第10章消毒概述.doc

第章 消毒本章提要：介绍氯消毒，臭氧消毒、紫外线消毒。是通过本章重点：。本章难点：。10.1 概述 水中微生物往往会粘附在悬浮颗粒上，给水处理中的混凝沉淀和过滤在去除悬浮物、降低水的浊度的同时，也去除了大部分微生物。为防止饮用水传播疾病消毒必不可少，它是用水安全卫生的最后保障。消毒并非把水中微生物全部消灭，要消除水中致病微生物包括病菌、病毒及原生动物胞囊等。水的消毒方法多，包括氯消毒，臭氧消毒、紫外线消毒及某些重金属离子消毒等。氯消毒历史经济有效使用方便应用广泛消毒方法。自20世纪70年代发现受污染原水经氯消毒后会产生三卤甲烷等有害健康的消毒副产物，便重视其它消毒方法消毒剂的研近年二氧化氯消毒日益重视但消毒副产物的前物氯消毒仍是安全、有效经济的消毒方法除氯以外其它各种消毒剂的副产物以及残留于水中的消毒剂本身对人体健康的影响，仍需深入研究。10.2 氯消毒10.2.1 氯的性质 氯气是一种有刺激性黄色气体，密度为3.2kg／m3，极易被压缩成琥珀色的液氯。液氯密度为1460kg/m3（0℃，0.1MPa）常温常压下，液氯极易化，沸点为34.5℃。1kg液氯可气化成0.31m3氯气。液氯气化时需要吸热（约2900J/kg），常采用淋水管喷水。 氯气与水接触发生歧化反应，生成盐酸和次氯酸次氯酸是弱酸，在水中能发生离解：Cl2+H2O→HOCl+HCl HOCl→H++OCl- 上述反应受温度和pH值的影响，HOCl与OCl的相对比例取决于温度和pH值。其平衡常数为=[H+][OCl-]/[HOCl] 10.2.2 氯消毒过程 氯消毒机理 一般认为，氯消毒过程中起消毒作用主要是次氯酸HOCl，当HOCl分子到达细菌内部时，与机体发生氧化作用而使细菌死亡。虽然OCl也具有氧化性，由于静电斥力难于接近带负电的细菌，消毒作用有限。生产实践表明，pH值越低则消毒作用越强，明HOCl是起消毒作用的主要成分。 多受污染的水源中含有一定的氨氮，加氯后会如下反应： NH3+HOCl→NH2C1+H2O NH2C1+HOCl→NHCl2+H2ONHCl2+HOCl→NCl3+H2O 因此，在水中同时存在次氯酸(HOCl)、一氯胺(NH2C1)、二氯胺(NHC2)和三氯胺(NCl3)，反应的平衡状态以及比例取决于氯与氨的相对浓度、pH值和温度。 在不同比例的混合物中，其消毒效果不同的说，消毒的主要作来自于次氯酸，氯胺的消毒作用来自于上述反应中维持平衡所不断释放出来的次氯酸因此，氯胺的消毒效果而持续。有实验证明，用氯消毒，5min内可灭菌99%以上相同条件下，用氯胺时，5min内仅达60%，要将水与氯胺的接触时间延长到十几小时，才能达到99%的灭菌效果。当水中所含的氯以氯胺的形式存在时，称为化合性氯氯消毒分为自由性氯消毒和化合性氯消毒两大类。自由性氯的消毒效果比化合性氯高得多，化合性氯持续消毒效果好。 折点加氯法 加氯量可分为需氯量和余氯两部分。需氯量指用于灭活水中微生物、氧化有机物和无机还原性物质等所消耗氯。当水中余氯为游离性余氯时，消毒过程迅速，并能同时除臭和脱色，但有氯味残留；当余氯为化合性氯时，消毒作用缓慢持久，氯味较轻。加氯量与剩余氯量间的关系如下： 水中不存在消耗氯的微生物、有机物和还原性物质，所有加入水中氯都不被消耗，即加氯量等于剩余氯量。如图10－1中的虚线①。天然水中存在微生物、有机物以及还原性无机物。氯后，部分氯被消耗（即需氯量），氯的投加减去消耗量即得到余氯如图10－1中的实线②。在生产中，水往往含有大量可与氯反应的物质使加氯量、余氯的关系变得非常复杂。为了控制加氯量，在生产中需要测量曲线②，特别是当水中含有氨和氮化合物时图10－2当起始的需量OA满足以后，随着加氯量增加，剩余氯也增加（曲线AH段），超过H点加氯量后，虽然加氯量增加，余氯量反而下降，如HB段，H点称为峰 图10－1 加氯量与余氯量的关系 图10－2 折点加氯示意图 点。此随着加氯量的增加，余氯量又上升，如BC段，B点称为折点。AHBC与斜虚线间的纵坐标b值表示需氯量；曲线AHBC的纵坐标值a表示余氯量。曲线可分为个区域： 在第一区域，即OA段，表示水中杂质把氯耗尽，余氯量为零，需氯量为b1，这时消毒效果不能保证。在第二区域，即曲线AH。加氯后，氯与氨反应，有余氯存在，所以有一定消毒效果，但余氯为化合性氯，其主要成分为一氯胺。在第三区域，即HB段，仍然产生化合性余氯，加氯量继续增加，发生下列氧化还原反应 2NH2Cl+HOCl→N2↑+3HCl+H2O反应结果使氯胺氧化成一些不起消毒作用化合物，余氯反而逐渐减少，最后到达折点B。 第四区域，即曲线BC段。至此，消耗氯的物质已经基本反应完全，余氯基本为游离性余氯该区消毒效果最好。 从整个曲线看，到达峰点H时，