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给水中的消毒处理
作者:佚名    信息中心来源:不详    点击数:    更新时间:2007-7-22    【字体:
为了使水质符合细菌学标准,水经过滤后还必须消毒。某些地下水可不经净化处理,但通常仍需消毒。  饮水消毒剂的选择,应考虑以下因素:①杀灭病原体的效果;②控制和监测的难易;③剩余消毒剂的有无;④对水的感官性状的影响;⑤副产物对健康的影响,以及预防或消除的可能性;⑥经济技术上的可行性。bkU中国建筑网  美国安全饮水委员会通过对12种消毒剂的评价后指出:氯、臭氧、二氧化氯和氯胺,是可供公共给水选择的消毒剂;紫外线只适用于单位供水。 bkU中国建筑网  为了方便叙述,以下将氯胺消毒放在氯消毒项下一并介绍。 bkU中国建筑网  1.氯化消毒(氯消毒)  氯在常温下为黄绿色气体,具强烈刺激性及特殊臭味,氧化能力很强。在6、7个大气压下,可变成液态氯,体积缩小457倍。液态氯灌入钢瓶,有利于贮存和运输。 bkU中国建筑网  除氯外,漂白粉[Ca(ocl)Cl)和漂粉精][Ca(OCl)2]等也能用于消毒。含氯化合物中,氯的价数大于一l者,称为有效氯,具有杀菌作用。漂白粉含有效氯约为30%,漂粉精约含60-70%。 bkU中国建筑网  (1)氯消毒原理:氯溶于水后起下列反应: bkU中国建筑网    C12十H20——HOCl十H+十Cl-。 bkU中国建筑网    HOCl=====H+十Ocl- bkU中国建筑网  漂白粉在水中也能水解成次氯酸,氯的杀菌作用,主要是次氯酸体积小,不荷电,易穿过细胞壁;同时,它又是一种强氧化剂,能损害细胞膜,使蛋白质、RNA和DNA等物质释出,并影响多种酶系统(主要是磷酸葡萄糖脱氢酶的巯基被氧化破坏),从而使细菌死亡。氯对病毒的作用,在于对核酸的致死性损害。上述反应是可逆反应,因而一氯胺和二氯胺的杀菌原理仍是次氯酸的作用,只是在次氯酸被消耗后,反应才向左进行;氯胺本身也有杀菌作用,但需较高的浓度和接触时间。 bkU中国建筑网  (2)影响氯消毒的因素: bkU中国建筑网  ①加氯量和接触时间:加氯量除需满足需氯量外,尚应有一定量的剩余氯。需氯量是指因灭菌、氧化有机物和还原性无机物以及某些氯化反应等所消耗的氯量。所需余氯量的多少,与余氯性质有关。就游离性余氯而言(指HOCl和OCl—),则要求接触30分钟后,有0.3-0.5mg/L余氯;对于化合性余氯(指NH2Cl和NHCl2),要求接触1-2小时后,有1-2mg/L。 bkU中国建筑网  ②水的pH值:次氯酸是弱电解质,其离解程度取决于水温和水的pH值。在0℃和20℃下,不同pH值时HOCl和OCl-的比例。可见,当pH值<6.o时,HOCl接近100%;pH=7.5时,HOCl和Ocl-大致相等;pH>9十,Ocl-接近100%。HOGI的杀菌效率约较Ocl-高80倍。因此,消毒时水的pH值不宜太高。 bkU中国建筑网  用漂白粉消毒时,因同时产生Ca(OH)2,可使pH值升高。故当漂白粉因保存不当或放置过久而使有效氯含量降低时,消毒效果会受影响。 bkU中国建筑网  二氯胺的杀菌效果较一氯胺高,三氯胺则几乎无杀菌作用。它们之间的生成量比例,取决于氨和氯的相对浓度、pH值和温度等因素。一般而言,当pH>7时,一氯胺的生成量较多;pH=7.0时,一氯胺和二氯胺近似相等;pH<6.5时,主要为二氯胺;三氯胺只有当pH<4.4时才存在。因二氯胺很臭,故主要应以一氯胺消毒。 bkU中国建筑网  ③水温:水温高,杀菌效果好。水温每提高10℃,病菌杀灭率约提高2、3倍.bkU中国建筑网  ④水的浑浊度:悬游颗粒对消毒的影响,因颗粒性质、微生物种类而不同。如粘土颗粒吸附微生物后,对消毒效果影响甚小,而粪尿中的细胞碎片、或污水中的有机颗粒与微生物结合后,会使后者获得明显的保护作用。病毒因体积小,表面积大,易被吸附成团,因而颗粒对病毒的保护作用较细菌大。bkU中国建筑网  ⑤水中微生物的种类和数量:不同微生物对氯的耐受性不尽相同。但概括地说,除腺病毒外,肠道病毒对氯的耐受性较肠道病原菌强。bkU中国建筑网  消毒往往不易达到100%的杀灭效果,故常以99%、99.9%或99.99%的效果为参数.由此可见,如消毒前水中细菌过多,则消毒后水中细菌数就不易达到卫生标准的要求。bkU中国建筑网  (3)氯消毒方法:bkU中国建筑网  ①普通氯化消毒:是指水的需氯量较低,且基本无氨,用少量氯即可达到消毒目的的一种消毒法。此法产生的主要是游离性余氯,所需接触时间短,效果可靠。但要求原水污染较轻,且基本无酚类物质(否则会产生氯酚臭);原水为地面水时,往往会使饮用水具有致突变性,以及含有三卤甲烷。bkU中国建筑网  ②氯胺消毒法:本法相当于前述加氯量控制在C点前的消毒,不同的只是人为地加氨(液氨、硫酸铵或氯化铵)。氨与氯的比例应通过试验确定,其范围一般为1:3-1:6。与普通氯化消毒法相比,本法产生的三卤甲烷明显较低;消毒后的饮水,在Ames试验中其致突变性亦较弱;如先加氨后加氯,则可防止氯酚臭;如先加氯,消毒后再加氨,则可使管网末梢余氯得到保证。但本法的消毒作用较弱,故要求的接触时间较长,余氯浓度较高;费用较贵:一氯胺在大肠杆菌回变试验中呈阳性反应。bkU中国建筑网  ③折点消毒法:本法的优点是:消毒效果可靠;能明显降低锰、铁、酚和有机物含量;并具有降低臭味和色度的作用。缺点是耗氯多,并因而有可能产生较多的氯化副产物;需事先求出折点加氯量,且有时折点不明显;会使水的pH过低,故必要时尚需加碱调整。bkU中国建筑网  ④过量氯消毒法:当有机污染严重,或需在短时间内达到消毒目的时,可加过量氯于水中,使余氯达到1-5mg/L。消毒后的水,需用S02、亚硫酸钠或活性炭脱氯。bkU中国建筑网  氯消毒法还可根据加氯点不同而分为预氯化法,后氯化法和中途加氯法。预氯化法是指在混凝沉淀前加氯,其主要目的在于改良混凝沉淀和防止藻类生长。但易生成大量氯化副产物。后氯化法即在滤后水中加氯,它是最常用的氯消毒法。中途加氯又称二次加氯,是在管网中途的加压泵站或贮水池泵站的补充加氯。管道很长时,采用此法既能保证末梢余氯,又不致使水厂附近的管网水含余氯过高。bkU中国建筑网  (4)加氯设备:大中型水厂一般均用液氯。氯的投加设备种类很多,常用的有真空加氯机和转子加氯机。来自氯瓶的氯气首先进入旋风分离器,以分离悬浮杂质;再通过弹簧膜阀、控制阀、转子流量计和中转玻璃罩,以调控和测定加氯量;然后氯气经水射器与压力水混合、溶解,并被输送至加氯点。bkU中国建筑网  小水厂也可用漂白粉消毒。bkU中国建筑网  (5)氯化副产物的防治:概括地说,可采用以下措施:尽可能选择有机前体物含量低的水源;加强混凝沉淀和过滤等净化措施,并防止藻类在此等构筑物内的生长,以降低有机前体物的含量;改善氯化方法,如避免预氯化,采用中途加氯等,以减少氯化副产物的形成;采用颗粒活性炭滤池过滤,以去除氯化副产物。此外,尚可考虑采用其他消毒剂的可能性。bkU中国建筑网  2.二氧化氯消毒;C102是橙黄色气体,在大气压下,液化温度为9.7℃。C102易挥发,遇光又易分解成C10和[o],故需在临用时就地制备。C10:易溶于水,其水溶液在密闭、避光条件下保存于冷处很稳定,如轻度酸化,则更稳定。  C102水溶液常按下列反应制备:bkU中国建筑网  2NaClO2十C12—2C102十2NaCl。为获得满意的产量,氯溶液的加量应较上述反应式大2—3倍。在此条件下,溶液中有大量氯,且尚有以下副反应:bkU中国建筑网    2C102十HOCl十H20—2C103-十2H+十HCl。bkU中国建筑网  为防止氯化副产物的形成,近年来一直在探索无氯的C102制备法;据报道,如用4g/L浓度的氯溶液,并加入适量盐酸(使制得的C102溶液的pH在2、3范围内),然后才让氯与亚氯酸钠反应,则产品中的氯很少,并可获得95%的产量。此法制得C102浓度为6-10g/L,应立即稀释成1g/L。使用时,配成6-8mg/l的操作液。bkU中国建筑网  C102的消毒效果及余氯的稳定性,均较氯高,且不受pH值的影响(9H6、10),不与氨反应,不产生三卤甲烷(有溴离子时除外)和致突变性;C102的氧化能力为氯的2倍,因而对铁、锰、嗅味和色度的去除效果均较氯优。同时;C10s系统和氯化系统在运转上十分类似,因而国外已有不少水厂改用C10:消毒或用于前处理.但clO2消毒的成本较氯和臭氧高。此外,动物实验还揭示:C10 2及其歧化产物ClO2-和C103-均能引起溶血性贫血和变性血红蛋白血症;C102尚具有降低血清甲状腺素的作用。因此,美国规定,水中C10s的最高污染水平为1mg/L;美国水厂协会建议,管网中cl02和C102-的总浓度不应大于0.5mg/L。bkU中国建筑网  3.臭氧消毒  O3是极强的氧化剂。它在水中的溶解度约较02大13倍。O:极不稳定,需在临用时制备,并立即通入水中。bkU中国建筑网  O3用于消毒的投加量一般不大于1mg/L。要求接触时间为10-15分钟;剩余o3为0.4mg/I。bkU中国建筑网  03消毒的优点是:效果较C102和C12好;用量少;接触时间短,pH值在6-8.5范围内均有效;不影响水的感官性状;除水中有溴离子外,不产生三卤甲烷;用于前处理时尚能促进絮凝和澄清,降低混凝剂用量,并因而能减少化学污泥量。缺点是:投资大,消毒费用也较氯和氯胺高;水中O3不稳定,控制和检测O3均需要一定技术;出厂水无剩余O3(O3对水管腐蚀作用强,也不允许有剩余O3),故需使用第二消毒剂,以防止细菌后生长;与有机物、铁和锰反应,可产生微絮凝,使水浊度提高。bkU中国建筑网  4.紫外线消毒  波长200-295nm的紫外线具有杀菌作用,其中以波长254nm的紫外线杀菌作用最强。紫外线光源为高压石英水银灯。用于饮水消毒的设备有两种,即浸入式和水面式,前者消毒效率较高,后者构造简单。利用紫外线消毒时,水的色度和浊度要低,水深最好不超过12cm。bkU中国建筑网  紫外线消毒的接触时间短,效率高,不影响水的嗅味,管理简单;但无持续杀菌作用,成本也较贵。故除单位供水外,未获广泛应用。bkU中国建筑网  (四)水质的特殊处理bkU中国建筑网  1.除臭  因藻类繁殖而产生的臭味,可用C102或CuSO4控制藻类生长;挥发性物质如H2S等产生的臭味,可用曝气法去除;有机污染产生的臭味,可用O3或C102加以处理;原因不明的其他臭味,或用上述方法效果不理想时,可用活性炭吸附处理。bkU中国建筑网  2.除氟  常用方法有:①吸附过滤法:常用吸附滤料有活性氧化铝和磷酸三钙等。以前者为例,其除氟原理是,氟离子与活性氧化铝中的S042-进行交换.该法要求:滤料粒径为0.5-2.5mm;滤层厚700-1000mm;滤速1.5-2.5m/h。当除氟能力降至出水含氟量不符合要求时,可通入2%硫酸铝溶液进行再生。再生时,滤速采用0.6m/h,过滤6-8分钟。②混凝沉淀法:常用硫酸铝或碱性氯化铝作混凝剂。絮凝体吸附氟后经沉淀或过滤除去。本法简单,但投药量约为含氟量的100-200倍,且效果也不如前法。③电渗析法:本法运行管理简单,不仅对去氟有效,还可改善水质,故近年来应用增加,但成本贵。bkU中国建筑网  3.除铁和除锰  地下水中的二价铁、锰,可用接触氧化法(即曝气加过滤)去除。曝气的作用有二:一是增加水中的溶解氧量;二是驱除C02,以提高水的pH(如水的碱度不足,尚需加石灰)。二者都有利于二价铁氧化为三价铁。过滤的作用是:除去由三价铁形成的絮凝体;将尚未氧化的二价铁接触吸附于滤料上,使滤料形成铁质滤膜,后者能对二价铁的氧化起催化作用。所以,只有当滤料经过成熟期后,才有良好的除铁效果。bkU中国建筑网  除锰方法同上。锰质滤膜也具催化作用,能加速二价锰氧化成三价和四价锰。如铁、锰含量不高时,上述方法能同时将它们去除。但如二者含量均高时,二价铁会阻碍二价锰的吸附和氧化,因而,除锰效果下降。遇此情况,滤后水需经再次曝气,使水的pH值提高到7.5左右(必要时,曝气后再加石灰),然后再经过滤。bkU中国建筑网  4.苦咸水的淡化  在特殊场合必需或只能使用苦咸水和海水作水源时,需经除盐淡化,才能适于饮用。淡化的主要方法有:蒸馏法、离子交换法、反渗透法、电渗析法和冷冻法等。bkU中国建筑网
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