饮用水消毒技术.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020/8/6 Thursday,#,2026/11/11,饮用水消毒技术,水传疾病病原体,11/11/2026,2,水传疾病病原体,11/11/2026,3,水传疾病病原体,11/11/2026,4,1946-1980年美国水传疾病暴发统计,11/11/2026,5,1971-1985年美国给水系统水传疾病暴发统计,11/11/2026,6,为了保障人民的身体健康，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,。,11/11/2026,7,作用：消除水中致病微生物的致病作用,保证人民身体健康。,方法：氯及氯化物消毒，臭氧消毒、紫外线消毒及某些重金属离子消毒等。,11/11/2026,8,生活饮用水卫生标准GB5749-2006,细菌总数不超过100MPN或CFU/mL，总大肠菌群每100 mL水样中不得检出，耐热大肠菌群每100 mL水样中不得检出。大肠埃希氏菌每100 mL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，小于4mg/L，管网末梢水应不低于0.05mg/L（适用于加氯消毒）。,中国消毒水质标准,11/11/2026,9,18.1 氯消毒,特点：杀菌能力强，又持续杀菌能力，应用广泛，技术成熟，消毒系统和运行费用低廉。,18.1.1 氯消毒原理,（一）原水中不含氨氮,氯易溶于水（20和98 kPa时，溶解度为7160 mg/L）。当氯溶解在清水中时，下列两个反应几乎同时发生：,11/11/2026,10,表1 不同温度下次氯酸离解平衡常数,温 度(),0,5,10,15,20,25,K,1,10,-8,(mol/L),2.0,2.3,2.6,3.0,3.3,3.7,11/11/2026,11,水中HOCl与OCl,-,的相对比例取决于,温度和pH值,。,11/11/2026,12,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,。,氯消毒原理,11/11/2026,13,(二)当水中有氨存在时，会发生如下反应：,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：,Cl,2,+H,2,O,HOCl+HCl,NH,3,+HOCl,NH,2,Cl+H,2,O NH,2,Cl+HOCl,NHCl,2,+H,2,O NHCl,2,+HOCl,NCl,3,+H,2,O,反应后，HOCl、一氯胺、二氯胺、三氯胺的含量与,其,比例取决于氯、氨的相对浓度、pH值和温度。,PH9，一氯氨占优势 PH=7时，一氯氨和二氯氨同时存在 PH6.5时，二氯氨占优势 PH4.5 三氯氨占优势,11/11/2026,14,氯氨的消毒也是依靠HOCl，只有HOCl消耗得差不多时，反应才会向左移动。继续产生消毒所需的HOCl。因此，采用氯氨消毒需要较长的接触时间。,水中所含的氯以氯胺存在时，称为化合性余氯。,HOCl和OCl,-,都有氧化能力，称为自由氯。,自由性余氯比化合性余氯消毒效果要高的多。,在三种氯氨中，二氯氨消毒效果最好。但有嗅味。三氯氨消毒作用极差，且有恶嗅味。,11/11/2026,15,当水中存在氯氨或同时向水中投加氯氨时，消毒作用较缓慢，需要较长的接触时间。根据实验结果，用氯消毒，5分钟内可杀灭细菌达99%以上；用氯氨消毒时，相同条件下，5分钟内仅达60%，接触时间延长到十几小时，才能达到99%以上的灭菌效果。,11/11/2026,16,18.1.2 加氯量,加氯量需氯量余氯量,需氯量：,指用于灭活水中微生物、氧化有机物和还原性物质等所消耗的部分。,余氯：,为了抑制水中残余病原微生物的再度繁殖，管网中尚需维持少量剩余氯。包括,自由性余氯,和,化合性余氯,。,我国要求：出厂水自由性余氯0.3mg/L;,出厂水化合性余氯0.53.0mg/L,管网末梢自由性余氯0.05mg/L,自由性余氯：,Cl,2,、HOCl、OCl,-,化合性余氯：,NH,2,Cl、NHCl,2,、NCl,3,11/11/2026,17,加氯量与余氯量的关系,无耗氯物质,加氯量=余氯量,有耗氯物质，但无氨氮化合物,需氯量满足后，随着加氯量的增加，余氯量增加。,a1,a,2,b,2,a:余氯量,b:需氯量,11/11/2026,18,（1）水中有机物与氯作用的速度不同，在测定余氯时，部分有机物尚在与氯作用中。,（2）水中部分余氯会自动分解，如次氯酸受水中某些杂质或光线的作用，产生如下催化分解：,2HOCl2HCl+O,2,曲线2与横坐标交角小于45原因,11/11/2026,19,当水中有机物主要是氨氮化合物时,第一区：OA段，投加的氯都被水中有机物消耗掉了，余氯量为零。,第二区：AH段，氯与氨反应，有化合性余氯存在（主要是NH,2,Cl），故有一定消毒效果。第三区：HB段，继续产生化合性余氯，并且随着加氯量增加，发生下列反应：2NH,2,Cl+HOClN,2,+3HCl+H,2,O 余氯量反而减少，最后到达B点。第四区：水中已没有消耗氯的物质，出现自由性余氯。此段效果最好。,11/11/2026,20,11/11/2026,21,3.折点氯化,折点氯化加氯量超过折点B点所需氯量。（可降低色度，去除臭味，降低有机物含量，提高混凝效果。）,生产实践经验表明,原水游离氨0.5mg/l：加氯量控制在峰点前,原水游离氨0.30.5mg/l之间，难掌握。,缺乏实验资料的情况下,地面水混凝沉淀过滤，或清洁地下水，1.01.5mg/l,地面水混凝沉淀 1.52.5mg/l,11/11/2026,22,18.1.3 加氯点,1.滤后氯化,在滤池出水口、清水池进口处、滤池至清水池管道上。,适用：原水水质较好，处理后水中有机物、细菌大部分被去除，加氯量很少，满足余氯要求。,2.滤前氯化或预氯化,在投加混凝剂的同时投加氯（助凝剂）。,有以下作用：,氧化有机物，高色度水，提高混凝效果,FeSO,4,，加Cl,2,，氧化成三价Fe，促进凝聚作用,防止构筑物内孳生青苔，延长氯胺消毒的接触时间，使加氯量维持在AH段，节省加氯量。,3.中途补充加氯,管网长时，管网末梢余氯难于保证时，需要中途加氯，还可防止水厂出水余氯过高,。,11/11/2026,23,18.1.4 加氯设备、加氯间和氯库,1.加氯机：作用是安全准确地将来自氯瓶中的氯输送到加氯点。有手动加氯机和自动加氯机。,加氯机的台数：至少两台，分别由两根加氯管线通至加氯点，互为备用。,加氯机的台数按最大加氯量计算，每台加氯机的设计加氯量为25%75%投加范围，但备用不少于1台。,加氯管：氯气管一般为紫铜管、无缝钢管和塑料管,液氯管塑料管、ABS、UPVC,11/11/2026,24,2.氯瓶,是一种钢制的承压容器。,干燥的气体和液氯的化学活动性很小，没有腐蚀性，但遇水或受潮化学活动性增强，会严重腐蚀金属，因此，必须严格防止水或潮气进入钢瓶，,液氯气化时，要吸收大量的热，生产上常用自来水浇洒在氯瓶的外壳上以供给热量。,氯气有毒，运行时要防止漏气。,立式氯瓶使用时要竖放，出氯口在上。卧式氯瓶有两个出氯口，使用时务必要放得使两个出氯口的连线垂直于水平面，上面一个出氯口为气态氯，并注意将上面出氯口与加滤机相连接。,11/11/2026,25,3.,加氯间：可以和氯库合建，是安置加氯设备的操作间。,加氯间的位置：位于主导风向下风向，与经常有人值班的车间保持2030m以上距离，并尽量靠近加氯点。,安全措施：采用机械通风，换气量8-12次/h,与任何工作间隔开,加氯间门朝外开，并单独开门,加氯间内设事故坑，坑内有石灰水,加氯间外备有防毒面具、抢修设备和医用材料、门口有紧急喷水软管。,4.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。,11/11/2026,26,18.2,其它消毒方法,18.2.1 二氧化氯消毒,性质：,二氧化氯（ClO,2,）在常温常压下是一种黄绿色气体。具有与氯相似的刺激性气味，沸点11，凝固点-59，极不稳定，气态和液态ClO,2,均易爆炸。ClO,2,易溶于水，其溶解度约为氯的5倍。ClO,2,水溶液的颜色随浓度增加而由黄绿色转为橙色。与氯气不同，它在水中不水解，也不聚合，在pH2-9范围内以一种溶解的气体存在，具有一定的挥发性。,制备：,（1）用亚氯酸钠（NaClO,2,）和氯（Cl,2,）制取,11/11/2026,27,（2）用酸与亚氯酸钠反应制取,3、作用机理,ClO,2,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（qiu，-SH）基的酶；可快速控制微生物蛋白质的合成，强行掠夺电子，使之成为失去活性和改变性质的物质，从而达到消毒灭菌和除臭的目的，故二氧化氯对细菌、病毒等有很强的灭活能力。,11/11/2026,28,由于细菌、病毒、真菌都是单细胞的低级生物，,其酶系分布于膜表面，易受到二氧化氯的攻击而失,活。人和动物细胞，酶系藏于细胞器之中而受到保,护系统的保护，二氧化氯难以和酶直接接触，即使,二氧化氯能透过细胞膜，也很快被细胞内保护系统,提供的电子使二氧化氯得到电子而失去氧化功能，,从而避免了二氧化氯对酶系的攻击破坏。这里明确,地揭示了二氧化氯对微生物的广谱高效杀菌作用，,而对人和动物却是安全无害的。,11/11/2026,29,消毒能力比氯强，故在相同条件下，投加量比Cl,2,少；,ClO,2,余量能在管网中保持很长时间，即衰减速度比Cl,2,慢；,由于ClO,2,不水解，故消毒效果受水的pH值影响极小。,作为氧化剂，能去除或降低水的色、嗅及铁、锰、酚等物质。,ClO,2,在水中不与有机物发生反应,形成三氯甲烷等致癌物。,ClO,2,不与水中氨发生反应生成氯氨,因此高氨氮水的杀菌能力强。,ClO,2,本身和副产物ClO,2,-,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。,4、特点,11/11/2026,30,18.2.2 氯胺消毒,1特点,优点：水中含有机物和酚时，不产生氯臭和氯酚味，,大大地减少三卤甲烷THM的可能，保持水中余氯较久，,适用管网较长。,缺点：消毒作用慢，杀菌能力比氯气弱,2人工加氨：液氨、硫酸铵、氯化铵,氯：氨3：16：1,3投加顺序,先加氨，再加氯减少臭味,先加氯，再加氨维持余氯,11/11/2026,31,18.2.3 漂白粉消毒,漂白粉由氯气和石灰加工而成，分子式为CaOCl2，有效氯为30%，为白色粉末，有氯的气味，易受光、热和潮气作用而分解使有效氯降低，必须放在阴凉干燥和通风良好的地方，漂白粉投入水中生成次氯酸，与氯消毒的机理相同。,漂白粉一般应用于小水厂或临时性给水。,1.8.2.4 次氯酸钠消毒,次氯酸钠用电解食盐水制的。,次氯酸钠也是强氧化剂和消毒剂，但消毒效果不及氯。,由于次氯酸钠易分解，故通常采用发生器现场制取，就地投加，不易储运。适用于小型水厂。,11/11/2026,32,18.2.5 臭氧消毒,1.特性,臭氧是氧的同素异形体，由三个氧原子组成，纯净的O,3,在常温常压下呈淡蓝色、强烈的刺激性气体，密度为空气的1.657倍，易溶于水。O3在水中的溶解度是氧的10倍。O,3,在水中极不稳定，常温常压下会慢慢分解为O,2,，同时释放大量的热。当浓度大于25%时，很容易爆炸。,2.制备,臭氧发生器，在现场用空气或纯氧通过臭氧发生器高压放电产生。,11/11/2026,33,3.作用机理,臭氧与有机物间的作用主要有两种途径：一种,是臭氧分子与有机物间的直接 氧化作用，它是缓慢,且明显选择性的反应；另一种是臭氧被分解后产生的,羟基自由基,OH，间接地与水中有机物作用，这一反应,相当快，且没有选择性。因此臭氧的氧化,主要靠OH,的作用。,4.臭氧消毒的特点,（1）臭氧的消毒效果好，优于二氧化氯和氯，而致突,变性小于二氧化氯和氯。,（2）臭氧在水中不稳定，易散失，不能维持管网的,持续杀菌能力，因此在O,3,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。,（3）臭氧消毒的副产物比氯消毒时少，但也有可能产生,溴酸盐等副产物,（4）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。,11/11/2026,34,