饮用水消毒讲义

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1、饮 用 水 消 毒 安徽省卫生厅卫生监督所 马小燕 2008.10 饮 用 水 消 毒 消毒是指杀灭外环境中病源微生物的 方法。其目的是切断传染病的传播途径， 预防传染病的发生或流行。据研究，可污 染饮用水的致病微生物有上百种，为杜绝 介水传染病的发生和流行，保证人体健康 ，生活饮用水必须经过消毒处理方可供饮 用。目前我国用于饮用水消毒的方法主要 有氯化消毒、二氧化氯消毒、紫外线消毒 和臭氧消毒。 第一节 氯化消毒 1常用氯消毒剂的种类 1.1 氯 1.2 漂白粉 1.3 漂白粉精 1.4 有机含氯消毒剂 1.5 次氯酸钠 2. 氯化消毒的基本原理 2.1 氯的杀菌机理 氯的杀菌作用是由于次氯

2、酸体积小，电 荷中性，易于穿过细胞壁；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(主要是磷酸葡萄糖去氢酶的巯基被氧 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。 2.2 影响消毒效果的因素 2.2.1 加氯量 用氯及含氯化合物消毒饮水时，氯不仅与水 中细菌作用，还要氧化水中的有机物和还原性无 机物，其需要的氯的总量称为“需氯量”。为保证 消毒效果，加氯量必须超过水的需氯量，使在氧 化和杀菌后还能剩余一些有效氯，称为“余氯”。 一般要求氯加入水中后，接触30分钟，水中至少 应保持游离性余氯0.3mg/l。在配水管网末

3、梢，游 离性余氯不应低于0.05mg/l。 2.2 影响消毒效果的因素 2.2.2 接触时间 氯加入水中后，必须保证与水有一定的 接触时间，才能充分发挥消毒作用。用游离 性有效氯(指HOCl和Ocl-)消毒时，接触时间 应至少30分钟，游离性余氯达0.3-0.5mg/l； 采用氯胺(指NH2C1和NHCl2)消毒时，接触 时间应在l-2小时，化合性余氯达1-2mg/l。 2.2 影响消毒效果的因素 2.2.3 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。当PH值5.0时，HOCl呈100形式存在 于水中，随着PH值的增高，HOCl逐渐减少而OCl- 逐渐增多。PH值在6.

4、0时，HOCl在95以上；PH 值7.0值，H0CL含量急剧减少；PH7.5时， HOCl和OCl-大致相等；PH值9时，OCl-接近100 。根据对大肠杆菌的实验，次氯酸(HOCl)的杀菌 效率比次氯酸离子(OCl-)高约80倍。因此，消毒时 应注意控制水的PH值，不宜太高，以免生成OCl-较 多，H0Cl较少而影响杀菌效率。 2.2 影响消毒效果的因素 2.2.4水温 水温高，杀菌效果好。水温每提高10， 病菌杀灭率约提高23倍。 2.2.5水的浑浊度 用氯消毒时，必须使生成的次氯酸(HOCl)和次氯 酸离子(OCl-)直接与水中细菌接触，方能达到杀菌效 果。如水的浑浊度很高，悬浮物质较多

5、，细菌多附 着在这些悬浮颗粒上，则氯的作用达不到细菌本身 ，使杀菌效果降低。这说明消毒前混凝沉淀和过滤 处理的必要性。悬浮颗粒对消毒的影响， 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，会使微生物获 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 。 2.2 影响消毒效果的因素 2.2 影响消毒效果的因素 2.2.6 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，除腺 病毒外，肠道病毒对氯的耐受性较肠道病 原菌强。原虫包囊抵抗力最强。消毒往往 达不到1

6、00的杀灭效果，常以99、 99.9或99.99的效果为参数。故消毒前 若水中细菌过多，则消毒后水中细菌数就 不易达到卫生标准的要求。 3氯消毒的几种方法 3.1 普通氯化消毒法 当水中需氯量较低，即水的浊度低，有 机物污染轻、且基本无氨(0.3mg/L)时， 加入少量氯即可达到消毒目的一种消毒法 。此法产生的主要是游离性余氯，所需接 触时间短，效果可靠；但要求源水污染较 轻，且基本无酚类物质(氯能与酚形成有嗅 味的氯酚)；游离性余氯较不稳定，不易在 较长管网中保持至管网末梢。 3氯消毒的几种方法 3.2 折点氯消毒法 采用超过折点的加氯量，使水中形成适量的 游离性余氯，称为折点氯消毒法。本法

7、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，因而有可能产生较多的氯化副产物三卤 甲烷；需事先求出折点加氯量，比较麻烦，有时 水样折点不明显；会使水的PH值过低，故必要时 尚需加碱调整。 3.3 氯胺消毒法 在水中加入氨(液氨、硫酸胺或氯化胺)，则加氯后生成一 氯胺和二氯胺，这种方法为氯胺消毒。氨与氯的比例应通过 试验确定，其范围一般为1:31:6。本法的优点是：三卤甲 烷类物质的形成明显较普通氯化法低；如先加氨后加氯，则 可防止氯酚臭，化合性余氯较稳定，在管网中可维持较长时 间，使管网末梢余氯得到保证。缺点是：氯胺的消毒作用不 如次

8、氯酸强，要求保证足够长的接触时间(2小时)和较高的余 氯量(1-2mg/l)，因此接触时间长，费用较贵；需加氨而操作 复杂；对病毒的杀灭效果较差。 3氯消毒的几种方法 3.4 过量氯消毒法 当水源受有机物和细菌污染较严重时， 或在野外工作、行军等条件下，需在短时 间内达到消毒效果时，可加过量氯于水中 ，使余氯达l-5mg/l。消毒后的水需用亚硫 酸钠、亚硫酸氢钠、硫代硫酸钠)或活性炭 脱氯。 3氯消毒的几种方法 4加氯地点和加氯设备 4.1 加氯地点 4.1.1滤前加氯 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。 4.1.2滤后加氯 指在滤后水中

9、加氯，其目的是杀灭水中病原 微生物，它是最常用的消毒方法。也可采取二次 加氯，即混凝沉淀前和滤后各加一次。 4加氯地点和加氯设备 4.1.3 中途加氯 输水管线较长时，在管网中途的加压泵 站或贮水池泵站的补充加氯。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。 4加氯地点和加氯设备 4.2 加氯设备 大中型水厂一般均采用液氯消毒。 真空加氯机 真空加氯机上部为一玻璃罩，浸于水盘中，罩内压力较大 气压低。液氯钢瓶内的氯经减压气化后吸人玻璃罩内，由 另一管孔通往水射器，与压力水混合后送至加氯点。 转子加氯机 转子加氯机钢瓶内氯气先进入旋风分离器，除去铁锈、油 污后再经弹簧膜阀、

10、控制阀到转子流量计和中转玻璃罩， 在水射器抽吸下，氯与压力水混合并溶解，氯浓度大于1 ，经加氯管道送往加氯点。 5氯化消毒的安全性问题 5.1氯化副产物的形成及危害 在氯化消毒杀灭水中病原微生物的同时，氯与水中 的有机物反应，产生一系列氯的副产物。通常，将水中 能与氯形成氯化副产物的有机物称为有机前体物。天然 水中有机前体物以腐殖质(含腐殖酸和富里酸)为主要成 分，其次有藻类及其代谢产物、蛋白质等。腐殖质是氯 化消毒过程中形成氯化副产物三卤甲烷的主要前体物质 。三卤甲烷属挥发性卤代有机物，主要有四种：即氯仿 、一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷和溴仿。其中以氯仿含 量最高。据研究表明氯仿具有致突变性和

11、动物致癌性。 氯化副产物中非挥发性卤代有机物有卤乙腈、卤乙酸、 卤代酚、卤代酮和卤代醛等。这类物质目前现有仪器难 以检测，但它们仍具有一定的突变性和致癌性。 5氯化消毒的安全性问题 5.2 防治措施 对氯化副产物的防治，可根据情况采取以下措 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；防止藻类在制水构 筑物内的生长，以降低有机前体物的含量；改善 氯化消毒方法，如取消预氯化和避免折点氯消毒 ，采用管网中途加氯等，以减少氯化副产物的形 成；采用颗粒活性炭过滤，以除去已形成的氯化 副产物；此外还可考虑采用二氧化氯或臭氧作氧 化剂消毒剂，也可改用氯胺消毒。 6氯制剂效果测定

12、原理是： 氯在酸性溶液中与碘化钾起氧化作用， 释出相当量的碘，再以硫代硫酸钠标准溶 液来滴定碘，然后根据硫代硫酸钠标准溶 液的用量计算出含氯化合物中有效氯的含 量。 饮水在采用氯化消毒时，将涉及三个指标 ：加氯量，需氯量和余氯。 6氯制剂效果测定 余氯测定方法有 1、 碘量法测定总余氯量，原理同有效氯测 定； 2、邻联甲苯胺的比色法测定总余氯和游离性 余氯量，其原理是在PH小于1.3的酸性溶液 中，余氯与邻联甲苯胺反应，生成黄色的 醌式化合物，用目视比色法进行比色定量 ； 3、邻联甲苯胺亚砷酸盐比色法 第二节 其他消毒 1二氧化氯消毒 本世纪40年代，欧洲一些国家发现用二氧化 (C1o2)用于

13、水的消毒有很好的效果，但因制造复 杂，价格较贵，过去未受到重视。近年来，国外 为避免氯消毒所引起的有害作用而寻找新的消毒 剂时，对它的研究和应用日益增多，据资料统计 ，在1977年欧洲使用二氧化氯的水厂就有数千个 ，美国有103个水厂使用二氧化氯消毒。我国近 两年也有采用二氧化氯消毒饮水的水厂出现。 1二氧化氯消毒 1.1 二氧化氯的理化特性 二氧化氯在常温下为橙黄色气体，溶点-59.5， 沸点11，冷水中溶解度为2.9g/l(即4时的溶解度) ，热水中分解成HCl02、C12和O2。二氧化氯易溶于 水，但不和水起化学反应，在水中极易挥发，其水中 溶液呈黄绿色，敞开存放时能被光分解.因此不宜贮

14、 存，必须在现场边生产边使用；在密闭，避光条件下 存放，很稳定，如果轻度酸化(PH6)则更稳定。二氧 化氯很容易爆炸，当空气中浓度大于10或水中浓 度大于30时，都具有爆炸性。因此在生产时常用 空气来冲谈二氧化氯气体，使其浓度低于8-10。 将此气体溶于水时，水中二氧化氯浓度约为6-8mg/L 。二氧化氯在酸性条件下有很强的氧化性。 1二氧化氯消毒 1.2 二氧化氯的消毒力 从研究资料显示，二氧化氯对细菌、病毒及真菌 孢子的杀灭能力均很强，由于ClO2是一种不稳定化 合物，不含H0Cl和H0Cl-形式的有效氯，然而其浓度 常以有效氯的术语表示。Cl02氯原子为正4价，还原 成氯化物时将可得到5

15、个电子，因此其氧化力相当于 氯的5倍，有效氯含量为263%。故二氧化氯是极为 有效的饮水消毒剂。二氧化氯对微生物的杀灭原理 是：二氧化氯对细胞壁有较好的吸附性和透过性能 ，可有效地氧化细胞内含疏基的酶；可与半胱氨酸 、色氨酸和游离脂肪酸反应，快速控制生物蛋白质 的合成，使膜的渗透性增高；并能改变病毒衣壳蛋 白，导致病毒灭活。 1二氧化氯消毒 1.3 二氧化氯的毒性 二氧化氯及其歧化形成的亚氯酸盐和氯酸根有 一定的毒性。ClO2-能引起动物的溶血性贫血和变 性血红蛋白血症，ClO2还具有降低血清甲状腺素 的作用。经动物实验证明，只有在接触高浓度二 氧化氯及歧化产物亚氯酸盐时，才会产生不利影 响；

16、低剂量接触一般不会影响其健康。例如：有 人用小白鼠作实验，饮用含亚氯酸盐100mg/l的水 ，可使它们的血红蛋白含量明显减少；饮用含量 为10mg/l的水就未引起这种变化。让大鼠长期饮 用含二氧化氯10mg/l的水，两年后也未检查出对 动物健康有害的作用。 1二氧化氯消毒 1.4 二氧化氯消毒 ClO2在饮水消毒中除可单独使用外，也可与其它消 毒剂配合使用。如用Cl02作制水前处理，然后在滤后水中 加氯，这样可防止形成过量的三卤甲烷，减少构筑物上藻 类的生长，并能避免管网水中Cl02、Cl02-和Cl03-的总量过 高。 ClO2的投加量与源水水质有关，一般情况下，只作 消毒用时，加入量为0.1-0.3mg/L，兼作前处理时，约为 0.6-1.5mg/L。但无论何种情况，其余氯量应与游离余氯 相同，且管网中Cl02、Cl02-和Cl03-的总量应低于1mg/L。 1.4 二氧化氯消毒 影响二氧化氯消毒效果的因素主要是温度 ，随着温度的降低其杀菌效力逐渐减