水污染控制工程消毒精品课件.ppt

1、1本章内容本章内容 概述概述 消毒原理消毒原理 机理，影响因素机理，影响因素(哲克定律哲克定律)氯消毒法氯消毒法 其它消毒方法其它消毒方法 氨氯氨氯,二氧化氯二氧化氯,臭氧臭氧,紫外线紫外线23第一节、概述第一节、概述我国生活饮用水源水质标准（我国生活饮用水源水质标准（CJ3020-93）4项目项目标准限值标准限值一级一级二级二级色色度不超过15度，并不得呈现其他异色不应有明显的其他异色浑浊度(度)3嗅和味不得有异臭、异味不应有明显的异臭、异味PH值6.58.56.58.5总硬度(以碳酸钙计)(mg/L)350450溶解铁(mg/L)0.30.5锰(mg/L)0.10.1铜(mg/L)1.01

2、.0锌(mg/L)1.01.0挥发酚(以苯酚计)(mg/L)0.0020.004阴离子合成洗涤剂(mg/L)0.30.3硫酸盐(mg/L)250250氯化物(mg/L)250250溶解性总固体(mg/L)10001：浓度影响大;pn1：时间影响大C.t=100 mg/L-minutes：C=1 mg/L：t=100 min.C=10 mg/L:t=10 min C=100 mg/L:t=1 minChick-Watson Law:在一般情况下，可在一般情况下，可以视以视n=1,Ct 值作值作为消毒剂消毒能力为消毒剂消毒能力的判断指标。的判断指标。19)(常数KtcrnC:消毒剂浓度；tr:杀灭

3、一定百分数微生物所需的时间n:稀释系数，与消毒种类、温度、pH有关消毒剂浓度消毒剂浓度 vs.消毒效率：消毒效率：20T1:288 K(15C)T2:298 K(25C)T1 t221第三节、氯消毒法第三节、氯消毒法氯的消毒原理氯的消毒原理投氯量投氯量氯消毒工艺氯消毒工艺2222HOClOClHkOClHHOClHClHOClOHClapHkHClOOClalglg一、氯的消毒原理：一、氯的消毒原理：Cl2,漂白粉（漂白粉（Ca(ClO)2）23氯的消毒机理：氯的消毒机理：HClO和OCl-都有氧化能力;细菌带负电；主要是通过HOCl的作用来消毒:中性的HClO分子扩散到细菌表面，穿透细胞壁到

4、细菌内部，借助氯原子的氧化作用破坏菌体内的酶，从而使细菌死亡。24水中有氨时：水中有氨时：OHNClHOClNHClOHNHClHOClClNHOHClNHHOClNHHClHOClOHCl23222222322 PH9：一氯氨 PH=7：一氯氨+二氯氨 PH6.5：二氯氨 PH4.5：三氯氨消毒效消毒效果最好果最好消毒效果极差消毒效果极差可以认为仍然依靠可以认为仍然依靠HClO起消毒作用。起消毒作用。25需氯量需氯量：杀灭细菌已达到指定的消毒指标及氧化有机物等所消耗的氯余氯量余氯量：抑制水中残留致病菌的再度繁殖所需要的氯。出厂水接触30分后余氯不低于0.3mg/L；在管网末梢不应低于0.05

5、mg/L。二、投氯量二、投氯量 游离性氯游离性氯/自由性氯自由性氯：HClO，ClO-，Cl2 化合性氯化合性氯：NH2Cl,NHCl2,NCl326水中无氨氮时加氯量与余氯关系：水中无氨氮时加氯量与余氯关系：水中无任何微生物、有水中无任何微生物、有机物等机物等:加氯量余氯加氯量余氯;水中有机物较少水中有机物较少,不含不含游离氨和含氮有机物游离氨和含氮有机物 需氯量满足以后就是需氯量满足以后就是余氯余氯 需氯量需氯量余氯余氯(mg/L)加氯量加氯量(mg/L)OM1227OA：水中杂质消耗氯：水中杂质消耗氯需氯量；需氯量；AH：氯与氨反应，有化合性氯的：氯与氨反应，有化合性氯的余氯存在，有一定

6、消毒效果；余氯存在，有一定消毒效果；H：峰点：峰点,主要是化合性余氯主要是化合性余氯;HB：化合性余氯；加的氯与氯氨：化合性余氯；加的氯与氯氨反应，余氯减少反应，余氯减少;B：折点折点，此后增加的是自由性此后增加的是自由性余氯。余氯。BC：自由性余氯。：自由性余氯。HClONHClONHClClNHOHHClNHOClClNH43222222游离氨游离氨0.5mg/L：加氯量控制在峰点前：加氯量控制在峰点前水中有氨：水中有氨：余氯余氯(mg/L)加氯量加氯量(mg/L)OAHBC折点氯化折点氯化法法28氯消毒副产物氯消毒副产物(DBPs)：氯与水中有机物反应可产生许多致癌或有氯与水中有机物反应

7、可产生许多致癌或有毒副产物，如三卤甲烷和卤乙酸等。毒副产物，如三卤甲烷和卤乙酸等。293031新型含氮消毒副产物新型含氮消毒副产物32Cl2瓶瓶加氯机加氯机自来水自来水混合池混合池污水污水接触池接触池出水出水液氯消毒的工艺流程液氯消毒的工艺流程三、液氯消毒工艺三、液氯消毒工艺33工艺参数工艺参数u投氯量：投氯量：u城市污水沉淀后出水：城市污水沉淀后出水：6 24 mg/Lu二级生化处理出水：二级生化处理出水：3 9 mg/Lu二级生化二级生化+过滤处理出水：过滤处理出水：1 5 mg/Lu氯与废水接触时间：氯与废水接触时间：u混合池：混合池：5 15 su接触池：接触池：30 minu余氯量：

8、余氯量：不小于不小于0.5 mg/L34一般为钢瓶使用时要严防进水氯库要通风、防火加氯间和氯库位置除了靠近投氯点外，还应位于主导风向下游，且需与经常有人值班的车间隔开。需设置一系列的安全报警、事故处理等措施。Cl2瓶35加氯机加氯机1.旋风分离器：分离氯气中可能有的悬浮杂质2.弹簧膜阀：保证氯瓶内有一定剩余压力3&4.控制阀和转子流量计：控制和测定加氯量5.中转玻璃罩：观察加氯机工作情况，稳定加氯量、防止压力水倒流6.平衡水箱：补充和稳定中转玻璃罩内的水量7.水射器：抽取中转玻璃罩内的氯，使之与水混合溶解于水Cl2H2O36接触池接触池37第四节、其它消毒方法第四节、其它消毒方法氨氯消毒氨氯消

9、毒二氧化氯二氧化氯(ClO2)消毒消毒臭氧臭氧(O3)消毒消毒紫外线紫外线(UV)消毒消毒银离子杀菌银离子杀菌38一、氯氨消毒一、氯氨消毒投加方法投加方法可投加液氨、硫酸氨或氯化氨；一般氯：氨3：16：1，视水质不同而有所不同；采用氯氨消毒时，一般先加氨，再加氯。优点：优点：水中含有机物和酚时，氯氨消毒不会产生氯臭和氯酚臭，大大减少了THMs的产生能水中余氯保持较久。缺点：缺点：作用缓慢，杀菌能力比自由氯弱，单独使用的情况较少。39二、二氧化氯二、二氧化氯(ClO2)消毒消毒物理性质物理性质常温常压下是黄绿色气体；具刺激性气味(与氯相似)；易爆炸；必须以水溶液形式现场制取，即时使用易溶于水，溶

10、解度约为氯的5倍。402.ClO2制备方法制备方法亚氯酸钠和氯制取亚氯酸钠和氯制取：Cl2+H2O HOCl+HClHOCl+HCl+2NaClO2 2 ClO2+2NaCl+H2OCl2+2NaClO2 2ClO2+2NaCl酸与亚氯酸钠制取酸与亚氯酸钠制取:5NaClO2+4HCl 4 ClO2+5NaCl+2H2O41ClO2制备装置制备装置4243 ClO2消毒优缺点消毒优缺点优点：优点：具有广谱、高效的杀菌能力，其有效氯是具有广谱、高效的杀菌能力，其有效氯是Cl2的的2.63倍，杀倍，杀菌效果是菌效果是Cl2的的5倍。倍。基本不受基本不受PH值影响，在碱性处理方案中使用值影响，在碱性

11、处理方案中使用ClO2杀菌更具杀菌更具优势。另外优势。另外ClO2不与氨及氨基化合物反应，能保持杀生能不与氨及氨基化合物反应，能保持杀生能力，这一特点使力，这一特点使ClO2非常适用于合成氨厂和炼油厂等冷却非常适用于合成氨厂和炼油厂等冷却水处理。水处理。ClO2不仅能杀死微生物，且能分解残留细胞结构，有效控不仅能杀死微生物，且能分解残留细胞结构，有效控制细菌、藻类和粘泥，具剥泥效果，提高换热效能。制细菌、藻类和粘泥，具剥泥效果，提高换热效能。ClO2杀菌效果持续时间长，长期使用不会对微生物产生抗杀菌效果持续时间长，长期使用不会对微生物产生抗药性。药性。缺点：缺点：ClO2本身和副产物本身和副产

12、物ClO2对人体血红细胞有损害，有报道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。认为还对人的神经系统及生殖系统有损害。EPA:ClO2+ClO2 1.0 mg/LNaClO2价格昂贵。价格昂贵。44223OOOOOOO3+OH-O2+HO2 O3+O2 O3+O2 O3+H+HO3 OH+O2 非选择性非选择性强氧化剂强氧化剂三、臭氧三、臭氧(O3)消毒消毒O3物理性质物理性质常温常压下是淡蓝色具强烈刺激性气味的气体；密度是空气的1.7倍。易溶于水，在空气中或水中均易分解消失。454647一般认为，臭氧的消毒作用仍然是氧化作用The mechanisms of disi

13、nfection using ozone include:Direct oxidation/destruction of the cell wall with leakage of cellular constituents outside of the cell.Reactions with radical by-products of ozone decomposition.Damage to the constituents of the nucleic acids(purines and pyrimidines)48国内外公认的臭氧灭菌消毒的实验数据国内外公认的臭氧灭菌消毒的实验数据

14、投放投放 浓度浓度 投放投放时间时间(min)病毒、病原体种类病毒、病原体种类 杀灭效率杀灭效率 10mg/m 20 乙型肝炎表面抗原（乙型肝炎表面抗原（HbsAg)99.99%0.5ppm/L 5 甲型流感病毒甲型流感病毒 99%0.13mg/L 30 脊髓灰质炎病毒脊髓灰质炎病毒I型（型（PVI）100%40g/L 20s 大肠杆菌大肠杆菌噬菌体噬菌体ms2ms2 98%0.25mg/L 1 猿轮状病毒猿轮状病毒SA-H和人轮状病毒和人轮状病毒2型型 99.60%4mg/L 3 艾滋病毒（艾滋病毒（HIV）100%8mg/m 10支原体（支原体（Mycoplasma)、衣原体（衣原体（Ch

15、lamydia)等病原体等病原体 99.85%4950O3制备：5152Ozone:advantages and disadvantages Advantages Highly effective against all type of microbes Disadvantages Unstable(must be produced on-site)High toxicity High chemical hazards Highly sensitive to inorganic and organic loads Formation of harmful disinfection by-pro

16、ducts(DBPs)Highly complicated maintenance and operation Very expensive53波长在240-260nm的紫外线为最有效的杀菌波段(处于微生物吸收峰范围之内),最强点:253.7nm;细菌、病毒、寄生虫、水藻以及其它病原体受到一定剂量的紫外光辐射后，其细胞中的DNA结构受到破坏，达到消毒和净化的目的。四、紫外线四、紫外线(UV)消毒消毒54封闭式封闭式UV消毒器消毒器55敞开式UV消毒敞开式敞开式UV消毒器构造图消毒器构造图污水厂消毒工艺改造俯视图污水厂消毒工艺改造俯视图56UV disinfection:advantages and disadvantages Advantages Very effective against bacteria,fungi,protozoa Independent on pH,temperature,and other materials in water No known formation of DBP Disadvantages Not so effective against viruses No lasting residuals Expensive57银离子杀菌 机理 破坏细胞膜 降低酶蛋白活性 阻断DNA生成 浓度：1-10ppb58