污水的化學(xué)處理消毒

污水的化學(xué)處理消毒第1頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月第2頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月一、概述將水體中的病原微生物(pathogenicorganisms)滅活，使之減少到可以接受的程度。人體內(nèi)致病微生物主要包括：病菌(bacteria)、原生動物胞囊（protozoanoocystsandcysts）、病毒（viruses）（如傳染性肝炎病毒、腦膜炎病毒）等。消毒與滅菌(sterilization)不同：滅菌是消滅所有活的生物。

第3頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月給水處理中為了控制病原菌，對水中的細菌總數(shù)及大腸桿菌數(shù)均有要求，因此往往在過濾出水后進行消毒處理。此外，夏季高溫時節(jié)對城市污水處理廠的二級處理出水也需要進行消毒處理，以防止水中致病菌的傳播。醫(yī)院污水處理中，最終出水進行消毒是必不可少的步驟。生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準中所規(guī)定的細菌學(xué)指標(biāo)：（1）細菌總數(shù)≤100CFU/mL；（2）總大腸菌群，每100mL水樣中不得檢出；（3）糞大腸菌群，每100mL水樣中不得檢出。

第4頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月二、消毒的方法

1、氯化消毒（chlorinedisinfection）應(yīng)用最廣泛，用于給水、游泳池及各種污水處理。但由于其取代作用，易形成消毒副產(chǎn)物（DBP）。適用于后消毒，而不適用于預(yù)氯化（氧化）處理。

2、臭氧消毒（ozonedisinfection）具有很強的殺菌作用，為氯的數(shù)百倍。具有極強的氧化能力，一般不產(chǎn)生DBP。

3、二氧化氯消毒（dioxidechlorine）一種良好的消毒劑，殺菌力為氯的數(shù)十倍。需現(xiàn)場制備。消毒DBP有一定危害，投量不宜過高。

4、紫外線消毒（UV）第5頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月三、消毒效率的影響因素

消毒的實際效果受諸多因素影響，在工程設(shè)計和運行管理中，應(yīng)主要考慮水質(zhì)特征、消毒劑的種類與濃度、工藝操作條件等方面的影響。第6頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月1.水質(zhì)特征

水質(zhì)特征對消毒的影響可分為水的生物學(xué)性質(zhì)和水中所含干擾物質(zhì)性質(zhì)兩類因素。水的生物學(xué)性質(zhì)主要指殘余在水中的致病微生物的濃度、種類及存在形態(tài)。（1）致病微生物的濃度越高，達到預(yù)定的排放生物學(xué)指標(biāo)就越困難。（2）水中致病微生物的種類不同，消毒的難易程度也不一樣：①病毒比細菌較難殺滅，有芽孢的細菌比無芽孢的細菌較難殺滅（廢水中的致病菌多為無芽孢）；②單個游離細菌易殺滅，成團形態(tài)菌體內(nèi)部的細菌因外層菌體的保護作用而難以被殺滅。第7頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

水中所含干擾物質(zhì)主要指殘余在水中的COD、BOD5、SS、某些還原性物質(zhì)、氨、氮化合物等。（1）當(dāng)有機物及還原性物質(zhì)存在時，所投加的有效氯被這些干擾物質(zhì)所攝取，并被消耗在與之發(fā)生的氧化反應(yīng)中，致使作用到消毒對象上的藥劑濃度大為降低：①氨氮與氯充分接觸后可很快與之發(fā)生反應(yīng)，使氯的殺菌強度降低，但可維持氯殺菌的持久性；②有機氮化合物與氯的反應(yīng)則較為復(fù)雜，并會導(dǎo)致水中剩余氯含量的不穩(wěn)定；③水中的懸浮物能屏蔽菌體，使消毒劑難于對之發(fā)生有效的作用。（2）水中有機物與氯反應(yīng)形成的有機氯化物不但消毒能力很低，并且對水生生物有毒害作用，部分反應(yīng)產(chǎn)物具有致畸、致突變、致癌性。第8頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月2.消毒劑的種類與濃度（1）不同種類的消毒劑具有不同的消毒效應(yīng)：①氯的殺菌效果較好，且能維持較長久的殺菌作用，但對病毒的作用較差；②臭氧對細菌、病毒等具有強烈的殺傷能力，但其消毒作用缺乏持久性；③銅離子的殺藻作用突出，但殺菌作用有限。（2）消毒劑的濃度愈高，其殺菌效果通常越好，但運行費用隨之增加。第9頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月3.PH值

PH值對消毒效率的影響表現(xiàn)在對消毒劑的離解速度及產(chǎn)物中的有效消毒成份的影響，這在氯化消毒中尤為明顯。

比如，就細菌自身而言，通常在中性或微堿性水中有較強的抵抗力，而在偏酸性水中的抵抗力則較弱。第10頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月4.水溫

藥劑消毒作用的實質(zhì)是藥劑與微生物體內(nèi)某些物質(zhì)間的化學(xué)反應(yīng)，而化學(xué)反應(yīng)速度與溫度密切相關(guān)。通常，消毒的反應(yīng)速度隨溫度的升高而增加。第11頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月5.藥劑和水之間的混合程度與接觸時間

消毒劑作用于微生物個體的前提條件是與水充分混合，因而實現(xiàn)藥劑—水快速充分混合是保證消毒效果，提高殺菌效率的重要舉措。此外，適度增加接觸反應(yīng)時間，亦可提高對致病微生物的殺滅率。第12頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）氯化消毒1.氯系消毒劑的種類及性能

氯系消毒劑的種類包括液氯、漂白粉、漂白粉精、次氯酸鈉、氯胺等。第13頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月2.液氯消毒介紹（1）原理

a)水中無氨

Cl2+H2O＝HClO+H++Cl-HClO＝ClO-+H+HClO：電中性，分子小，氧化劑，殺菌效果好。

由于分子小，容易擴散到帶負電的細菌表面，穿透細胞壁滲入到細菌內(nèi)部，進而與細菌的酶系統(tǒng)發(fā)生不可逆的氧化反應(yīng)。

ClO-：帶負電，殺菌效果弱。第14頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月b)水中有氨NH3+HOClNH2Cl+H2ONH2Cl+HOClNHCl2+H2ONHCl2+HOClNCl3+H2O其比例與pH有關(guān)。

pH>9，一氯胺占優(yōu)勢

pH為7時，一氯胺和二氯胺同時存在

pH<6.5時，二氯胺

pH<4.5三氯胺名稱存在時的pH值消毒作用氣味NH2Cl一氯胺5~8.5有作用，安全性有效氯輕微NHCl2二氯胺5~8.5作用較強有臭味NCl3三氯胺<4.4作用極差，不溶于水臭味嚴重氯胺的特性第15頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）加氯量的確定水中加氯量包括需氯量和剩余氯量。需氯量是指用于達到指定的消毒指標(biāo)（如大腸菌指標(biāo)）以及氯化水中所含的有機物和還原性物質(zhì)等所需的有效氯量。余氯是指為抑制水中殘存的細菌再度繁殖，尚在水中需維持的少量殘余有效氯量。根據(jù)水中余氯的類型可分為兩種：自由余氯法和化合性余氯法。

第16頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月不同情況下的加氯曲線

①如水中無微生物、有機物和還原性物質(zhì)時，則需氯量為零，加氯量等于剩余氯量，如圖所示的虛線，該線與坐標(biāo)軸成45°角。加氯量與余氯關(guān)系

②如水中有機物較少，而且主要不是游離氨和含氮化合物時，需氯量為OM，加氯量不等于剩余氯量，余氯如圖所示的實線。第17頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

③如水中有機物主要是氨和氮化合物含量較少時（＜0.3mg/L），情況比較復(fù)雜。第18頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月第19頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

折點加氯法：指加氯量超過折點需要時的氯化消毒操作。①試驗測定加氯曲線；②確定C點加氯量，考慮余氯量；③無試驗條件（資料）時，對于已過濾的地面水或地下水，加氯量取1.0~1.5mg/l；未過濾的地面水或地下水，加氯量取1.5~2.5mg/l。對于生活污水，一級處理時20~30mg/l，二級處理時5~10mg/l。第20頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

④如水中有機物主要是氨和氮化合物含量較多時（>0.5mg/L）,按峰點以前的加氯量投加，使水中的余氯以氯胺形式存在?；闲杂嗦确ㄏ舅俣染徛杀３州^長時間，有利保證管網(wǎng)未梢的余氯量（尤其是當(dāng)清水池大或給水管網(wǎng)比較長時）。第21頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月思考:什么是自由余氯法?什么是化合性余氯法?第22頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月加氯量（1）加氯量超過折點需要量時稱為折點加氯法。（2）當(dāng)水中氨含量較少時（＜0.3mg/L），加氯量控制在折點以后；反之（＞0.5mg/L），則控制在折點以前。（3）原水游離氨在0.3~0.5mg/L范圍內(nèi)，投氯量難以掌握。（4）化合物性余氯（氯胺中氯的含量）的消毒仍依靠HOCl。（Why？）（5）經(jīng)處理后，水中所剩余的氯量為余氯。我國生活飲用水水質(zhì)量標(biāo)準規(guī)定：在與水接觸30min后，水中的自由性余氯不得低于0.3mg/L，管網(wǎng)末稍不低于0.05mg/L。第23頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）加氯點的選擇

①飲用水：濾后加氯或工藝最后一步加氯；②預(yù)氯化：混凝之前；③管網(wǎng)：管網(wǎng)中加氯。給水處理通常在過濾后投加（在濾池與清水池之間的管路上）；當(dāng)原水含有較多有機物（如藻類）時，可增加預(yù)氯化（但其功能主要不是消毒）；當(dāng)輸水管線很長而難以保證余氯時，需要進行中途補充加氯（中途泵站或水庫）。污水處理通常作為最后一道處理工序（單元）。采用季節(jié)性加氯消毒，但自SARS之后，要求嚴格消毒。第24頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月（4）投氯設(shè)備、加氯間和氯庫

加氯間和氯庫位置除了靠近投氯點外，還應(yīng)位于主導(dǎo)風(fēng)向下游，且需與經(jīng)常有人值班的車間隔開。加氯間及氯庫內(nèi)需設(shè)置一系列的安全報警、事故處理等措施。建筑上的通風(fēng)，照明、防火、保溫應(yīng)特別注意。規(guī)范中還有一些具體的規(guī)定和要求。第25頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月第26頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月加氯接觸池第27頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月3.二氧化氯消毒介紹第28頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月作用機理ClO2與微生物接觸時，通過如下過程滅活微生物:具有光譜性：不僅對一般的細菌具有滅活作用，對大腸桿菌、異養(yǎng)菌、硫酸鹽還原菌、肝炎病毒、賈第蟲孢囊等均具有很好的滅活作用。第29頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月特點：1、優(yōu)于氯的消毒效果

pH為6.5時，氯的效果優(yōu)于，而隨pH的提高為8.5時，ClO2的效果迅速超過Cl2。當(dāng)pH8.5時，達到99%的E.Coli滅菌率所需的投量僅為0.25mg/L和15s的接觸時間，而氯則需要0.75mg/L。2、基本消除DBP的產(chǎn)生其消毒副產(chǎn)物主要為少量低分子量的乙醛和羧酸。3、處理成本低于臭氧第30頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）臭氧消毒1.臭氧消毒的原理

O3→O2+[O][O]氧化能力極強，對各類細菌、病毒都可以產(chǎn)生很強的殺滅作用。其消毒機理的實質(zhì)是氧化作用，即臭氧與致病微生物擴散接觸后，借助于自身所具有的強氧化性，破壞和氧化細胞膜、細胞質(zhì)、酶系統(tǒng)及核酸，從而使細菌和病毒被殺滅。第31頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月2.臭氧消毒的特點

（1）優(yōu)點：①作為優(yōu)良的氧化劑和殺菌劑，臭氧的殺菌作用快、效率高，所需的濃度也較低，且可殺滅抗氯性強的病毒和芽孢；②臭氧消毒效用受PH值、水溫及干擾物質(zhì)的影響較小；③可同時實現(xiàn)消毒、脫色、除味、除臭、氧化破壞水中污染物、增加水的溶解氧等多種功能，有效改善出水水質(zhì)；④不會產(chǎn)生三鹵甲烷等副產(chǎn)物，也不存在殘留導(dǎo)致出現(xiàn)二次污染的問題。

（2）缺點：①設(shè)備投資及運行費用高；②臭氧發(fā)生器及投配裝置較復(fù)雜，管理維護水平要求較高；③臭氧不具備持久的殺菌作用，消毒后尚需投加少量消毒藥劑，以維持水中所需要的余氯量。第32頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月3.臭氧的制備與投放臭氧是在現(xiàn)場利用空氣或純氧通過臭氧發(fā)生器高壓放電產(chǎn)生的。由空氣制得的臭氧化氣體中的臭氧含量一般在2%（重量比）左右。以純氧作為氣源時，臭氧生產(chǎn)系統(tǒng)應(yīng)包括純氧制取設(shè)備，所產(chǎn)生的是純氧/臭氧混合氣體，其中臭氧含量約達6%（重量比）。由臭氧發(fā)生器出來的臭氧化氣體進入接觸池與待處理水