专题三：消毒副产物及其控制技术课件

专题三

消毒副产物及其控制技术

市政工程系时文歆第一节概述1.我国生活饮用水卫生标准（GB5749-2006）新标准加强了对水中有机物、微生物和水质消毒等方面的要求。统一了城镇和农村饮用水卫生标准。实现饮用水标准与国际接轨。2、水中的病原微生物与水传播疾病细菌：志贺氏、沙门氏、致病性大肠杆菌、霍乱弧菌、嗜肺军团杆菌、结核杆菌等。病毒：脊髓灰质炎、柯萨奇、腺病毒、新型肠道病毒、人类轮状病毒。原虫（原生动物胞囊）类：阿米巴、贾第氏鞭毛虫、隐孢子虫等。灭活最容易灭活最困难沙门氏菌人畜共患病生化反应形态对理化因素的抵抗力革兰氏阴性菌，杆菌无芽孢，无荚膜，具周生鞭毛。

不分解乳糖；可以柠檬酸盐作为唯一碳源

60℃下，半小时可杀死5％石炭酸5分钟后致死

伤寒沙门氏菌副伤寒沙门氏菌乙型副伤寒沙门氏菌多数不分解乳糖无荚膜、无鞭毛，有菌毛志贺氏菌生化反应形态对理化因素的抵抗力痢疾志贺氏菌副痢疾志贺氏菌

60℃10分钟死亡0.1％石炭酸仅生存10～15min。弧型或逗点状菌体，具鞭毛，革兰氏阴性，无荚膜

霍乱弧菌（V.cholerae）霍乱弧菌生化反应形态对理化因素的抵抗力60℃10min杀死1％石炭酸5min

兼性厌氧，使硝酸盐还原成亚硝酸盐。水传播疾病（介水疾病）

1850s,最早提出流行病和水可能有关；

1880s，Pasteur细菌的理论，使介水疾病得到了很好的解释；

1880s，伦敦，BroadStreetWell霍乱大流行，Dr.JohnSnow，著名的流行病学理论：未消毒的水是传播途径；

霍乱是第一个被认定的介水疾病；

1993，Milwaukee，Wisconsin(USA)，隐孢子虫病，400,000人感染，水源污染同时水厂内絮凝-过滤效果降低。水传播疾病的爆发是由于：水源的污染或处理不当

3、水消毒的历史沿革

1880s，Koch发现氯能灭活细菌。

1902，比利时一小镇，首次连续加氯；

1908，美国，次氯酸钙；

1941，美国，〉85%水消毒；自从水处理工艺引入了过滤和消毒，介水疾病被较好地控制。

1911-1915，NiagaraFalls,NY,USA,伤寒导致的死亡率从每100,000死亡185下降至0。4、水消毒的概念、目的和方法消毒：灭活水中绝大部分病原体，使水的微生物质量满足人类健康要求的技术。

不同于灭菌（消灭全部微生物）；对水中病原体也非100%消灭；前处理去除大部分，消毒灭活残余部分；消毒作用一直持续到用水点。目的：在水进入管网前，消除水中病原体的致病作用；维持配水系统中的持续消毒能力，防止病原体（细菌）的再增殖；除去水中污染物。

通常包括：

Primarydisinfection:灭活水中微生物

Secondarydisinfection:保持配水系统余氯。方法物理法:

加热法、紫外线、超声波等化学法:

氯化、臭氧、碘、高锰酸钾消毒法等

④如水中有机物主要是氨和氮化合物含量较多时（>0.5mg/L）,按峰点以前的加氯量投加，使水中的余氯以氯胺形式存在。化合性余氯法消毒速度缓慢，但可保持较长时间，有利保证管网未梢的余氯量（尤其是当清水池大或给水管网比较长时）。第2节氯化消毒Cl2的制备：工业上用隔膜法电解饱和NaCl溶液制去。2NaCl+2H2O====H2+Cl2+2NaOH(阴极)(阳极)也可以是电解熔融NaCl制金属Na的副产品：2NaCl（熔）====2Na+Cl2

(阴极)(阳极)实验室用MnO2与盐酸反应的化学法制取。电解电解ChlorineReactionsinWaterCl2

(g)+H2O=HOCl+H++Cl-pHdependentessentiallycompletewithinafewmillisecondsHOCl=H++OCl-HOClisabout80-100timesmoreeffectivethanisOCl-forE.Coli[HOCl]+[OCl-]=freeavailablechlorineHOCl+NH3=NH2Cl+H2ONH2Cl(monochloramine)islesseffectivebutlongerlastingcombinedchlorine

HClOH++ClO-pH值＜6.0时，HClO接近100%;pH值＝7.5时，HClO≈ClO-pH＞9.0时，

ClO-接近100%HOCl特点：不荷电→易接近并吸附于微生物分子小→颗粒小，易穿过微生物细胞壁消毒机理：

a.影响细菌多种酶系统，损伤细胞膜，强氧化剂→使蛋白、核酸释出致细菌死亡；影响酶活性，糖代谢障碍，

b.氧化病毒核酸，使病毒死亡。第3节消毒副产物氯化消毒副产物消毒剂剩余物三卤甲烷卤乙酸乙酸一氯乙酸二氯乙酸三氯乙酸是NOM氯化的产物，而不是与水中乙酸反应的产物NOM的溴化一溴乙酸一溴二氯乙酸三溴甲烷三卤甲烷类化合物对健康的影响是造成肝、肾、中枢神经系统疾病，增加致癌风险。卤乙酸的危害是增加致癌风险。一般情况下，饮用水中由卤乙酸引起的致癌风险要远高于三氯甲烷。（2）减少消毒副产物的方法使用替代消毒剂去除NOM去除已生成的DPBsDBPFormationNeedstoBeControlledThroughaCombinationofEfforts

SourceWaterTreatmentPlantDistributionSystemChangeDisinfectantorApplicationPointSourceWaterChangeorManagementDistributionSystemModificationsPrecursorRemoval保护水源去除前驱物NOM替代消毒剂或不同投加点配水系统的变化消毒Vs消毒副产物第4节臭氧消毒·投加量≤1mg/L；接触时间10~15分钟，剩余O3为0.4mg/L。

·优点：

1）用量少；

2）接触时间短；

3）PH在6~8.5范围内均有效；

4）不影响水的感官性状；

5）不产生三卤甲烷。

·缺点：

1）投资大，消毒费用高。

2）O3不稳定，控制和检测O3均需要一定技术。

3）出厂水无剩余O3（O3对水管腐蚀作用强，也不允许有剩余O3），故需使用第二消毒剂，以防止二次污染。

4）与有机物、铁和锰反应，可产生微絮凝，使水浑浊度升高。消毒副产物问题对溴酸盐副产物的控制加氨加入水中的氨会与HOBr结合生成溴胺,从而减少BrO-的生成量。溴胺生成反应非常复杂,决定于水体pH值、溴化物的含量以及氨含量等因素。降低pH值

HOBr/OBr-的氧化受·OH控制,降低pH值可使·OH的量减少,因此HOBr/OBr-被·OH氧化生成BrO3-的量也将减少。对溴酸盐副产物的控制投加活性炭活性炭吸附对于溴酸盐的去除具有良好的作用,大部分溴酸盐通过与碳的反应而还原为Br-,从而降低了溴酸盐的含量。活性炭能够很好地控制溴酸盐的生成,但是经过长时间使用后,活性炭的表面会被生物膜覆盖,从而影响对溴酸盐的有效去除。对溴酸盐副产物的控制投加高锰酸盐高锰酸盐(指以高锰酸钾为主剂、其他数种药剂为辅剂的高锰酸盐复合药剂)预氧化技术表现出了良好的氧化和助凝效果,采用高锰酸盐和臭氧复合氧化的方式可使两种氧化剂优势互补,从而减少臭氧氧化过程中所产生的副产物。对溴酸盐副产物的控制优化臭氧投加方式采用相同的臭氧投加量,一次性投加和分次投加会生成不同量的BrO3-,增加臭氧投加点数量可使BrO3-生成量降低,其原因为缩短了臭氧的平均接触时间和降低了水中剩余臭氧的平均浓度。研究表明,以单点瞬时投加臭氧的情况为基准,采用2个投加点可使BrO3-生成量降低33.3%,采用3个投加点可使BrO3-生成量降低40%,投加点数量无限多时最多可降低70%。在实际应用中,综合考虑工程投资和控制效果,臭氧投加点数量以3~4个为宜。O3接触池的形式1O3接触池的形式2第5节组合消毒工艺的研究消毒工艺策略的选择保障微生物学安全，通常以总大肠菌群、细菌总数等指标表征，目前也开始更多地关注两虫和病毒;避免或减少DBPs的产生，THMs、其它卤代有机物、一些臭氧氧化副产物以及剩余消毒剂等都会产生一定的健康风险，因此必须控制其在水中的含量;保证管网剩余消毒剂的存在，控制微生物再生长。情形1：TOC浓度超过2mg/L考虑采用不生成DBPs或