生活污水处理4深度处理

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1、深度处理深度处理1去除对象去除对象有关指标有关指标采用的主要处理技术采用的主要处理技术悬浮态有机物悬浮态有机物混凝沉淀、过滤混凝沉淀、过滤SS、VSS溶解态有机物溶解态有机物BOD、COD、TOC、TOD混凝沉淀、活性炭吸附、臭氧氧化混凝沉淀、活性炭吸附、臭氧氧化有有机机物物氮氮生物脱生物脱N、折点氯化等、折点氯化等TN、氨氮、亚硝酸盐、硝酸盐、氨氮、亚硝酸盐、硝酸盐磷磷TP、磷酸盐、磷酸盐生物除磷、化学沉淀生物除磷、化学沉淀营营养养盐盐类类溶解性无机盐溶解性无机盐反渗透、电渗析、离子交换反渗透、电渗析、离子交换Na+、Ca2+、Cl-微生物微生物细菌、病毒细菌、病毒臭氧氧化、消毒（氯气、次氯

2、酸、紫外）臭氧氧化、消毒（氯气、次氯酸、紫外）微微量量成成分分深度处理的技术深度处理的技术23.3.有机氮和氨氮去除的原理有机氮和氨氮去除的原理 污水中氮的存在形式有有机氮、氨氮、天机氮、亚污水中氮的存在形式有有机氮、氨氮、天机氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮等多种形式，而在城市污水中主要硝酸盐氮、硝酸盐氮等多种形式，而在城市污水中主要是以前两种为主。在对环境要求越来越高的今天，国家是以前两种为主。在对环境要求越来越高的今天，国家城市污水排放标准中，明确规定氨氮的要求，即除氮是城市污水排放标准中，明确规定氨氮的要求，即除氮是必不可少的。采用活性污泥法来除氮是应用生物脱氮的必不可少的。采用活性污泥法来除

3、氮是应用生物脱氮的原理，经历硝化和反硝化两个生化反应过程。原理，经历硝化和反硝化两个生化反应过程。3硝化过程硝化过程 硝化过程是在好氧的情况下，经自养型的亚硝化单硝化过程是在好氧的情况下，经自养型的亚硝化单胞菌的作用，将氨氮胞菌的作用，将氨氮( (铵氮铵氮) )氧化为亚硝酸盐，继而在硝氧化为亚硝酸盐，继而在硝化杆菌的作用下氧化为硝酸盐。亚硝化菌和硝化杆菌统化杆菌的作用下氧化为硝酸盐。亚硝化菌和硝化杆菌统称为硝化菌，硝化菌利用无机碳化合物作为碳源，从称为硝化菌，硝化菌利用无机碳化合物作为碳源，从NHNH3 3、NHNH4 4+ +或或NONO3 3的氧化反应中获得能源。的氧化反应中获得能源。 亚

4、硝化反应和硝化反应以下列反应式表示：亚硝化反应和硝化反应以下列反应式表示： 4 理论上硝化过程中，将理论上硝化过程中，将1g1g氨氮转化为硝酸盐氮需要氨氮转化为硝酸盐氮需要4.57g4.57g氧氧( (其中亚硝化反应需要其中亚硝化反应需要3.43g3.43g氧，硝化反应需要氧，硝化反应需要1.14g1.14g氧氧) )。 5反硝化过程反硝化过程 反硝化反应是由异养型微生物在无分子态氧的条件下反硝化反应是由异养型微生物在无分子态氧的条件下把硝酸盐作为氧化剂，将硝酸盐还原为氮气。把硝酸盐作为氧化剂，将硝酸盐还原为氮气。 自然界中反硝化细菌普遍存在，例如假单胞菌属、自然界中反硝化细菌普遍存在，例如假

5、单胞菌属、反硝化杆菌属、螺旋菌属等，它们多数是兼性菌，在溶反硝化杆菌属、螺旋菌属等，它们多数是兼性菌，在溶解氧浓度极低的环境中利用硝酸盐作为氧化剂，如果存解氧浓度极低的环境中利用硝酸盐作为氧化剂，如果存在氧则利用氧作为氧化剂，所以要使反硝化能较好进行在氧则利用氧作为氧化剂，所以要使反硝化能较好进行必须控制好溶解氧。必须控制好溶解氧。 6当反硝化利用污水中的有机物作为能源，反硝化的反应式为：当反硝化利用污水中的有机物作为能源，反硝化的反应式为： 反硝化过程利用了硝酸盐氮中的氧，每还原反硝化过程利用了硝酸盐氮中的氧，每还原1g1g硝酸盐氮可硝酸盐氮可得到得到2.6g2.6g氧，也可以理解为回收氧，

6、也可以理解为回收2.6g2.6g氧。此外，反硝化还可以氧。此外，反硝化还可以提供一定的重碳酸盐碱度，约为提供一定的重碳酸盐碱度，约为3.47g CaCO3.47g CaCO3 3gN0gN03 3-N-N。 7环境因素对硝化的影响环境因素对硝化的影响影响硝化反应的环境因素有：影响硝化反应的环境因素有：环境因素环境因素pH值值温度温度污泥泥龄污泥泥龄毒性物质毒性物质溶解氧溶解氧8温度温度 硝化反应的适宜温度范围为硝化反应的适宜温度范围为30-3530-35，在，在5-355-35的范围的范围内，反应速率随温度的升高而加快，当温度低于内，反应速率随温度的升高而加快，当温度低于55时，硝时，硝化细菌

7、的生命活动几乎停止。对于同时去除有机物和进行硝化细菌的生命活动几乎停止。对于同时去除有机物和进行硝化反应的系统，温度低于化反应的系统，温度低于1515即发现硝化速率迅速降低。低即发现硝化速率迅速降低。低温对硝化细菌的抑制更为强烈，在温对硝化细菌的抑制更为强烈，在12-1412-14时会出现亚硝酸时会出现亚硝酸盐的积聚。盐的积聚。9溶解氧溶解氧 硝化反应必须在好氧的条件下进行，一般维持混合液硝化反应必须在好氧的条件下进行，一般维持混合液溶解氧的浓度为溶解氧的浓度为2-3mg/L2-3mg/L，当溶解氧低到，当溶解氧低到0.5-0.7mg/L0.5-0.7mg/L已是已是硝化细菌最低的忍受权限。硝

8、化细菌最低的忍受权限。 溶解氧对反硝化也有很大的影响，主要由于氧会同硝酸溶解氧对反硝化也有很大的影响，主要由于氧会同硝酸盐争夺电子供体，而且会抑制硝酸盐还原酶的合成及其活盐争夺电子供体，而且会抑制硝酸盐还原酶的合成及其活动性。系统中溶解氧应保持在动性。系统中溶解氧应保持在0.5mg/L0.5mg/L以下，才能保持反硝以下，才能保持反硝化的正常运转。化的正常运转。 10pHpH值值 硝化反应的最佳硝化反应的最佳pHpH值范围为值范围为8.0-8.48.0-8.4，pHpH值低于值低于6 6时，时，硝化速度明显降低，低于硝化速度明显降低，低于6 6和高于和高于9.69.6时，硝化反应将停时，硝化反

9、应将停止进行。硝化反应对碱度的消耗会引起水的止进行。硝化反应对碱度的消耗会引起水的pHpH值的变化，值的变化，因此须投加必要的碱量以维持适量的因此须投加必要的碱量以维持适量的pHpH值，保证硝化的值，保证硝化的正常进行。正常进行。 11抑制性的物质抑制性的物质 对硝化反应有抑制作用的物质有过高浓度的游离态对硝化反应有抑制作用的物质有过高浓度的游离态NHNH3 3和和HN0HN02 2、重金属、氰化物以及有机物。过高浓度的游离态、重金属、氰化物以及有机物。过高浓度的游离态NH3NH3对硝化反应会产生基质的抑制作用，在培养和驯化硝化对硝化反应会产生基质的抑制作用，在培养和驯化硝化细菌时十分注意游离

10、态细菌时十分注意游离态NHNH3 3的浓度，不使其产生抑制。的浓度，不使其产生抑制。 12污泥泥龄污泥泥龄 为使硝化细菌能在连续流的反应系统中存活并维持为使硝化细菌能在连续流的反应系统中存活并维持定的数量，微生物在反应器的停留时间即泥龄应大于硝化定的数量，微生物在反应器的停留时间即泥龄应大于硝化细菌的最小世代期，硝化细菌的最小世代期即其最大比增细菌的最小世代期，硝化细菌的最小世代期即其最大比增长速率的倒数。一般应取系统的泥龄为硝化细菌的最小世长速率的倒数。一般应取系统的泥龄为硝化细菌的最小世代期的两倍以上，并不得小于代期的两倍以上，并不得小于3-5d3-5d，为保证温度低时都有，为保证温度低时

11、都有充分的硝化反应，泥龄应大于充分的硝化反应，泥龄应大于10d. 10d. 13内循环（硝化液循环）内循环（硝化液循环）原污水原污水反硝化反应器反硝化反应器（缺氧）（缺氧） BOD去除去除,硝硝化反应反应器化反应反应器（好氧）（好氧）碱碱沉淀池沉淀池处理水处理水剩余污泥剩余污泥回流污泥回流污泥N2缺氧缺氧-好氧活性污泥脱氮系统好氧活性污泥脱氮系统A1-O脱氮工艺脱氮工艺14除磷n生物除磷聚磷菌n好氧过量吸磷n厌氧释磷n排泥n化学除磷-沉淀15污水中磷的去除生物学原理污水中磷的去除生物学原理 利用细菌如不动细菌利用细菌如不动细菌(Acinetobacter)(Acinetobacter)等，交替

12、地处于等，交替地处于厌氧与好氧的条件下，在厌氧时，细菌吸收低分子的有机厌氧与好氧的条件下，在厌氧时，细菌吸收低分子的有机物并以聚物并以聚-羟基丁酸羟基丁酸(PHB)(PHB)等形式在体内储存起来，同时等形式在体内储存起来，同时将细胞原生质中聚合磷酸盐以正磷酸盐的方式释放出来，将细胞原生质中聚合磷酸盐以正磷酸盐的方式释放出来，此时污水中磷的含量升高，此时污水中磷的含量升高，BODBOD的含量降低。然后在好氧的的含量降低。然后在好氧的条件下，细菌将吸收的有机物条件下，细菌将吸收的有机物(PHB)(PHB)氧化分解，并提供能源，氧化分解，并提供能源，同时从污水中吸收大量的磷，以聚磷酸盐的形式储存起来

13、，同时从污水中吸收大量的磷，以聚磷酸盐的形式储存起来，其吸收的量大于其释放量，这时污水中磷的含量大大降低，其吸收的量大于其释放量，这时污水中磷的含量大大降低，通过把剩余污泥排出系统，向时也将细菌摄入的磷也排走，通过把剩余污泥排出系统，向时也将细菌摄入的磷也排走，从而达到去除磷的目的。从而达到去除磷的目的。16影响生物除磷的因素影响生物除磷的因素溶解氧的影响溶解氧的影响 在厌氧段内必须控制厌氧的条件，既没有分子态氧也没在厌氧段内必须控制厌氧的条件，既没有分子态氧也没有有NONO3 3- -等化合态氧，保证细菌吸收有机物和释放磷；在好氧等化合态氧，保证细菌吸收有机物和释放磷；在好氧段必须供给足够的

14、氧，使细菌在好氧的状态吸收磷。段必须供给足够的氧，使细菌在好氧的状态吸收磷。氧化态氮的影响氧化态氮的影响 氧化态氮包括硝酸盐氮和亚硝酸盐氮，在厌氧段内有以氧化态氮包括硝酸盐氮和亚硝酸盐氮，在厌氧段内有以上氧化态氮存在时，有机物首先把它们反硝化，然后才进入上氧化态氮存在时，有机物首先把它们反硝化，然后才进入磷的释放，所以氧化态氮的存在消耗了有机物。磷的释放，所以氧化态氮的存在消耗了有机物。17泥龄的影响泥龄的影响 由于生物除磷是利用排泥达到目的，理论上排泥越多越由于生物除磷是利用排泥达到目的，理论上排泥越多越好，即泥龄越短越好，但必须保证有足够的污泥量，在维持好，即泥龄越短越好，但必须保证有足够

15、的污泥量，在维持必要的污泥负荷的前提下、尽量缩短泥龄；必要的污泥负荷的前提下、尽量缩短泥龄；BODBOD5 5负荷和有机物的性质负荷和有机物的性质 一般认为较高的一般认为较高的BODBOD5 5负荷对除磷较为有利，当负荷对除磷较为有利，当F/MF/M值越高值越高时有机物与磷的比值越大，而且低分子的有机物、易降解的时有机物与磷的比值越大，而且低分子的有机物、易降解的有机物对诱导磷的释放能力较强。有机物对诱导磷的释放能力较强。 18释放磷释放磷曝气池曝气池（BOD去除去除吸收磷）吸收磷）原污水原污水处理水处理水（厌氧）（厌氧）沉淀池沉淀池（好氧）（好氧）回流污泥（含磷污泥）回流污泥（含磷污泥）剩余

16、污泥剩余污泥含磷污泥含磷污泥用作肥料用作肥料厌氧厌氧-好氧除磷工艺流程（好氧除磷工艺流程（2法）法）19脱氮除磷工艺安排n生物学原理nVs.n工艺安排20脱氮除磷主要矛盾n碳源n碱度nSRT、回流比等21脱氮除磷常见工艺n一、AO法22厌氧反应池厌氧反应池缺氧反应池缺氧反应池原污水原污水（释放磷氨化）（释放磷氨化）沉淀池沉淀池（脱氮）（脱氮）回流污泥（含磷污泥）回流污泥（含磷污泥）好氧反应池好氧反应池（硝化吸收磷（硝化吸收磷 去除去除BOD ）处理水处理水内循环内循环2Q N2AAO法同步脱氮除磷工艺流程法同步脱氮除磷工艺流程23二、A-A-O同步脱氮除磷工艺工艺特点：l工艺流程比较简单；l厌

17、氧、缺氧、好氧交替运行，不利于丝状菌生长，污泥膨胀较少发生；l无需投药，运行费用低。24工艺特点：l 各项反应都反复进行两次以上，各反应单元都有其首要功能，同时又兼有二、三项辅助功能；l 脱氮除磷的效果良好。三、三、Bardenpho同步脱氮除磷工同步脱氮除磷工艺艺25四、四、UCT工艺工艺含含NO3 -N的的污污泥泥直直接接回回流流到到厌厌氧氧池池，会会引引起起反反硝硝化化作作用用，反反硝硝化化菌菌将将争争夺夺除除磷磷菌菌的的有有机机物物而而影影响响除除磷磷效效果果，因因此此提出提出UCT（Univercity of Cape Town）工艺。）工艺。厌氧池 缺氧池 缺氧池 好氧池 二沉池

18、剩余污泥 （1-2）Q回流 NO3-回流 26生物脱氮除磷的应用实例1、昆明兰花沟废水处理厂TP(mg/l)TN(mg/l)原废水2430处理水 1.0NH3-N 1.0TKN 627生物脱氮除磷的应用实例2、广州大坦沙废水处理厂水力停留时间（h）溶解氧（mg/l）污泥回流比（%）混合液内循环回流比（%）AAOAAO1250.20.51.5225100100200BOD5(mg/l)SS(mg/l)TN(mg/l)TP(mg/l)原废水200250405处理出水 20 30 15 228新进展新进展1 1、传统的废水脱氮除磷工艺存在的问题、传统的废水脱氮除磷工艺存在的问题 硝化菌群增殖速度慢且

19、难以维持较高的生物浓度，增加基建投资和运 行费用。 系统为维持较高生物浓度及获得良好的脱氮效果，必须同时进行污泥 回流和硝化液回流，增加了动力消耗及运行费用。 抗冲击能力弱，高浓度氨氮和亚硝酸盐进水会抑制硝化菌生长。2 2、 新突破新突破 同步脱氮除磷 短程反硝化。 。29典型中水处理工艺典型中水处理工艺二级处理出水二级处理出水混凝混凝 过滤过滤消毒消毒杂用水杂用水二级处理出水二级处理出水混凝沉淀混凝沉淀过滤过滤消毒消毒杂用水杂用水二级处理出水二级处理出水过滤过滤消毒消毒杂用水杂用水二级处理出水二级处理出水混凝沉淀混凝沉淀过滤过滤碳吸附碳吸附消毒消毒杂用水杂用水30化工有限公司化工有限公司-

20、中水处理工程化工废水中水处理工程化工废水 锅炉锅炉 污水处理站贮水池多介质滤罐曝气生物滤池高级氧化塔中间水池高效微滤过滤罐反渗透中间水池中间水池清水池反冲洗水回污水处理站浓水外排送到用户典型锅炉回用水处理工艺典型锅炉回用水处理工艺31除浊n混凝沉淀n过滤32除有机物n臭氧氧化n活性炭吸附n33污水消毒34城市污水处理后的消毒城市污水处理后的消毒概概 述述 排水系统是地表水中致病生物的主要来源。城市污排水系统是地表水中致病生物的主要来源。城市污水中含有沙门氏菌、志贺氏菌、大肠杆菌、铜绿色极毛水中含有沙门氏菌、志贺氏菌、大肠杆菌、铜绿色极毛杆菌和肠病毒等各种可引起传染病的微生物。若人们在杆菌和肠病

21、毒等各种可引起传染病的微生物。若人们在混有未经消毒城市污水的水源中取饮用水或游泳，都有混有未经消毒城市污水的水源中取饮用水或游泳，都有可能造成肠胃炎、伤寒、志贺氏杆菌痢疾、沙门氏茵病、可能造成肠胃炎、伤寒、志贺氏杆菌痢疾、沙门氏茵病、耳感染和传染性肝炎病的爆发。由于生食受城市污水污耳感染和传染性肝炎病的爆发。由于生食受城市污水污染的水域中的贝类，也有引起疾病爆发的例子，如染的水域中的贝类，也有引起疾病爆发的例子，如19921992年上海地区爆发的流行性甲肝。年上海地区爆发的流行性甲肝。 354 4城市污水处理后的消毒城市污水处理后的消毒粪便污染的细菌指示剂粪便污染的细菌指示剂 寄生在温血动物肠

22、内的细菌，包括梭状芽抱杆菌届、寄生在温血动物肠内的细菌，包括梭状芽抱杆菌届、假单胞菌属、变形杆菌属和乳酸杆菌属以及大肠杆菌和粪假单胞菌属、变形杆菌属和乳酸杆菌属以及大肠杆菌和粪便链球菌。所有这些细菌存在于污水和被污水污染的地表便链球菌。所有这些细菌存在于污水和被污水污染的地表水中，致病的微生物也会存在于被污水污染的水体中。水中，致病的微生物也会存在于被污水污染的水体中。三种常见的细菌指示剂是粪便大肠杆菌、粪便链球菌和产气荚膜梭状芽抱杆三种常见的细菌指示剂是粪便大肠杆菌、粪便链球菌和产气荚膜梭状芽抱杆菌。菌。 364 4城市污水处理后的消毒城市污水处理后的消毒 分离和计数指示剂有机体的基本技术有

23、三种：多试管分离和计数指示剂有机体的基本技术有三种：多试管法、膜过滤技术和平皿计数。这三种分离和计数技术给出法、膜过滤技术和平皿计数。这三种分离和计数技术给出的结果都可能小于实际存在于样品中的有机体的数目，因的结果都可能小于实际存在于样品中的有机体的数目，因为通常必须采取的稀释技术不能够将所有的细菌块分开，为通常必须采取的稀释技术不能够将所有的细菌块分开，而且也肯定不能够裂开细菌可能存在的链、簇或对。在选而且也肯定不能够裂开细菌可能存在的链、簇或对。在选择了一种计数技术之后，为了使所要测定的细菌达到一定择了一种计数技术之后，为了使所要测定的细菌达到一定的浓度，可将原始样品用林格氏溶液逐步稀释。

24、的浓度，可将原始样品用林格氏溶液逐步稀释。 374 4城市污水处理后的消毒城市污水处理后的消毒 已有的流行病学数据表明：粪便大肠杆菌数在已有的流行病学数据表明：粪便大肠杆菌数在1414个个/100mL/100mL以下或大肠杆菌总数在以下或大肠杆菌总数在7070个个/100mL/100mL以下，可以防以下，可以防止贝类所引起的疾病爆发。如果水上运动娱乐场所水体止贝类所引起的疾病爆发。如果水上运动娱乐场所水体中的粪便大肠杆菌数在中的粪便大肠杆菌数在200200个个/100mL/100mL左右，人体接触患病左右，人体接触患病的概率就比较大了。的概率就比较大了。 384 4城市污水处理后的消毒城市污水

25、处理后的消毒消消 毒毒 剂剂 很多化学药品和物理作用是很好的消毒剂。如热、阳很多化学药品和物理作用是很好的消毒剂。如热、阳光、氯、溴、碘、过锰酸钾、二氧化氯、臭氧和紫外线等光、氯、溴、碘、过锰酸钾、二氧化氯、臭氧和紫外线等都是有效的消毒剂。在水量不大的消毒场合，二氧化氯的都是有效的消毒剂。在水量不大的消毒场合，二氧化氯的使用正不断增加。在给水领域，为减少加氯消毒副产物的使用正不断增加。在给水领域，为减少加氯消毒副产物的影响，臭氧也开始得到越来越多的应用，但由于臭氧生产影响，臭氧也开始得到越来越多的应用，但由于臭氧生产的耗电量较大，且水中剩余臭氧降解较快，对细菌的抑制的耗电量较大，且水中剩余臭氧

26、降解较快，对细菌的抑制时间较短。时间较短。 394 4城市污水处理后的消毒城市污水处理后的消毒加氯消毒加氯消毒1.1.氯消毒原理氯消毒原理 氯消毒的目的是使致病的微生物失去活性。不同微生物氯消毒的目的是使致病的微生物失去活性。不同微生物对氯的抵抗能力递减的顺序是：对氯的抵抗能力递减的顺序是：细菌芽孢；细菌芽孢；原生动物抱原生动物抱子；子；病毒；病毒；营养细菌。因为在现行的分析方法中，氯消营养细菌。因为在现行的分析方法中，氯消毒的效率由大肠杆菌的杀灭情况来测量，所以只能保证致病毒的效率由大肠杆菌的杀灭情况来测量，所以只能保证致病细菌营养型的灭活。氯消毒一般利用氯气或次氯酸盐。由于细菌营养型的灭活

27、。氯消毒一般利用氯气或次氯酸盐。由于氯和氯消毒的产物对水中有机体有毒并可能对人有致癌作用，氯和氯消毒的产物对水中有机体有毒并可能对人有致癌作用，在设计和运行氯消毒设备时要十分小心，以保证最大杀死细在设计和运行氯消毒设备时要十分小心，以保证最大杀死细菌而在处理系统出水中氯的浓度最小。菌而在处理系统出水中氯的浓度最小。 404 4城市污水处理后的消毒城市污水处理后的消毒 氯气极易溶于水氯气极易溶于水2020，0.1MPa(10.1MPa(1大气压大气压) )下可溶解下可溶解7160mg/L7160mg/L。当它溶于水中时，氯很快水解形成次氯酸：。当它溶于水中时，氯很快水解形成次氯酸： 当氯浓度小于

28、当氯浓度小于1000 mg/L 1000 mg/L 而而pHpH值大于值大于3 3时，水解作时，水解作用实际趋向完全。次氯酸在水中离解成次氯酸离子：用实际趋向完全。次氯酸在水中离解成次氯酸离子：414 4城市污水处理后的消毒城市污水处理后的消毒 次氯酸在水中的离解与氢离子浓度有密切的关系。在次氯酸在水中的离解与氢离子浓度有密切的关系。在pHpH值小于值小于5 5时，水中主要以次氯酸的形式存在，在时，水中主要以次氯酸的形式存在，在pHpH值大于值大于1010时，在水中以次氯酸根的形式存在。在水中的时，在水中以次氯酸根的形式存在。在水中的HOClHOCl、OClOCl- -称称为游离有效氯。这两种

29、形态的游离氯都有很强的消毒作用。为游离有效氯。这两种形态的游离氯都有很强的消毒作用。 当次氯酸盐当次氯酸盐( (如次氯酸钙如次氯酸钙) )溶于水中时，也能离解成次氯溶于水中时，也能离解成次氯酸根：酸根：424 4城市污水处理后的消毒城市污水处理后的消毒 污水中的一些化学成分可与游离氯反应而形成无消污水中的一些化学成分可与游离氯反应而形成无消毒作用的化合物。也就是况，氯与这些化合物之间的反毒作用的化合物。也就是况，氯与这些化合物之间的反应速率比氯破坏和杀灭细菌和病毒的速率还要大。应速率比氯破坏和杀灭细菌和病毒的速率还要大。Fe2+Fe2+、Mn2+Mn2+、NO2-NO2-和和S2-S2-是常见

30、的还原剂，很容易与氯化合使是常见的还原剂，很容易与氯化合使氯失去消毒效果。典型反应如下：氯失去消毒效果。典型反应如下： 434 4城市污水处理后的消毒城市污水处理后的消毒 游离氯还与废水中的氨反应形成一系列的氯胺化合物。游离氯还与废水中的氨反应形成一系列的氯胺化合物。虽然氯胺不及游离氯破坏细菌和病毒效果的虽然氯胺不及游离氯破坏细菌和病毒效果的5 5，但水中，但水中的氯胺可少量水解而形成次氯酸，它们在消毒中仍起着重的氯胺可少量水解而形成次氯酸，它们在消毒中仍起着重要的作用，因为它们相当稳定而且能在投氯后一段时间内要的作用，因为它们相当稳定而且能在投氯后一段时间内仍继续起到消毒作用。以氯胺形式存在

31、于水中的氯称为化仍继续起到消毒作用。以氯胺形式存在于水中的氯称为化合性有效氯。氯胺的一船形式为一氯胺、二氯胺和三氯化合性有效氯。氯胺的一船形式为一氯胺、二氯胺和三氯化氮。其生成的化学反应式如下：氮。其生成的化学反应式如下： 444 4城市污水处理后的消毒城市污水处理后的消毒 所产生的各种氯胺数量取决于所产生的各种氯胺数量取决于pHpH值、温度、接触时值、温度、接触时间以及初始时氯与氨氮的比率。当间以及初始时氯与氨氮的比率。当pHpH值在值在7.8-8.07.8-8.0之间，之间，质量比为质量比为5:15:1时，所有游离氯能在小于时，所有游离氯能在小于1min1min内转化为一氯内转化为一氯胺。

32、当质量比增加时，形成了一些二氯胺。在胺。当质量比增加时，形成了一些二氯胺。在pHpH值较低值较低(pH(pH值小于值小于6)6)时，三氯化氮的浓度明显地增加，三氯化氯时，三氯化氮的浓度明显地增加，三氯化氯有不良气味，应避免其出现。有不良气味，应避免其出现。454 4城市污水处理后的消毒城市污水处理后的消毒 在某些工艺上，加氯消毒可作为除氨的一个处理步骤。在某些工艺上，加氯消毒可作为除氨的一个处理步骤。这称为折点加氯。实质上，氯要加到全部的氯都已反应生这称为折点加氯。实质上，氯要加到全部的氯都已反应生成氯胺为止。投加更多的氯，氨则转化为氮气而被赶走。成氯胺为止。投加更多的氯，氨则转化为氮气而被赶

33、走。超过此点的额外投氯量被保留在溶液中而为游离余氯。这超过此点的额外投氯量被保留在溶液中而为游离余氯。这一机理较复杂，但最终反应可以用下式来表达：一机理较复杂，但最终反应可以用下式来表达：464 4城市污水处理后的消毒城市污水处理后的消毒 把氯加入处理后的污水中有些处理后水中含有少把氯加入处理后的污水中有些处理后水中含有少量还原剂，绘制剩余氯与投氯量关系曲线，得到下图。量还原剂，绘制剩余氯与投氯量关系曲线，得到下图。最初所加的氯与存在的还原剂进行反应，被还原成氯化最初所加的氯与存在的还原剂进行反应，被还原成氯化物，不能测出余氯。下图中从物，不能测出余氯。下图中从a a至至b b的部分表示了氯与

34、还的部分表示了氯与还原剂的反应。在原剂的反应。在b b点的氯剂量表示为满足还原剂的要求点的氯剂量表示为满足还原剂的要求所需的氯量。在水与废水中发现的还原剂包括硫化氢、所需的氯量。在水与废水中发现的还原剂包括硫化氢、亚硝酸盐、亚铁盐以及二价锰离子。亚硝酸盐、亚铁盐以及二价锰离子。 474 4城市污水处理后的消毒城市污水处理后的消毒484 4城市污水处理后的消毒城市污水处理后的消毒 在满足了还原剂的需氯量以后，再加入氯将形成氯胺。在满足了还原剂的需氯量以后，再加入氯将形成氯胺。形成的氯胺即化合性有效余氯。当所加的氯与溶液中全部的形成的氯胺即化合性有效余氯。当所加的氯与溶液中全部的氨和有机胺完全反应

35、时氨和有机胺完全反应时( (在曲线上在曲线上c c点点) )，再加入氯将产生氯，再加入氯将产生氯胺的氧化。氯胺氧化一方面减少了余氯量胺的氧化。氯胺氧化一方面减少了余氯量( (曲线上曲线上c c到到d)d)，同，同时形成了氮气和其他化合物。时形成了氮气和其他化合物。 例如硝酸盐和三氯化氮。完成氧化之后，进一步将氯加例如硝酸盐和三氯化氮。完成氧化之后，进一步将氯加到系统中将导致游离性有效余氯的增加。氯胺氧化完成的那到系统中将导致游离性有效余氯的增加。氯胺氧化完成的那一点一点( (曲线上曲线上d d点点) )通常称为折点。折点氯化处理除了用于保通常称为折点。折点氯化处理除了用于保证形成游离性有效余氯

36、达到消毒目的之外，还用于去除废水证形成游离性有效余氯达到消毒目的之外，还用于去除废水出水中的氨。出水中的氨。 494 4城市污水处理后的消毒城市污水处理后的消毒2.2.加氯消毒须考虑的其他因素加氯消毒须考虑的其他因素 对于氧化塘出水或水中含有高浓度藻时，会使得需氯量对于氧化塘出水或水中含有高浓度藻时，会使得需氯量增高。增高。对对BODBOD和和CODCOD的影响。一般在高投氯量时，若污水中含的影响。一般在高投氯量时，若污水中含有大量藻类，有大量藻类，BODBOD增高，溶解性增高，溶解性CODCOD亦增加。当污水中的有机亦增加。当污水中的有机物都是低分子量溶解性有机物，消毒后使物都是低分子量溶解

37、性有机物，消毒后使BODBOD降低。采用低降低。采用低投氯量和长接触时间，可以减少影响。投氯量和长接触时间，可以减少影响。 504 4城市污水处理后的消毒城市污水处理后的消毒(2)(2)氯溶液与污水的初始混合特别重要氯溶液与污水的初始混合特别重要 因大多数消毒作用发生在开始接触的几分钟内，而且大因大多数消毒作用发生在开始接触的几分钟内，而且大部分需氯量也是消耗在这一时期。因为氯胺在污水中的形成部分需氯量也是消耗在这一时期。因为氯胺在污水中的形成是非常迅速的，必须明确游离氯远比氯胺消毒有效。为了让是非常迅速的，必须明确游离氯远比氯胺消毒有效。为了让游离氯与微生物尽可能多地接触，快速混合是有效的方

38、法，游离氯与微生物尽可能多地接触，快速混合是有效的方法，这对于有效消毒也是重要的，虽然生成氯胺的反应速率比微这对于有效消毒也是重要的，虽然生成氯胺的反应速率比微生物与游离氯的反应速率要快。生物与游离氯的反应速率要快。 514 4城市污水处理后的消毒城市污水处理后的消毒(3)(3)氯溶液与污水的混合既可在紊流条件下的压力管道中实氯溶液与污水的混合既可在紊流条件下的压力管道中实现，也可采用机械混合装置实现。一般认为在紊流的静态混现，也可采用机械混合装置实现。一般认为在紊流的静态混合器是最有效的，能在最短接触时间内得到最大的杀菌率。合器是最有效的，能在最短接触时间内得到最大的杀菌率。有报道称，在紊流

39、的静态混合器中，接触时间有报道称，在紊流的静态混合器中，接触时间0.1-0.3min0.1-0.3min一一般就可以了。在机械混合装置中，所需时间就要稍长一些。般就可以了。在机械混合装置中，所需时间就要稍长一些。如果采用机械混合装置，氯溶液应当投加在紧靠混合装置之如果采用机械混合装置，氯溶液应当投加在紧靠混合装置之前的污水中。另外一种有效的混合方式，是水跃与上下往复前的污水中。另外一种有效的混合方式，是水跃与上下往复隔板混合使用。静态混合器和隔板混合装置在减少运行维护隔板混合使用。静态混合器和隔板混合装置在减少运行维护费用方面优于机械混合装置。费用方面优于机械混合装置。524 4城市污水处理后

40、的消毒城市污水处理后的消毒 (4) (4)快速混合后，加氯消毒的污水流人接触池。一般认为快速混合后，加氯消毒的污水流人接触池。一般认为平推流形式是获得有效消毒最理想的水力流形。平推流能平推流形式是获得有效消毒最理想的水力流形。平推流能减少短流、死角、螺旋流和涡流的发生，还能减少理论停减少短流、死角、螺旋流和涡流的发生，还能减少理论停留时间与实际停留时间的差距。也可用串联的全混流反应留时间与实际停留时间的差距。也可用串联的全混流反应器来提高加氯消毒效率。在这种方法中，池形不那么重要。器来提高加氯消毒效率。在这种方法中，池形不那么重要。串联反应器的一个优点是容易再增加另外的反应器，以提串联反应器的

41、一个优点是容易再增加另外的反应器，以提高处理能力，缺点是投资和运行费用都比较高。高处理能力，缺点是投资和运行费用都比较高。534 4城市污水处理后的消毒城市污水处理后的消毒(5)(5)对于平推流式接触池的设计，池形是一个重要的设对于平推流式接触池的设计，池形是一个重要的设汁因素。理想的情况是采用直通的狭长接触池。例如，汁因素。理想的情况是采用直通的狭长接触池。例如，一段管道就是一个很好的接触反应器，但往往由于费一段管道就是一个很好的接触反应器，但往往由于费用和空间条件的限制，这种方式用和空间条件的限制，这种方式般是不能实现的。般是不能实现的。圆形接触池也用过，但一般在水力特性方面运行效果圆形接

42、触池也用过，但一般在水力特性方面运行效果不佳。大多数接触池均以矩形为基础，这样的设计最不佳。大多数接触池均以矩形为基础，这样的设计最实用。实用。544 4城市污水处理后的消毒城市污水处理后的消毒(6)(6)精心考虑接触池的进出口装置，让污水水流均匀分布于精心考虑接触池的进出口装置，让污水水流均匀分布于池的横断面上。一个最有效的设计方法是沿接触池进出口池的横断面上。一个最有效的设计方法是沿接触池进出口横断面上采用锯齿形堰。这种设计方式可以大大改善池中横断面上采用锯齿形堰。这种设计方式可以大大改善池中水流的水力特性。水流的水力特性。(7)(7)促进接触池中推流条件的常用方法是采用导流板，纵向促进接

43、触池中推流条件的常用方法是采用导流板，纵向导流板一般比横向导流板好。增加接触池的长宽比导流板一般比横向导流板好。增加接触池的长宽比(L(LW)W)是提高接触池工作效率的有效方法，一般长宽比不应小于是提高接触池工作效率的有效方法，一般长宽比不应小于25:125:1。554 4城市污水处理后的消毒城市污水处理后的消毒 (8) (8)曝气是改进氯接触消毒池的另一方法，用压缩空气缓曝气是改进氯接触消毒池的另一方法，用压缩空气缓慢搅动可改善水力特性，并可提供微生物与余氯的接触条慢搅动可改善水力特性，并可提供微生物与余氯的接触条件，从而提高杀菌率。曝气还可减少固体物的积累，从而件，从而提高杀菌率。曝气还可

44、减少固体物的积累，从而减少因固体物腐败而产生的需氯量。二级污水处理的出水减少因固体物腐败而产生的需氯量。二级污水处理的出水中采用中采用2-3mg/L2-3mg/L的投氯量，在曝气条件下，仅仅的投氯量，在曝气条件下，仅仅15min15min的接的接触时间，就可以获得合格的杀菌效果。如果曝气不足以阻触时间，就可以获得合格的杀菌效果。如果曝气不足以阻止固体物沉积，就要采用机械或其他方法清除固体物至少止固体物沉积，就要采用机械或其他方法清除固体物至少一次，使需氯量尽可能保持在较低的水平。一次，使需氯量尽可能保持在较低的水平。564 4城市污水处理后的消毒城市污水处理后的消毒 总之，有效消毒的最重要设计

45、因素是：快速而完总之，有效消毒的最重要设计因素是：快速而完全的初始混合；产生接近平推流条件的长宽比全的初始混合；产生接近平推流条件的长宽比(L(LW W25)25)；以及在出水余氯最低；以及在出水余氯最低(0.5mg/L)(0.5mg/L)的投氯量之下，的投氯量之下，产生最优消毒效果的足够停留时间产生最优消毒效果的足够停留时间( (不少于不少于15min15min，最，最好好30min)30min)。 574 4城市污水处理后的消毒城市污水处理后的消毒加氯消毒加氯消毒 二氧化氯二氧化氯(Chlorine Dioxide)(Chlorine Dioxide)是世界卫生组织是世界卫生组织确认的确认

46、的AIAI级高效、广谱、安全的杀菌剂，也是国际级高效、广谱、安全的杀菌剂，也是国际社会公认的氯系列消毒剂最理想的换代产品。社会公认的氯系列消毒剂最理想的换代产品。 584 4城市污水处理后的消毒城市污水处理后的消毒1.1.二氧化氯的理化性质二氧化氯的理化性质 二氧化氯的熔点为二氧化氯的熔点为-59-59，沸点为，沸点为10.9(101.325kPa)10.9(101.325kPa)。气体密度为气体密度为3.09g/L (113.09g/L (11，101.325kPa)101.325kPa)，气体颜色随浓度增，气体颜色随浓度增大，从绿黄色至橙色，具有与氯气相似的窒息性臭味。电子结大，从绿黄色至

47、橙色，具有与氯气相似的窒息性臭味。电子结构极不饱和的构极不饱和的ClOClO2 2分子决定了它是一种爆炸性、氧化性和腐蚀分子决定了它是一种爆炸性、氧化性和腐蚀性极强的不稳定气体。常压下，体积浓度达性极强的不稳定气体。常压下，体积浓度达1010-15-15的二氧的二氧化氯变成黄棕色，易发生爆炸。化氯变成黄棕色，易发生爆炸。 594 4城市污水处理后的消毒城市污水处理后的消毒3.3.二氧化氯的制备二氧化氯的制备 国外国外C1OC1O2 2的生产方法均以专利形式出现，综合各种工艺，的生产方法均以专利形式出现，综合各种工艺，其发生方法可以归纳为以下其发生方法可以归纳为以下4 4种种: : (1) (1

48、)亚氯酸盐法亚氯酸盐法 包括亚氛酸钠包括亚氛酸钠(NaC1O(NaC1O2 2) )的氧化的氧化( (氯化氯化) )和亚氯酸钠的酸分解。氧化法采用和亚氯酸钠的酸分解。氧化法采用NaC1ONaC1O2 2溶液与氯水进行反溶液与氯水进行反应，国外水厂多数采用此法发生应，国外水厂多数采用此法发生C1OC1O2 2，其反应式：，其反应式：604 4城市污水处理后的消毒城市污水处理后的消毒(2)(2)酸分解法酸分解法 是采用是采用NaC1ONaC1O2 2与一定浓度的酸溶液反应生成与一定浓度的酸溶液反应生成C1OC1O2 2。国内也有研究单位已成功地开发了亚氯酸钠酸分解法。国内也有研究单位已成功地开发了

49、亚氯酸钠酸分解法发生发生C1O2C1O2的装置。亚氯酸盐法的特点是制取的的装置。亚氯酸盐法的特点是制取的C1OC1O2 2纯度高，纯度高，副产物少。但由于副产物少。但由于NaC1ONaC1O2 2昂贵，决定了昂贵，决定了C1OC1O2 2的生产成本较高，的生产成本较高，一般是氯酸盐法的一般是氯酸盐法的3 3倍左右。倍左右。 614 4城市污水处理后的消毒城市污水处理后的消毒(3)(3)氯酸盐法氯酸盐法 是在高酸度介质中还原氯酸钠是在高酸度介质中还原氯酸钠(NaC1O(NaC1O3 3) )制取制取C1OC1O2 2。根据还原剂的不同，国外开发了一系列。根据还原剂的不同，国外开发了一系列C1OC

50、1O2 2的生产工的生产工艺、有硫酸法工艺艺、有硫酸法工艺(NaCl(NaCl作还原剂，作还原剂，H H2 2SOSO4 4调节酸度调节酸度) )、盐酸、盐酸法工艺法工艺(HC1(HC1作还原剂，盐酸调节酸度作还原剂，盐酸调节酸度) )、二氧化硫法工艺、二氧化硫法工艺(SO(SO2 2作还原剂，作还原剂，H H2 2SOSO4 4调节酸度调节酸度) )、甲醇法工艺、甲醇法工艺(CH(CH3 3OHOH作还原作还原剂，剂，H H2 2SOSO4 4 调节酸度调节酸度) )等。氯酸盐法同亚氯酸盐法相比，明等。氯酸盐法同亚氯酸盐法相比，明显降低了显降低了C1OC1O2 2的生产成本，但氯酸盐法的缺点

51、是副产一定量的生产成本，但氯酸盐法的缺点是副产一定量的的C1C12 2，影响，影响C1OC1O2 2的纯度，给的纯度，给C1OC1O2 2的应用带来了麻烦，因为的应用带来了麻烦，因为C1O2C1O2用作饮水消毒剂要求有较高纯度，才能避免因用作饮水消毒剂要求有较高纯度，才能避免因C1C12 2与水与水中有机构作用产生中有机构作用产生CHClCHCl3 3等有机卤代物的毒副作用。国外氯等有机卤代物的毒副作用。国外氯酸盐法生产的酸盐法生产的C1OC1O2 2主要用于纸浆漂白和大型水厂消毒。主要用于纸浆漂白和大型水厂消毒。624 4城市污水处理后的消毒城市污水处理后的消毒(4)(4)电解法电解法 电解

52、法是以氯酸钠或氯化钠为原料，采用电解法是以氯酸钠或氯化钠为原料，采用隔膜电解技术制取隔膜电解技术制取C1OC1O2 2，美国虎克公司和，美国虎克公司和TetravalentTetravalent公公司分别获得该项技术专利。电解法制取司分别获得该项技术专利。电解法制取C1OC1O2 2也是一种较也是一种较为经济、竞争力强、有着广泛开发前景的生产方法。为经济、竞争力强、有着广泛开发前景的生产方法。 634 4城市污水处理后的消毒城市污水处理后的消毒4.4.二氧化氯的检测二氧化氯的检测 (1)(1)碘量法碘量法 主要应用于二氧化氯标谁溶液的测定，温度主要应用于二氧化氯标谁溶液的测定，温度和强光影响溶

53、液的稳定性；和强光影响溶液的稳定性； (2)(2)电流滴定法电流滴定法 主要用于各种含氯化合物的现场化验，主要用于各种含氯化合物的现场化验，有很好的准确度和精密度；有很好的准确度和精密度； (3)N(3)N，N N二乙基对苯二胺二乙基对苯二胺(DPD)(DPD)法法 此法应用于常规分此法应用于常规分析，易操作，能区分二氧化氯和其他形式的含氯化合物，但析，易操作，能区分二氧化氯和其他形式的含氯化合物，但不如电流滴定法准确易受一氯胺和氨基乙酸等干扰。不如电流滴定法准确易受一氯胺和氨基乙酸等干扰。644 4城市污水处理后的消毒城市污水处理后的消毒6.6.使用二氧化氯必须注意的问题使用二氧化氯必须注意

54、的问题 19941994年，美国允许应用二氧化氯作为一种饮用水处理剂，年，美国允许应用二氧化氯作为一种饮用水处理剂，二氧化氯的消毒副产物氯酸盐和亚氯酸盐对健康的影响，受二氧化氯的消毒副产物氯酸盐和亚氯酸盐对健康的影响，受到了人们的关注。二氧化氯是一种有毒的化合物，对动物的到了人们的关注。二氧化氯是一种有毒的化合物，对动物的研究表明，长时间饮用含二氧化氯的水、可能损害肝、肾、研究表明，长时间饮用含二氧化氯的水、可能损害肝、肾、中枢神经系统的功能，影响周围人体血液的组成，抑制甲状中枢神经系统的功能，影响周围人体血液的组成，抑制甲状腺的功能。腺的功能。 654 4城市污水处理后的消毒城市污水处理后的

55、消毒 微生物细胞中的脱氧核糖核酸微生物细胞中的脱氧核糖核酸(DNA)(DNA)和核糖核酸和核糖核酸(RNA)(RNA)对对波长为波长为25502600A25502600A的光波具有最大的吸收作用，而紫外线灯的光波具有最大的吸收作用，而紫外线灯所产生的光波波长若恰好在此范围内，则当微生物细胞受到所产生的光波波长若恰好在此范围内，则当微生物细胞受到紫外线的直接照射时，紫外线的直接照射时，DNADNA和和RNARNA的分子结构受到破坏，进而的分子结构受到破坏，进而使使DNADNA分子无法复制，最终导致细胞死亡。分子无法复制，最终导致细胞死亡。 紫外线消毒技术紫外线消毒技术664 4城市污水处理后的消

56、毒城市污水处理后的消毒紫外线的剂量取决于水和废水的性质，悬浮物有保护细菌紫外线的剂量取决于水和废水的性质，悬浮物有保护细菌防止紫外线辐射的作用，因此考虑有悬浮物时的紫外线强防止紫外线辐射的作用，因此考虑有悬浮物时的紫外线强度应有所增加。未经过滤的排水需度应有所增加。未经过滤的排水需3000030000W Ws/cms/cm2 2的剂量，的剂量，而经过滤的排水一般采用而经过滤的排水一般采用16000200001600020000W Ws/cms/cm2 2的剂量。的剂量。在浊度小于在浊度小于1212度，水层厚度小于度，水层厚度小于72mm72mm，辐射时间为，辐射时间为5min5min时，时，处理处理1m31m3水耗电量小于水耗电量小于0.29kw0.29kwh h。 67