污水处理厂处理水消毒解读

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1、消 毒,一、概述 将水体中的病原微生物(pathogenic organisms)灭活，使之减少到可以接受的程度。 人体内致病微生物主要包括： 病菌(bacteria)、原生动物胞囊（protozoan oocysts and cysts）、病毒（viruses）（如传染性肝炎病毒、脑膜炎病毒）等。 消毒与灭菌(sterilization)不同：灭菌是消灭所有活的生物。,给水处理中为了控制病原菌，对水中的细菌总数及大肠杆菌数均有要求，因此往往在过滤出水后进行消毒处理。此外，夏季高温时节对城市污水处理厂的二级处理出水也需要进行消毒处理，以防止水中致病菌的传播。医院污水处理中，最终出水进行消毒是必

2、不可少的步骤。 生活饮用水水质标准中所规定的细菌学指标： （1）细菌总数100CFU/mL； （2）总大肠菌群，每100mL水样中不得检出； （3）粪大肠菌群，每100mL水样中不得检出。,二、消毒的方法 1、氯化消毒（chlorine disinfection） 应用最广泛，用于给水、游泳池及各种污水处理。但由于其取代作用，易形成消毒副产物（DBP）。适用于后消毒，而不适用于预氯化（氧化）处理。 2、臭氧消毒（ozone disinfection） 具有很强的杀菌作用，为氯的数百倍。具有极强的氧化能力，一般不产生DBP。 3、二氧化氯消毒（dioxide chlorine） 一种良好的消毒剂

3、，杀菌力为氯的数十倍。需现场制备。消毒DBP有一定危害，投量不宜过高。 4、紫外线消毒（UV）,三、消毒效率的影响因素 消毒的实际效果受诸多因素影响，在工程设计和运行管理中，应主要考虑水质特征、消毒剂的种类与浓度、工艺操作条件等方面的影响。,1.水质特征 水质特征对消毒的影响可分为水的生物学性质和水中所含干扰物质性质两类因素。 水的生物学性质主要指残余在水中的致病微生物的浓度、种类及存在形态。 （1）致病微生物的浓度越高，达到预定的排放生物学指标就越困难。 （2）水中致病微生物的种类不同，消毒的难易程度也不一样：病毒比细菌较难杀灭，有芽孢的细菌比无芽孢的细菌较难杀灭（废水中的致病菌多为无芽孢）

4、；单个游离细菌易杀灭，成团形态菌体内部的细菌因外层菌体的保护作用而难以被杀灭。,水中所含干扰物质主要指残余在水中的COD、BOD5、SS、某些还原性物质、氨、氮化合物等。 （1）当有机物及还原性物质存在时，所投加的有效氯被这些干扰物质所摄取，并被消耗在与之发生的氧化反应中，致使作用到消毒对象上的药剂浓度大为降低：氨氮与氯充分接触后可很快与之发生反应，使氯的杀菌强度降低，但可维持氯杀菌的持久性；有机氮化合物与氯的反应则较为复杂，并会导致水中剩余氯含量的不稳定；水中的悬浮物能屏蔽菌体，使消毒剂难于对之发生有效的作用。 （2）水中有机物与氯反应形成的有机氯化物不但消毒能力很低，并且对水生生物有毒害作

5、用，部分反应产物具有致畸、致突变、致癌性。,2.消毒剂的种类与浓度 （1）不同种类的消毒剂具有不同的消毒效应：氯的杀菌效果较好，且能维持较长久的杀菌作用，但对病毒的作用较差；臭氧对细菌、病毒等具有强烈的杀伤能力，但其消毒作用缺乏持久性； 铜离子的杀藻作用突出，但杀菌作用有限。 （2）消毒剂的浓度愈高，其杀菌效果通常越好，但运行费用随之增加。,3.PH值 PH值对消毒效率的影响表现在对消毒剂的离解速度及产物中的有效消毒成份的影响，这在氯化消毒中尤为明显。 比如，就细菌自身而言，通常在中性或微碱性水中有较强的抵抗力，而在偏酸性水中的抵抗力则较弱。,4.水温 药剂消毒作用的实质是药剂与微生物体内某些

6、物质间的化学反应，而化学反应速度与温度密切相关。 通常，消毒的反应速度随温度的升高而增加。,5.药剂和水之间的混合程度与接触时间 消毒剂作用于微生物个体的前提条件是与水充分混合，因而实现药剂水快速充分混合是保证消毒效果，提高杀菌效率的重要举措。 此外，适度增加接触反应时间，亦可提高对致病微生物的杀灭率。,（一）氯化消毒,1.氯系消毒剂的种类及性能 氯系消毒剂的种类包括液氯、漂白粉、漂白粉精、次氯酸钠、氯胺等。,2.液氯消毒介绍 （1）原理 a) 水中无氨 Cl2+H2OHClO+H+Cl- HClO ClO- +H+ HClO：电中性，分子小，氧化剂，杀菌效果好。 由于分子小，容易扩散到带负电

7、的细菌表面，穿透细胞壁渗入到细菌内部，进而与细菌的酶系统发生不可逆的氧化反应。 ClO-：带负电，杀菌效果弱。,b) 水中有氨 NH3 + HOCl NH2Cl + H2O NH2Cl + HOCl NHCl2 + H2O NHCl2 + HOCl NCl3 + H2O 其比例与pH有关。 pH9，一氯胺占优势 pH为7时，一氯胺和二氯胺同时存在 pH6.5时，二氯胺 pH4.5 三氯胺,氯胺的特性,（2）加氯量的确定 水中加氯量包括需氯量和剩余氯量。 需氯量是指用于达到指定的消毒指标（如大肠菌指标）以及氯化水中所含的有机物和还原性物质等所需的有效氯量。 余氯是指为抑制水中残存的细菌再度繁殖，

8、尚在水中需维持的少量残余有效氯量。 根据水中余氯的类型可分为两种：自由余氯法和化合性余氯法。,不同情况下的加氯曲线,如水中无微生物、有机物和还原性物质时，则需氯量为零，加氯量等于剩余氯量，如图所示的虚线，该线与坐标轴成45角。,加氯量与余氯关系,如水中有机物较少，而且主要不是游离氨和含氮化合物时，需氯量为OM，加氯量不等于剩余氯量，余氯如图所示的实线。,如水中有机物主要是氨和氮化合物含量较少时 （0.3mg/L） ，情况比较复杂。,折点加氯法：指加氯量超过折点需要时的氯化消毒操作。 试验测定加氯曲线； 确定C点加氯量，考虑余氯量； 无试验条件（资料）时，对于已过滤的地面水或地下水，加氯量取1.

9、01.5mg/l；未过滤的地面水或地下水，加氯量取1.52.5mg/l。对于生活污水，一级处理时2030 mg/l，二级处理时510 mg/l。,如水中有机物主要是氨和氮化合物含量较多时 （0.5mg/L） ,按峰点以前的加氯量投加，使水中的余氯以氯胺形式存在。化合性余氯法消毒速度缓慢，但可保持较长时间，有利保证管网未梢的余氯量（尤其是当清水池大或给水管网比较长时）。,思考: 什么是自由余氯法?什么是化合性余氯法?,加氯量,（1）加氯量超过折点需要量时称为折点加氯法。 （2）当水中氨含量较少时（0.3mg/L），加氯量控制在折点以后；反之（0.5mg/L），则控制在折点以前。 （3）原水游离氨

10、在0.30.5mg/L范围内，投氯量难以掌握。 （4）化合物性余氯（氯胺中氯的含量）的消毒仍依靠HOCl。 （Why？） （5）经处理后，水中所剩余的氯量为余氯。我国生活饮用水水质量标准规定：在与水接触30min后，水中的自由性余氯不得低于0.3mg/L，管网末稍不低于0.05mg/L。,（3）加氯点的选择 饮用水：滤后加氯或工艺最后一步加氯； 预氯化：混凝之前； 管网：管网中加氯。,给水处理 通常在过滤后投加（在滤池与清水池之间的管路上）； 当原水含有较多有机物（如藻类）时，可增加预氯化（但其功能主要不是消毒）； 当输水管线很长而难以保证余氯时，需要进行中途补充加氯（中途泵站或水库）。,污水

11、处理 通常作为最后一道处理工序（单元）。 采用季节性加氯消毒，但自SARS之后，要求严格消毒。,（4）投氯设备、加氯间和氯库,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。加氯间及氯库内需设置一系列的安全报警、事故处理等措施。,建筑上的通风，照明、防火、保温应特别注意。规范中还有一些具体的规定和要求。,加氯接触池,（5）液氯消毒工艺,液氯消毒工艺流程,氯消毒存在的DBP问题,DBP的产生 目前，氯消毒所产生的DBP达500种，尚有很多未检定。 两大类DBP为三氯甲烷（THMS，CHCl3）和卤乙酸（HAAS）。DBP多为三致（致癌、致畸、致突）物质。 前

12、驱（母体）多为腐殖质（腐殖酸和富里酸）。 DBP的控制 强化混凝（投加助凝剂，如氧化剂等以去除有机物）；活性炭吸附；膜滤；改进投氯工艺（快速混合、降低氯投量）；采用其它消毒方法。,3.二氧化氯消毒介绍,作用机理,ClO2与微生物接触时，通过如下过程灭活微生物:,具有光谱性：不仅对一般的细菌具有灭活作用，对大肠杆菌、异养菌、硫酸盐还原菌、肝炎病毒、贾第虫孢囊等均具有很好的灭活作用。,特点：,1、优于氯的消毒效果 pH为6.5时，氯的效果优于，而随pH的提高为8.5时， ClO2的效果迅速超过Cl2。当pH 8.5时，达到99%的E.Coli 灭菌率所需的投量仅为0.25mg/L和15s的接触时间

13、，而氯则需要 0.75mg/L。 2、基本消除DBP的产生 其消毒副产物主要为少量低分子量的乙醛和羧酸。 3、处理成本低于臭氧,（二）臭氧消毒,1.臭氧消毒的原理 O3O2+ O O氧化能力极强，对各类细菌、病毒都可以产生很强的杀灭作用。其消毒机理的实质是氧化作用，即臭氧与致病微生物扩散接触后，借助于自身所具有的强氧化性，破坏和氧化细胞膜、细胞质、酶系统及核酸，从而使细菌和病毒被杀灭。,2.臭氧消毒的特点 （1）优点：作为优良的氧化剂和杀菌剂，臭氧的杀菌作用快、效率高，所需的浓度也较低，且可杀灭抗氯性强的病毒和芽孢；臭氧消毒效用受PH值、水温及干扰物质的影响较小；可同时实现消毒、脱色、除味、除

14、臭、氧化破坏水中污染物、增加水的溶解氧等多种功能，有效改善出水水质；不会产生三卤甲烷等副产物，也不存在残留导致出现二次污染的问题。 （2）缺点：设备投资及运行费用高；臭氧发生器及投配装置较复杂，管理维护水平要求较高；臭氧不具备持久的杀菌作用，消毒后尚需投加少量消毒药剂，以维持水中所需要的余氯量。,3.臭氧的制备与投放 臭氧是在现场利用空气或纯氧通过臭氧发生器高压放电产生的。由空气制得的臭氧化气体中的臭氧含量一般在2%（重量比）左右。以纯氧作为气源时，臭氧生产系统应包括纯氧制取设备，所产生的是纯氧/臭氧混合气体，其中臭氧含量约达6%（重量比）。 由臭氧发生器出来的臭氧化气体进入接触池与待处理水充

15、分混合，为获得最大传质效率，臭氧化气体多通过微孔扩散器形成微小气泡均匀分散于水中。,无声放电制备臭氧原理,4.臭氧消毒的工艺流程,臭氧消毒流程,（三）紫外线消毒,1.紫外线消毒的原理 通过紫外线的强氧化特性，使其化学键断裂，破坏核酸结构；紫外线消毒的最有效波长为250260nm，以260nm为最强。 因为紫外光需要照透水层才能起消毒作用，故污水中的悬浮物、浊度、有机物和氨氮等都会干扰紫外光的传播，所以处理水的水质越好，光传播系数越高，紫外线的消毒效果越好。,3.紫外线的产生与使用,紫外线光源是高压石英水银灯，杀菌设备主要有两种：浸水式和水面式。浸水式是把石英灯管置于水中，此法的特点是紫外线利用率较高，杀菌效果好，但设备的构造较复杂。水面式的特点是构造简单，但由于反光罩吸收紫外线以及光线散射，杀菌效果不如前者。,紫外线消毒的照射强度为0.190.25ws/cm2，污水层深度为0.651.00m。,4.紫外线消毒的工艺流程,紫外线消毒工艺流程,