进行混凝沉淀 方法是 每立方米水加明矾或碱式氯化铝50 80克 即每担水2 5 4克 或每桶水 约25公斤 加花生米大小的明矾一粒 搅拌1 2分钟 静置10分钟左右 使水澄清 倒出澄清水 于每立方米水加20片漂白粉精 即每担水1片 进行消