华北理工水质工程学教案05消毒.docx

课程名称：水质工程学I第_周，第16讲次摘要授课题目（章、节）第五章消毒§5-1氯消毒【目的要求】通过本讲课程的学习，学会建立的方法，特点。【重点】【难点】内容【本讲课程的引入】【本讲课程的内容】第五章消毒目的：消除水中的致病微生物的致病作用。r细菌性病源微生物水中致病微生物Y（病源性病菌）I病毒性病源微生物（病源性病毒）源水中的微生物，大多附着在悬浮颗粒上，水处理（沉淀，过滤）已将绝大多数的微生物去除了，但还没达到饮用水标准，要进一步消毒。1、目的：消除水中的致病微生物的致病作用。2、指标：细菌总数：不超过IOO个mL大肠菌群：不超过3个/L3、方法：物理法：加热，紫外线照射化学法：加药剂（主要是氯消毒）问题：受到有机污染的水与氯反应会产生三氯甲烷CHCl3（氯仿）。氯仿是致癌物！其危害现有争议。己经有国家禁用氯消毒。§5-1氯消毒一、氯消毒原理：氯Cb是强氧化剂起氧化作用。1、原水中不含氨氮时：Cl2+H20HOCl+HCl（歧化反应）IKl-为平衡常数OCrH'Cl2,HOCl;OCl称为自由性余氯。Ki与温度有关P360表18T（不同温度平衡常数有变化）*KVI1«ICMIH<(ip*(olL)>.11M.r称：HOC1、0C（次氯酸和次氯酸根）为自由性氯或有效氯。它可通过细菌细胞壁，在细胞内起氧化作用破坏细菌的酶系统，使细菌被杀死（失去生命能力）。细菌一般带负电，所以HOCI杀菌效果比OCl一好。所以应控制PH值低一些。PH高,OC>HOCloPH低，HOC1>0C1一t=20C时,PH>9,0C接近IO0虬PH=7.54时,HOC10CoPH<6时，H0C1接近100%2、水中实际存在氨氮：(有机污染使水含有氮氮)Cl2+0、HOCl+HClNH3+HOC1、NH2Cl+H2ONH2C1+H0C1、NHC12+H20有臭味NHC12+HOC1、NC13+H2O有恶臭味其平衡是与PH值及温度有关。PH>9一氯胺占优势。PH=7.0一氯胺、二氯胺同时存在，近似等量。PH<6.5二氯胺占优势。PH<4.5三氯胺NCh存在（挥发性）。水中氯胺的作用：i消减消毒强度，使HOCl浓度低，消毒作用渐缓。使接触消毒时间增长。氯消毒：5min可杀99%氯胺消毒：5min达60%几小时后达99%ii消毒作用时间长：维护余氯持久。管网末梢要求的游离性余氯不低于005mgL.管网很大时：可采用氯胺消毒。iii消毒作用：（NHC12>NH2C1>NC13）化合性氯II有臭味消毒作用最差有恶臭味二、加氯量：r需氯量：用于杀死细菌，氧化有机物，和还原性物质所消1、氯量（耗的部分。I余氯：为了抑制水中残存细菌的再度繁殖，管网中所需少量的剩余氯（自由性余氯：ci2;H0C1；OCFo余氯rNH2Cl【化合性余氯：1NHCl2、NCl3”（1）抑制细菌的再度繁殖（杀菌作用）2、余氯的作用：<、（2）预示再次污染的信号。余氯量：出厂水：O.5lmgl管网末梢：0.05"0.lmg/1规范要求管网末梢不低于0.05mgl3、加氯量与余氯量的关系。水中无细菌；有机物。加入水中的氯全为余氯。RH-I0气量与余K关系水中有细菌有机物，无氨氮：iOM需氯量,杀细菌氧化有机物用量。ii0'M'=OMft;AB余氯量。BMz两部分：一部分与氯反应慢的在测余氯时仍在（氧化有机物；杀菌）与氯反应；另一部分水中余氯受一些杂质和光线作用会分解2H0C1>2HC1+O2水中存在有机物、细菌、氨氮时：1区：OA需氯量余氯量为零，加氯量b全部与有机物和杀菌作用耗尽。消毒效果不可靠。2区：AH一有一定的余氯量。2（化合性余氯）n1-3炳点"OA需氯量b2XC一部分分解：2H0Clf2HC1+02J(b2OA)W加氯量,I一部分反应慢的有机物与氯反应。（如：C+2C12+2H20->4HC1+C02）余氯量。3区：HB余氯量a3（化合性余氯如NH2C1,NHC12-）rb20A+（b2-0A）b3SLb3-b22NH2C1+HOCl->N2+3HC1+H2O所耗氯量加氯量越多，耗氯量越多，余氯出越少。4区：BC段过了折点B（称为加氯折点），称为折点氯化。完全没有消耗氯的杂质了，出现了自由性余氯。L自由性余氯：HOCUOCl->C12余氯YJ化合性余氯（如：NH2Cl,NHCI2-R-NCIx）NH2Cl浓度低到一定程度不再消耗氯。4、生产上消毒的加氯量：原水游离氨V03mgl时，加氯点在4区折点加氯消毒。原水游离氨>0.5mgl时，加氯点可在3区，但要近折点（化合性余氯量已足够消毒）。但要视管网的大小，保证末梢余氯。原水游离氨0.30.5mgl时，难控制，即要节省氯，又要杀菌可靠。可在4区近折点。经验：一般地表水，混凝、沉淀、过滤后、A加氯量L0l.5mgl或清洁地下水J地表水，混凝、沉淀：L52.5mgl5、折点加氯消毒的其它效果：（氯的氧化作用）降低色度（氧化）；去除恶臭（氧化）；降低有机物含量（氧化）；提高混凝效果（氧化了某些干扰物质）。三、加氯位置：（加氯点一般常指在加氯曲线中的位置是加氯量的意思）1、滤后加氯：常用的消毒方式，节省氯效果好，饮用水加氯的常规形式。2、混凝前加氯：称为滤前加氯，可提高混凝效果。氧化了水中的有机物，去除色度。可氧化硫酸亚铁，将二价铁氧化成三价铁，提高混凝效果，防止混凝、沉淀、过滤设施长青苔。对混凝又称为：滤前氧化或预氯化。延长了接触消毒的时间，可省加氯量，加氯点在AH段。但不能保证管网末梢余氯。3、管网中途补充加氯：出厂水：余氯量生lmg/1管网末梢：余氯量4005mgl管网太大时这两项不能同时满足，要在中途加氯，在加压泵站或水池泵站中补充加氯。四、加氯设备和加氯间（一）、加氯机：1、种类：转子加氯机；真空加氯机。ffi!8-真空加机1一，1出3出«孔4一一，5-<M<.-4tWl-ttAi-PS.水看U-4wmI，一«，4-9÷Bt，一京-*w.nh.t-*（二）氯瓶、氯库和加氯间1、氯瓶的使用要求：（属于压力容器）必须有一定的余压（O.IMPa），防止潮湿空气进入氯瓶。（氯遇水会有很强的腐蚀性）总统正耽氟瓶卧放时位置2、氯库：与加氯可分建也可合建，多为合建，氯气有腐蚀性（空气中有水）又有毒，比重大，易容于水，常有泄漏现象发生，安全问题非常重要。常设计一个水池，当有泄漏氯瓶时，将其推入水池内。现在常用碱吸收塔。氯库要求存有一定量的氯瓶。3、加氯间:安置：加氯机，正在工作的氯瓶，测量氯量的磅称。值班室，放置防毒设备等。应设计在位于水厂主导风向的下游（一旦漏氯，对人造成危害小的位置）要求：设有安全报警，事故处理设施。氯吸收塔用碱中和吸收；用水溶解CL通风（氯气量）照明（防爆）防火，保温。【本讲课程的小结】【本讲课程的作业】P题课程名称：水质工程学I第周,第17讲次摘要授课题目（章、节）5-2其它消毒法【目的要求】通过本讲课程的学习，学会建立的方法，的特点。【重点】【难点】内容【本讲课程的引入】【本讲课程的内容】§5-2其它消毒法一、二氧化氯消毒CIO?1、特点：易溶于水（氯气的五倍）在水中呈溶解态，不与水反应是强氧化剂，其消毒作用受PH值影响极小，在高PH值条件下，消毒能力比氯强。CIO?易挥发，（不能曝气）易爆炸（防爆要求高。不能高温，曝光，不能与易燃物接触）不易运输，常现场制备。2、消毒原理：CIO?是中性的对细胞有较强的吸附和穿透能力，能氧化破坏含筑基的酶（由氢硫组成的一价原子团，也称氢硫基）。可快速抑制微生物蛋白质的合成；对细菌病毒灭活能力强；CIO2的氧化作用还能去除THM3（总卤甲烷，包括氯仿）有人研究CIO?投量过高也会产生某些致突变物。3、CIO?制取方法：用亚氯酸钠（NaClO2）和氯（Cl2）制取。C12+H2O->HOC1+HC1+HOC1+HC1+2NaC1O22C102+2NaC1+H20Cl2+2NaCIO2-*2C102+2NaCl在一个内填瓷环的圆柱形反应器中制取为了加快反应速度，不按Immol氯：2mmol亚氯酸钠投料,氯投量加多，但不可过多，会产生氯仿，也可能不会像加氯那样严重。sw½I压氯酸钠ClO2溶液（含反应一分钟NaCl）用酸与亚氯酸钠反应制取用盐酸制备：5NaCl02+4HC1->4C102+5NaCl+2H20用硫酸制备：1ONaC102+5H2S018C102+5NaS01+4H20!硫酸不能与固态NaCIO2接触，否则会发生爆炸。!反应物浓度过高也会发生爆炸！4、特点：不能贮存；生产成本高；防爆要求高；有广谱杀菌能力；杀菌能力强,作用时间短；（0.25mgl；15s,杀菌可达99%）水处理中无致癌的氯仿。二、氯胺消毒1、特点：当水中含有有机物和酚时，氯胺消毒不会产生氯臭和氯酚臭，可减少产生THMs（总卤甲烷）的可能性。保持水中余氯较久，适用于管网长的情况。杀菌能力弱。2、制备：水液氨硫酸铁（NH）SO-溶液一氯化镂NH4Cl枷氯（当防氯臭为主要目的，氯氨比例小些。氯：氮=3:16:1II当杀菌和维持余氯为目的时氯氨比例大些。3、投加顺序：氯胺消毒：投氨f加氯贮水池11接触池维持余氯加氯加胺-4接触池（贮水池）4管网三、漂白粉消毒适用：小水厂和临时性给水。1、原理：2CaOC12+2H202H0C1+Ca（OH）2+CaCl2t杀菌作用2、投加：漂白粉加水调成糊状f加水配成1.0%2.0%（有效氯计）浓度f澄清（424h）-投加去除Ca（OH）2等杂质。四、次氯酸钠消毒：NaOCl,适用于小水厂，1、制备：电解食盐水溶液。NaOCl易分解，故现场制备。电解NaCl+H2O>NaOCl+H2t2、原理：NaOC1+H,0>HOC1+NaOH杀菌作用3、特点：杀菌效果不如氯，耗电量大，有商品成套设备。五、臭氧消毒O31、的性质：3个0原子组成，淡兰色，有刺激性气味易分解：03=02+0（、新生态氧，具有强氧化能力。2、杀菌原理：新生态氧0具有很强的穿透能力，可氧化细菌壁，可渗入细胞内部，氧化破坏细菌有机体链状结构，导致细菌病毒死亡，杀菌能力强。3、制备：臭氧发生器用高压无声放电法生产低浓度的臭氧化空气，耗电大：1620度电kg臭氧A高压电臭氧化气空气净化f干燥一发生器Al接触反应池曝（紫外线照射空气也产生臭氧）4、在水处理中的功能：消毒灭菌氧化有机物（可消除THMS的前体物，但耗量大。）（如果投的少可将大分子有机物氧化成小分子有机物，使THMs的前体物增多再加氯消毒可能产生更多的THMs）（O,投量少，不能去除水中的氨氮，还可能将有机氮氧化或氨氮，使其量增高。）在活性炭吸附前预处理中应用，目的：可将大分子有机物氧化成便于炭吸附的小分子。六、紫外线消毒：1、原理：细菌受紫外线照射后，细菌的核酸吸收紫外光谱的能量，并使其结构破坏，导致细菌死亡。有机物在紫外线照射下，化学键断裂，使有机物分解。2、使用：要求波长在200295nm的紫外线灯。浸水式：最常用，灯管浸于水中，辐射能利用率高，杀菌效果好，构造复杂。水平式：灯管在水面上，构造简单，杀菌效果不佳。3、优缺点：不产生THMs,处理后水无味无色，消毒受水中悬浮物含量影响，不能防止水在管网中再度污染，耗电较大，费用高。【本讲课程的小结】【本讲课程的作业】P368思考题