水质工程学 消毒

水质工程学消毒饮用水的处理方法中，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，称为消毒。消毒在污水处理和给水处理中都应用很广泛。

给水消毒是城市给水处理系统中杀灭对人体有害的病原微生物的给水处理过程。

污水消毒是生活污水和某些工业废水处理系统中杀灭有害的病原微生物的水处理过程。7.1消毒的基本理论消毒的目的：给水处理中的目的是杀灭致病菌，废水处理中消毒的目的是防止致病菌传播。常用消毒方法有：物理法（加热、紫外线等）化学法（投加化学药剂：氯及氯化物、臭氧等）

7.2

液氯消毒液氯消毒是最常用的消毒方法，应用历史最久也最为广泛。

优点：成本低、操作管理方便，有保护性含氯。

缺点：可能产生有害身体健康的副产物，如三卤甲烷。一、基本原理

二、需氯量与加氯量三、加氯消毒法四、加氯点五、接触池

一、氯消毒的基本原理

氯气易溶于水，当氯溶解在清水中时，下列两个反应几乎瞬时发生：Cl2+H2OHOCl+H++Cl-HOClOCl-+H+HOCl，OCl-都具氧化能力，称为自由性（游离）有效氯。消毒的主要有效成分是HOCl。HOCl与OCl-的比例由水中pH值确定，因此pH值影响消毒效果。pH低，HOCl的含量增高，消毒效果较好。不同pH值与水温时的HOCl与OCl-的比例见图。很多地表水源含有一定的氨氮，氯加入这种水中后发生如下反应：Cl2水解产生的HOCl与NH3化合生成胺，其成分视水的pH值及Cl2和氨含量的比值等而定。Cl2+H2O

HOCl+HClNH3+HOCl

NH2Cl+H2O

NH3+2HOCl

NHCl2+2H2ONH3+3HOCl

NCl3+3H2O各种产物的特性见下表。

因此，氯消毒可分为两大类：自由性氯消毒和化合性氯消毒。游离性（自由性）氯：指水中HOCl与OCl-所含的氯总量。化合性氯：指氯胺中所含氯的总量。自由性氯的消毒效能比化合性氯要高得多，但化合性氯持续消毒效果好。

折点加氯法需氯量：用于杀死细菌及氧化有机物、无机还原性物质消耗的氯量。余氯：氯加入水中后，一部分被能与氯化合的杂质消耗掉，剩余部分称为余氯。与自由性氯和化合性氯对应的分别称为自由性余氯和化合性余氯。

加氯量：等于需氯量与余氯量的总和。一般应通过需氯量试验确定，试验结果可表示如图。我国饮用水标准规定出厂水：

接触30min后游离性余氯≥0.3mg/L管网末梢游离性余氯≥0.05~0.1mg/L

图中有2线、3点、4区，分别介绍如下。1、2线

线：加氯量等于余氯量，表示水中无杂质时的情况。

线：余氯量曲线，表示氯与水中杂质化合的情况。2、3点4区b线上的三点：A、B、C将b线分为四个区：1区：氯与水中还原性物质作用，余氯量为0；虽也杀死一些细菌，但消毒效果不可靠（0A）2区：氯与氨开始化合，有化合性余氯，具有一定的消毒效果但氯为化合性氯，其主要成分为一氯胺（AH），H点为峰点。

3区：仍然为化合性余氯，随加氯量增加发生如下反应：

2NH2Cl+HOCl

N2+3HCl+H2O使余氯减少，最后到最低点B（折点）（H

B）4区：折点B后进入4区，此时余氯量上升。从点后投加的氯完全以自由性余氯存在，消毒效果最好。

加氯点的确定1、完全为了消毒，在过滤后加入；考虑混合，在滤池出水管中加入2、可与混凝剂同时投加，利用接触池作为反应池3、所有处理设备前投加，称为预氯化（去除藻类等）4、管网及泵站前投加，中途氯化法

加氯设备、加氯间和氯库

加氯机：转子加氯机，自动加氯机需配以相应的自动检测与控制设备。加氯间：可以和氯库合建，是安置加氯设备的操作间氯库：是储备氯瓶的仓库。加氯间与氯库应有通风、照明、防火、保温、报警、事故处理等措施。氯化消毒副产物氯消毒的副产物主要有三卤甲烷（THMs）,即一氯二溴甲烷、三氯甲烷、二氯一溴甲烷、三溴甲烷等；卤代乙酸（HAAs）：一共五种（一氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、一溴乙酸、二溴乙酸）；卤氧化物、卤代乙腈（HANs）和直接致诱变化合物。

副产物控制技术：1、替换传统消毒剂；2、去除饮用水消毒副产物前体物质；3、去除消毒副产物。7.3其他消毒方法一、氯铵消毒优点:水中含有有机物和酚时，氯氨消毒不会产生氯臭和氯酚臭，同时可

大大减小THMS的可能性；能保持水中余氯较久，适用于供水管网较长的情况。缺点:作用缓慢，杀菌能力比自由氯弱。单独使用的情况较少。操作方法:人工投加氨可以是液氨、硫酸氨或氯化氨。氯和氨的投加量视水质不同而有所不同。一般采用氯：氨＝3：1～6：1

采用氯氨消毒时，一般先加氨，再加氯。这样就可以减小氯臭，但有资料认为，氯和氨同时投加比先加氨后加氯，可减少有毒副产物（如三卤甲烷、卤乙酸等）的生成。二、臭氧消毒消毒特点1.作用既是氧化剂，又是消毒剂，在水中投入臭氧进行消毒或氧化通称臭氧化。2.臭氧消毒的特点主要靠·OH的作用，它的氧化作用极强（E0＝3.06V）。但作为消毒剂，由于臭氧在水中不稳定，易散失，因此在O3消毒之后，往往需要投加少量的氯等以维持水中剩余消毒剂。臭氧消毒的副产物比氯消毒时少，但也有可能产生三卤甲烷，溴酸盐等副产物，此外臭氧消毒的生产设备复杂，投资较大，电耗也较高，目前我国很少应用。三、二氧化氯消毒1.特性：二氧化氯（ClO2）在常温下是一种黄绿色气体，极不稳定，气态和液态CLO2均易爆炸。故必须以水溶液的形式现场制取。2、作用机理ClO2既是消毒剂又是氧化能力很强的氧化剂，对细菌的细胞具有较强的吸附和穿透能力，能有效地破坏细菌内含巯基地酶；消毒能力比氯强。

3、特点（1）不会与水中有机物作用生成三卤甲烷,不会生成氯酚。（2）ClO2余量能在管网中保持很长的时间，即衰减速度比氯慢。（3）ClO2不水解，消毒受PH影响较小。（4）作为氧化剂，能去除或降低水的色、嗅及铁、锰、酚等物质。（5）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。因此，美国对水的剩余ClO2和ClO2－的总量规定不超过1.0mg/L。欧洲一些国家有自己的一些规定，但目前我国还没有规定四、漂白粉和次氯酸钠消毒次氯酸钠和漂白粉消毒通常用于小型水厂。次氯酸钠也是强氧化剂和消毒剂，但消毒效果