水污染控制工程消毒课件

第七章消毒1本章内容概述消毒原理机理，影响因素(哲克定律)氯消毒法其它消毒方法氨氯,二氧化氯,臭氧,紫外线23第一节、概述一级水源水：水质良好。地下水只需消毒处理，地表水经简易净化处理(如过滤)、消毒后即可供生活饮用者。二级水源水：水质受轻度污染。经常规净化处理(如絮凝、沉淀、过滤、消毒等)，其水质即可达到GB5749规定，可供生活饮用者。水质浓度超过二级标准限值的水源水，不宜作为生活饮用水的水源。若限于条件需加以利用时，应采用相应的净化工艺进行处理。5水传疾病病原体

6生活饮用水水质常规检验项目及限值(2001)7项目限值感官性状和一般化学指标色色度不超过15度，并不得呈现其它异色浑浊度不超过1度（NTU）特殊情况下不超过5度（NTU）臭和味不得有异臭、异味肉眼可见物不得含有pH6.5～8.5总硬度（以CaCO3计）450（mg/L）铝0.2（mg/L）铁0.3（mp/L）锰0.1（mg/L）铜1.0（mg/L）锌1.0（mg/L）挥发酚类（以苯酚计）0.002（mg/L）阴离子合成洗涤剂0.3（mg/L）硫酸盐250（mg/L）氯化物250（mg/L）溶解性总固本1000（mg/L）耗氧量（以O2计）3（mg/L）,特殊情况下不得超过5mg/L毒理学指标砷0.05（mg/L）镉0.005（mg/L）铬（六价）0.05（mg/L）氰化物0.05（mg/L）氟化物1.0（mg/L）铅0.01（mg/L）汞0.001（mg/L）硝酸盐（以N计）20（mg/L）硒0.01（mg/L）四氯化碳0.002（mg/L）氯仿0.06（mg/L）细菌学指标细菌总数100（CFU/mL）总大肠菌群每100mL水样中不得检出粪大肠菌群每100mL水样中不得检出游离余氯在与水接触30分钟后应不低于0.3mg/L，管网末梢水不应低于0.05mg/L（适用于加氯消毒）放射性指标总a放射性0.5（Bq/L）总b放射性1（Bq/L）

消毒方法9几种消毒方法比较10选择消毒剂的标准11一、消毒机理对细胞壁的破坏：导致细胞的溶解及死亡，（e.g.青霉素）；改变细胞的渗透性：使细胞失去生活营养素如N、P等（e.g.酚类化合物及洗涤剂）；改变原生质的胶体性质：热--使细胞蛋白质混凝酸/碱--使蛋白质变性，产生致死效应改变有机体的DNA或RNA:UV照射能在微生物中形成双键，并破坏某些DNA的约束。双键的形成破坏复制过程，从而使生物体不再能繁殖，以致灭活。抑制酶的活性:改变酶的化学排列，中断细胞的代谢过程（e.g.氯）。13致病微生物的种类及存在状态温度：温度越高消毒效果越好相对湿度：对气体消毒影响十分明显，湿度过高或过低都会影响消毒效果。ClO2:相对湿度50~70%pH：影响消毒剂的活性有机物质：抑制消毒剂的杀菌能力拮抗物质：中和与干扰消毒剂的作用消毒剂的浓度和接触时间二、影响消毒效率的因素

14理想条件下，微生物被消灭的速率符合一级反应动力学：N:经时间t后存活的微生物量t:消毒时间k:杀灭速率常数，即哲克常数与微生物种类、温度、pH、消毒剂种类及浓度有关水温在0~6°C时，用氯做消毒剂，k:0.24~6.3哲克定律(Chick’sLaw)接触时间vs.消毒效率：15例题用次溴酸钠做消毒剂杀灭小儿麻痹症病毒，N/N0与消毒关系如下：计算哲克常数以及把病毒降低到原来1/10,000所需要的时间.t(sec)N/No40.0769080.00633120.0005017Plotthe-ln(N/No)againsttime

从模拟直线得到斜率(k=0.634/s).计算所需时间:

t(s)N/N0ln(N/N0)40.0769-2.5652580.00633-5.06246120.0005-7.600918k’：比反应速率常数;n:稀释系数n=1：浓度和时间都同等影响;n>1：浓度影响大;n<1：时间影响大C.t=100mg/L-minutes：

C=1mg/L：t=100min.C=10mg/L:t=10minC=100mg/L:t=1minChick-WatsonLaw:在一般情况下，可以视n=1,Ct值作为消毒剂消毒能力的判断指标。19T1:288K(15°C)T2:298K(25°C)T1<T2k:速度常数；T:温度；R:气体常数，8.314J/(molK)E:消毒反应的活化能，J/molArrhenius公式:温度vs.消毒效率：根据哲克定律,达到同一杀菌率：t1>t221第三节、氯消毒法氯的消毒原理投氯量氯消毒工艺22一、氯的消毒原理：Cl2,漂白粉（Ca(ClO)2）23水中有氨时：PH>9：一氯氨

PH=7：一氯氨+二氯氨

PH<6.5：二氯氨

PH<4.5：三氯氨消毒效果最好消毒效果极差可以认为仍然依靠HClO起消毒作用。25需氯量：杀灭细菌已达到指定的消毒指标及氧化有机物等所消耗的氯余氯量：抑制水中残留致病菌的再度繁殖所需要的氯。出厂水接触30分后余氯不低于0.3mg/L；在管网末梢不应低于0.05mg/L。二、投氯量游离性氯/自由性氯：HClO，ClO-，Cl2化合性氯：NH2Cl,NHCl2,NCl326氯消毒副产物(DBPs)：

氯与水中有机物反应可产生许多致癌或有毒副产物，如三卤甲烷和卤乙酸等。2930

31新型含氮消毒副产物32Cl2瓶加氯机自来水混合池污水接触池出水液氯消毒的工艺流程三、液氯消毒工艺33工艺参数投氯量：城市污水沉淀后出水：6~24mg/L二级生化处理出水：3~9mg/L二级生化+过滤处理出水：1~5mg/L氯与废水接触时间：混合池：5~15s接触池：≥30min余氯量：不小于0.5mg/L34一般为钢瓶使用时要严防进水氯库要通风、防火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。需设置一系列的安全报警、事故处理等措施。Cl2瓶35加氯机1.旋风分离器：分离氯气中可能有的悬浮杂质2.弹簧膜阀：保证氯瓶内有一定剩余压力3&4.控制阀和转子流量计：控制和测定加氯量5.中转玻璃罩：观察加氯机工作情况，稳定加氯量、防止压力水倒流6.平衡水箱：补充和稳定中转玻璃罩内的水量7.水射器：抽取中转玻璃罩内的氯，使之与水混合溶解于水Cl2H2O36接触池37第四节、其它消毒方法氨氯消毒二氧化氯(ClO2)消毒臭氧(O3)消毒紫外线(UV)消毒银离子杀菌38一、氯氨消毒投加方法可投加液氨、硫酸氨或氯化氨；一般氯：氨＝3：1～6：1，视水质不同而有所不同；采用氯氨消毒时，一般先加氨，再加氯。优点：水中含有机物和酚时，氯氨消毒不会产生氯臭和氯酚臭，大大减少了THMs的产生能水中余氯保持较久。缺点：作用缓慢，杀菌能力比自由氯弱，单独使用的情况较少。39二、二氧化氯(ClO2)消毒物理性质常温常压下是黄绿色气体；具刺激性气味(与氯相似)；易爆炸；必须以水溶液形式现场制取，即时使用易溶于水，溶解度约为氯的5倍。402.ClO2制备方法亚氯酸钠和氯制取：Cl2+H2O→HOCl+HClHOCl+HCl+2NaClO2→2ClO2+2NaCl+H2OCl2+2NaClO2→2ClO2+2NaCl酸与亚氯酸钠制取:5NaClO2+4HCl→4ClO2+5NaCl+2H2O41ClO2制备装置4243

ClO2消毒优缺点优点：具有广谱、高效的杀菌能力，其有效氯是Cl2的2.63倍，杀菌效果是Cl2的5倍。基本不受PH值影响，在碱性处理方案中使用ClO2杀菌更具优势。另外ClO2不与氨及氨基化合物反应，能保持杀生能力，这一特点使ClO2非常适用于合成氨厂和炼油厂等冷却水处理。ClO2不仅能杀死微生物，且能分解残留细胞结构，有效控制细菌、藻类和粘泥，具剥泥效果，提高换热效能。ClO2杀菌效果持续时间长，长期使用不会对微生物产生抗药性。缺点：

ClO2本身和副产物ClO2－对人体血红细胞有损害，有报道认为还对人的神经系统及生殖系统有损害。EPA:[ClO2]+[ClO2－]≤1.0mg/LNaClO2价格昂贵。44O3+OH-→·O2+HO2

O3+·O2→O3+O2

·O3+H+→HO3·→·OH+O2

非选择性强氧化剂三、臭氧(O3)消毒O3物理性质常温常压下是淡蓝色具强烈刺激性气味的气体；密度是空气的1.7倍。易溶于水，在空气中或水中均易分解消失。454647一般认为，臭氧的消毒作用仍然是氧化作用Themechanismsofdisinfectionusingozoneinclude:•Directoxidation/destructionofthecellwallwithleakageofcellularconstituentsoutsideofthecell.•Reactionswithradicalby-productsofozonedecomposition.•Damagetotheconstituentsofthenucleicacids(purinesandpyrimidines)48国内外公认的臭氧灭菌消毒的实验数据

投放浓度

投放时间(min)

病毒、病原体种类

杀灭效率

10mg/m³

20

乙型肝炎表面抗原（HbsAg)

99.99%

0.5ppm/L

5

甲型流感病毒

99%

0.13mg/L

30

脊髓灰质炎病毒I型（PVI）

100%

40µg/L

20s

大肠杆菌噬菌体ms2

98%

0.25mg/L

1

猿轮状病毒SA-H和人轮状病毒2型

99.60%

4mg/L

3

艾滋病毒（HIV）

100%

8mg/m³

10支原体（Mycoplasma)、

衣原体（Chlamydia)等病原体

99.85%4950O3制备：5152Ozone:advantagesanddisadvantagesAdvantagesHighlyeffectiveagainstalltypeofmicrobesDisadvantagesUnstable(mustbeproducedon-site)HightoxicityHighchemicalhazardsHighlysensitivetoinorganicandorganicloadsFormationofharmf