水污染控制工程消毒课件PPT课件

1、本章内容 概述 消毒原理 机理，影响因素(哲克定律) 氯消毒法 其它消毒方法 氨氯,二氧化氯,臭氧,紫外线1第1页/共58页2第一节、概述第2页/共58页我国生活饮用水源水质标准（CJ3020-93）3项目标准限值一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)1.01.0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

2、.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，可以视n=1, Ct 值作为消毒剂消毒能力的判断指标。18第18页/共58页)(常数KtcrnC: 消毒剂浓度； tr: 杀灭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 vs. 消毒

3、效率：19第19页/共58页T1: 288 K (15C)T2: 298 K (25C) T1 t220第20页/共58页第三节、氯消毒法一氯的消毒原理二投氯量三氯消毒工艺21第21页/共58页22HOClOClHkOClHHOClHClHOClOHClapHkHClOOClalglg一、氯的消毒原理：Cl2, 漂白粉（Ca(ClO)2）22第22页/共58页氯的消毒机理： 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。23第23页/共58页水中有氨时

4、：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HClO起消毒作用。24第24页/共58页需氯量需氯量：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0.05mg/L。二、投氯量 游离性氯/自由性氯：HClO ，ClO-，Cl2 化合性氯：NH2Cl,

5、 NHCl2, NCl325第25页/共58页水中无氨氮时加氯量与余氯关系：1.水中无任何微生物、有机物等: 加氯量余氯;2.水中有机物较少,不含游离氨和含氮有机物 需氯量满足以后就是余氯 需氯量余氯余氯(mg/L)加氯量加氯量(mg/L)OM1226第26页/共58页OA：水中杂质消耗氯需氯量；AH：氯与氨反应，有化合性氯的余氯存在，有一定消毒效果；H：峰点, 主要是化合性余氯;HB：化合性余氯；加的氯与氯氨反应，余氯减少;B：折点，此后增加的是自由性余氯。BC：自由性余氯。HClONHClONHClClNHOHHClNHOClClNH43222222游离氨0.5mg/L：加氯量控制在峰点前

6、水中有氨：余氯余氯(mg/L)加氯量加氯量(mg/L)OAHBC折点氯化法27第27页/共58页氯消毒副产物 (DBPs)： 氯与水中有机物反应可产生许多致癌或有毒副产物，如三卤甲烷和卤乙酸等。28第28页/共58页29第29页/共58页30第30页/共58页新型含氮消毒副产物31第31页/共58页Cl2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32第32页/共58页工艺参数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

7、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：余氯量：不小于不小于0.5 mg/L33第33页/共58页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34第34页/共58页加氯机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

8、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Cl2H2O35第35页/共58页接触池36第36页/共58页第四节、其它消毒方法一氨氯消毒二二氧化氯(ClO2)消毒三臭氧(O3)消毒四紫外线(UV)消毒五银离子杀菌37第37页/共58页一、氯氨消毒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：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：作用缓慢，杀菌能力比自由氯弱，单独使用的情

9、况较少。38第38页/共58页二、二氧化氯(ClO2)消毒 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，溶解度约为氯的5倍。39第39页/共58页2. ClO2制备方法亚氯酸钠和氯制取：Cl2 + H2O HOCl + HClHOCl + HCl +2NaClO2 2 ClO2 + 2NaCl +H2OCl2 + 2NaClO2 2ClO2 + 2NaCl酸与亚氯酸钠制取:5NaClO2 + 4HCl 4 ClO2 + 5NaCl + 2H2O40第40页/共58页ClO2制备装置41第41页/共58页42第42页/共

10、58页 ClO2消毒优缺点优点： 具有广谱、高效的杀菌能力，其有效氯是Cl2的2.63倍，杀菌效果是Cl2的5倍。 基本不受PH值影响，在碱性处理方案中使用ClO2杀菌更具优势。另外ClO2不与氨及氨基化合物反应，能保持杀生能力，这一特点使ClO2非常适用于合成氨厂和炼油厂等冷却水处理。 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药性。缺点： ClO2本身和副产物ClO2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。EPA: ClO2 + ClO2 1.0 mg

11、/LNaClO2价格昂贵。43第43页/共58页223OOOOOOO3 + 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 (O3)消毒 O3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。44第44页/共58页45第45页/共58页46第46页/共58页一般认为，臭氧的消毒作用仍然是氧化作用The mechanisms of disinfection using ozone include: Direct oxidation/dest

12、ruction 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)47第47页/共58页国内外公认的臭氧灭菌消毒的实验数据 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/

13、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（Chlamydia)等病原体等病原体 99.85%48第48页/共58页49第49页/共58页

14、O3制备：50第50页/共58页51第51页/共58页Ozone: 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-products

15、(DBPs) Highly complicated maintenance and operation Very expensive52第52页/共58页波长在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 (UV)消毒53第53页/共58页封闭式UV消毒器54第54页/共58页敞开式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55第55页/共58页UV disinfection: advantages and disadvantages Advantages Very effective against bacteria, fungi, protozoa Ind