第13讲：杀生剂 (1)

1、LOGO第13讲：杀生剂、清洗剂LOGO一、杀生剂 杀生！杀生！灭菌剂灭菌剂v 菌？微生物？v 真菌v 细菌v 藻类 水温和pH范围适宜 养分浓缩（无机盐、有机质） 阳光照射颗粒细小的泥沙、尘土、杂物碎屑、腐蚀产物、胶状氢氧化物、不溶性盐的泥状物、油污、菌藻尸体及其黏性分泌物等组成污垢污垢/ /黏泥黏泥。很多种类的微生物能在此系统中快速生长、繁殖很多种类的微生物能在此系统中快速生长、繁殖 为微生物生长提供条件为微生物生长提供条件 为结垢提供晶核为结垢提供晶核 引起垢下腐蚀引起垢下腐蚀消毒、灭菌、杀生消毒、灭菌、杀生污水中的主要病原体：污水中的主要病原体：病原性细菌：病原性细菌：沙门氏菌属、痢疾

2、志贺氏菌、霍乱弧菌、结核分支杆菌、布鲁氏菌属、炭疽杆菌、病原性大肠杆菌肠道病毒：肠道病毒：传染性肝炎病毒、脊髓灰质炎病毒、腺病毒、柯萨基病毒、RED病毒蠕虫卵：蠕虫卵：蛔虫卵、钩虫卵、吸血虫卵有些废水中存在大量细菌，有些含有病源微生物。经水传播，引起疾病。常规常规的废水处理工艺不能的废水处理工艺不能有效灭活这些有效灭活这些病原微生物，病原微生物，故故需进一步需进一步消毒消毒，甚至，甚至灭灭菌菌处理处理消毒、灭菌、杀生消毒、灭菌、杀生给水给水：微生物极易传播疾病，危害生物健康。：微生物极易传播疾病，危害生物健康。工业用水工业用水：形成生物膜，引起设备的腐蚀及水垢问题，：形成生物膜，引起设备的腐蚀

3、及水垢问题，影响生产安全；消耗藉此水处理药剂，增加处理成本。影响生产安全；消耗藉此水处理药剂，增加处理成本。循环冷却水循环冷却水：生成生物黏泥，影响水质、腐蚀管路及设：生成生物黏泥，影响水质、腐蚀管路及设备、堵塞管路、降低换热效率。备、堵塞管路、降低换热效率。灭菌、杀生灭菌、杀生杀灭微生物；杀灭微生物；抑制微生物生长、繁殖；抑制微生物生长、繁殖；防止黏泥附着，并剥落黏泥防止黏泥附着，并剥落黏泥。 杀生剂标准杀生剂标准 高效。广谱性、剥离黏高效。广谱性、剥离黏泥、性质稳定、宽泥、性质稳定、宽pHpH值值适应性。适应性。 安全。无毒性（自身、安全。无毒性（自身、副产物、产物）、易分副产物、产物）、

4、易分解。解。 廉价。廉价易得。廉价。廉价易得。物理法物理法主要有机械过滤、加热、冷冻、辐射、微电解、紫外线和微波等方法紫外线是目前常用的物理消毒法化学法化学法采用杀生剂，如氯、二氧化氯、臭氧、氯胺、高锰酸钾、卤素、金属离子、阴离子表面活性剂等化学药剂容易实现、成本低、使用较多消毒副产物的报道杀菌灭藻杀菌灭藻紫外线：紫外线：通过紫外光穿透细胞壁，与细通过紫外光穿透细胞壁，与细胞质发生反应而杀死微生物的方法。胞质发生反应而杀死微生物的方法。紫外线对水的消毒灭菌主要是通过紫外线对微生物的辐射，生物体内的核酸吸收了紫外线的光能，损伤和破坏了核酸的功能使微生物致死，从而达到消毒的目的。方法：浸水式和水面

5、式（高压石英水银灯）。照射强度：0.190.25W.s/cm2。污水深度：0.651.0m。紫外线方法具有消毒速度快，效率高，能去除芽孢与病毒，不增加水中异味，占地面积小，设备操作简单，便于运行管理和实现自动化等优点。近年来用于水处理的紫外线消毒设备逐渐得到应用。广谱、高效！广谱、高效！无毒害副产物！无毒害副产物！紫外线法紫外线法缺点：缺点：不能解决消毒后管网的再污染问题，电耗大，水中悬浮杂质和色度对紫外线透射有影响。 氯系消毒剂 二氧化氯 臭氧 卤族消毒剂 过氧化物 金属化合物 优点：廉价、广谱、杀菌力强、不易产生抗药性、工艺简单等。缺点：强氧化性（腐蚀性），应控制用量；易受水中有机物、还原

6、性物质、pH值的影响；部分杀菌剂的效果缺乏持久性。化学杀生剂化学杀生剂-氧化性杀生剂氧化性杀生剂氧化性杀生剂氧化性杀生剂-氯消毒氯消毒氯气消毒原理氯气消毒原理 氯气与水反应时，生成次氯酸（HOCl）和盐酸（HCl）。氯的灭菌作用主要来自次氯酸次氯酸。Cl2+H2O HClO+HClHClO H+ClO- HClO（次氯酸）和ClO-（次氯酸根）都具有氧化能力，统称为有效氯，亦称为自由氯。近代消毒作用观点认为：近代消毒作用观点认为： 次氯酸HClO由于是很小的中性分子，可以扩散到带负电的细胞表面，并渗入到细菌内部，氧化破坏细菌体内的酶，使细菌死亡。 次氯酸根ClO-虽具有氧化作用，但因其带负电，

7、难于靠近带负电的细菌，故较难起到消毒作用。HOClHHOClH+ +OCl+OCl- - (温度低有利于形成HOCl)HOCl与OCl-的相对比例取决于温度和pH值。pH值高时，OCl-较多。（pH9时，OCl-接近100%）pH值低时，HOCl较多。（pH6时，HOCl接近100%）pH范围以范围以6.5-7.5为佳！为佳！ NH3+HOCl=NH2Cl+H2ONH2Cl+HOCl=NHCl2+H2ONHCl2+HOCl=NCl3+H2O当反应向左进当反应向左进行时，可产生行时，可产生HOCl。化化 合合 性性 氯氯消毒作用比较缓慢，消毒作用比较缓慢，但可持续产生作用！但可持续产生作用！若水

8、中含有氨氮若水中含有氨氮化合化合性氯性氯加氯量加氯量=需氯量需氯量+余氯余氯加氯量加氯量=需氯量需氯量+余氯余氯需氯量需氯量：指用于杀死水中微生物、氧化有机物和还原性：指用于杀死水中微生物、氧化有机物和还原性物质所消耗的部分。物质所消耗的部分。余氯：余氯：是为了抑制水中残存细菌的再度繁殖而在消毒处是为了抑制水中残存细菌的再度繁殖而在消毒处理后水中维持的剩余氯量。理后水中维持的剩余氯量。生活饮用水卫生标准生活饮用水卫生标准规定：规定：出厂水接触出厂水接触30min30min后余后余氯不应低于氯不应低于0.3mg/L0.3mg/L，在管网末梢不应低于，在管网末梢不应低于0.05mg/L0.05mg

9、/L。加加 氯氯 量量加加 氯氯 量量加氯量根据原水水质和消毒目的确定！加氯量根据原水水质和消毒目的确定！一般污水处理工艺参数：一般污水处理工艺参数：一级处理出水加氯量：一级处理出水加氯量：202030 mg/L30 mg/L；二级处理出水加氯量：二级处理出水加氯量：5 510 mg/L10 mg/L冷却水控制游离活性氯：冷却水控制游离活性氯：0.50.51 mg/L1 mg/Lv 加氯设备除了加氯机（自动）和氯瓶外，还相应设置了自动监测和自动制装置。投氯设备、加氯间和氯库投氯设备、加氯间和氯库加氯间是安装加氯设备的操作间。氯库是储备氯瓶的仓库。加氯间和氯库可以合建，也可分建。氯是有毒气体！氯

10、是有毒气体！ 应特别注意通风、安全应特别注意通风、安全加氯设备的运行管理加氯设备的运行管理氯投加量：通过试验确定，保持水体灭菌效果。投氯点可安装混合器，使氯与水均匀混合，提高效果并节省氯量。氯是剧毒气体，运营管理要注意安全！在氯瓶运输或移动中，应轻装轻卸，严禁滑动、抛滚或撞击，严禁堆放。氯瓶入库前应检查是否漏氯。开启氯瓶前检查氯瓶放置位置是否正确。漂白粉不稳定，吸湿性强，易受光、热、水和乙醇等作用而分解，使有效氯降低。 漂白粉漂白粉漂白粉：漂白粉：氢氧化钙、氢氧化钙、氯化钙和次氯酸钙氯化钙和次氯酸钙的混合物，其主要的混合物，其主要成分是成分是次氯酸钙次氯酸钙CaOCl2，有效氯有效氯含量为含量

11、为30%-38% 2CaOCl2+2H2O2HOCl+Ca(OH)2+CaCl2主要生成主要生成HOClHOCl，消毒原，消毒原理与液氯一致。理与液氯一致。当溶液中碱性增大时，消毒反应进行缓慢。要短时间内收到漂白灭菌的效果，必须除去Ca(OH)2。所以工业上使用漂白粉时要加入少量弱酸，如醋酸等，或加入少量的稀盐酸。 使用漂白粉作为杀菌消毒剂，价格低廉、杀菌力强、消毒效果好。一般用于小水厂或临时性给水。优点：可现场制取次氯酸钠（食盐电解）运行方便、安全、基建费用低。次氯酸钠次氯酸钠原理原理：与液氯一致！与液氯一致！NaOCl+H2OHOClNaOH缺点：消毒效果比液氯差运行费用高（现场制取）适合

12、偏远地区的小厂使用氯化异氰尿酸氯化异氰尿酸氯化异氰尿酸氯化异氰尿酸（强氯精）（强氯精）白色结晶粉剂、粒剂、块剂，贮存稳定性好，具有极强的杀菌、漂白作用。价格较高，主要用于少水量或高品质要求灭菌。氯消毒的不足之处氯消毒的不足之处气味难闻有毒副产物对藻类的去除效果较好，细菌病毒的效果一般为了避免有害消毒副产物的产生，采取的主要途径有：为了避免有害消毒副产物的产生，采取的主要途径有：（1）预处理去除三卤甲烷前驱物预处理去除三卤甲烷前驱物（主要是腐殖酸）。（主要是腐殖酸）。（2）采用代替消毒剂或消毒方法采用代替消毒剂或消毒方法。 近年来开始大量使用二氧化氯、臭氧等代替氯作为消毒剂。受pH值影响低pH值

13、有利于消毒由于臭氧稳定性差，容易分解为氧气，故不能瓶装贮存和运输，必须现场制备、及时使用。臭氧是强氧化剂，其消毒能力和氧化性都比氯强，能氧化水中的有机物，并能杀死病毒、芽孢及细菌。除金和铂外，臭氧几乎对所有金属都有腐蚀性。不含碳的铬铁合金耐腐蚀性较好。臭氧，常温下为无色、有特殊臭味的气体。臭氧的制备方法臭氧的制备方法目前工业上几乎都用干燥空气或氧气经无声放电来制取臭氧。制备臭氧的方法有电解法、化学法、高能射线辐射法、无声放电法等。在电子的轰击下，发生下列反应：在电子的轰击下，发生下列反应： O O2 2+e+e2O+e2O+e；O O2 2+O+OO O3 3；O+O+OO+O+OO O3 3

14、； O O3 3+e+eO O2 2+O+e+O+e；O O3 3+O+O2O2O2 2 在反应中既有O3的生成，又有O3的分解，因而无声放电法得到的是臭氧仅为l3% (重量) 0.61.2(体积比)的混合气体，通常叫做臭氧化气。臭臭 氧氧目前，市场上已经有不同规格臭氧发生器可供购买。在现场用空气或纯氧通过臭氧发生器制取，产率分别为1%3%和2%6%。由于需要现场制备，所以设备投资较大，由于需要现场制备，所以设备投资较大，电耗大，成本高，运行管理比较复杂。电耗大，成本高，运行管理比较复杂。臭臭 氧氧臭氧氧化消毒能力强，对细菌、臭味、色度、有机物和无机物都有显著的去除效果。易分解，不产生二次污染

15、，也不产生污泥。 缺点缺点1、耗电大，运行成本高。2、臭氧有毒，应注意通风，防止中毒。3、臭氧具有强腐蚀性，选择耐腐蚀材料或进行防腐处理。4、臭氧的利用效率低。二氧化氯二氧化氯易溶于水，不与水易溶于水，不与水发生化学反应、在发生化学反应、在水中不发生水解，水中不发生水解，在水中以溶解气体在水中以溶解气体形式存在，持久稳形式存在，持久稳定。定。分子式分子式CIO2，在室温，在室温下以气体形式存在，下以气体形式存在，外观和气味酷似氯气，外观和气味酷似氯气，为橙黄色、黄绿色气为橙黄色、黄绿色气体。体。是一种强氧化剂，其氧化能是一种强氧化剂，其氧化能力是氯的力是氯的25倍，消毒能力仅倍，消毒能力仅次于

16、臭氧，高于氯。次于臭氧，高于氯。强氧化剂，对细胞壁的穿透能力和吸附能力都较强，能有效地破坏细菌内含硫基的酶，控制微生物蛋白质的合成。因此ClO2对细菌、病毒等有很强的灭活能力。二氧化氯二氧化氯二氧化氯用于受污染水源消毒时，可减少氯化有机物的产生，故二氧化氯作为消毒剂日益受到重视。消毒作用受水的pH影响很小，在较高pH下，ClO2消毒能力比氯强。适宜pH值范围：6-10。ClO2还有很强的除酚能力，且消毒时不产生氯酚臭味。高效、广谱、高效、广谱、安全安全的杀生剂的杀生剂理想的氯制剂替代理想的氯制剂替代品！品！二氧化氯的制取二氧化氯的制取ClO2具有易挥发、易爆炸的特性，稍一曝气即可从溶液中逸出。

17、气态和液态ClO2均易爆炸，温度升高、曝光、与有机质接触时也会发生爆炸，所以ClO2通常在现场制备。ClO2的制取方法： (1)亚氯酸钠和氯制取：2NaClO2+Cl22ClO2+2NaCl (2)亚氯酸钠和酸制取：5NaClO2+4HCl4ClO2+5NaCl+2H2O目前国内已有生产稳定性二氧化氯。可运输和贮存，并在现场经活化后使用。现场制取！现场制取！二氧化氯的制取二氧化氯的制取效率高于效率高于臭氧制备！臭氧制备！从理论上分析，氧化消毒剂的消毒能力大小取决于单位摩尔物质得失电子的能力。各种方法消毒能力依次为：O O3 3 ClOClO2 2 ClCl2 2 ClOClO- - 实际使用成

18、本分析由高到低为：O O3 3ClOClO2 2 ClO ClO- - ClCl2 2氧化性杀生剂氧化性杀生剂常用杀生方法比较常用杀生方法比较方法方法优点优点缺点缺点应用应用紫外线紫外线效率高、见效快，不产生有毒副产物，操作简单紫外线透射受水质影响较大适用于小型污水处理厂液液 氯氯效果可靠、投配设备简单、投量准确、价格便宜氯化形成的余氯及某些含氯化合物浓度低时对水生物有毒害，当工业污水的比例大时，氯化物可能生成致癌化合物适用于大、中规模的污水处理厂漂白粉漂白粉投配设备简单、价格便宜除同液氯的缺点外，尚有投量不准确、溶解调制不便、劳动强度大等缺点适用于消毒要求不高或间断投加的小型污水处理厂次氯酸

19、钠次氯酸钠用海水或一定浓度的盐水，由处理厂就地电解产生，也可以买商品次氯酸钠需要有专用次氯酸钠电解设备和投加设备适用于边远地区，购液氯等消毒剂困难的小型污水处理厂臭臭 氧氧消毒效率高，且能有效降解残留有机物、色、味等，pH值、水温对消毒效果影响较小，不产生难处理的或生物积累性的残余物投资大、成本高，设备管理复杂适用于出水水质较好，排入水体条件要求高的污水处理厂非氧化性杀菌灭藻剂不是以氧化作用杀死微生物，而非氧化性杀菌灭藻剂不是以氧化作用杀死微生物，而是以是以致毒作用致毒作用于微生物的特殊部位。于微生物的特殊部位。其杀生作用有一定的持久性，对黏泥有渗透、剥其杀生作用有一定的持久性，对黏泥有渗透、

20、剥离作用，受有机物、还原性物质的、水中离作用，受有机物、还原性物质的、水中pH值值的影响较小。的影响较小。处理费用相对氧化性杀菌灭藻剂较高，容易引起环境处理费用相对氧化性杀菌灭藻剂较高，容易引起环境污染，水中的微生物易产生抗药剂型。污染，水中的微生物易产生抗药剂型。非氧化性杀生剂非氧化性杀生剂非离子型杀菌剂主要是靠渗透到细菌体内或者在水中水解后与细菌的某些组分形成络合物沉淀来达到杀灭或抑制细菌的目的。如：醛类，如甲醛、戊二醛；氯代酚类及其衍生物；有机锡化合物；异噻唑啉酮类等离子型杀菌剂分为阳离子型、阴离子型、两性型季铵盐（最普通和最有效的阳离子杀菌剂之一）季胺盐在水中的分散度加强了其在细菌体内

21、的吸附作用，阻止了细菌的呼吸和糖酵解作用。季胺盐也能使蛋白质变性，使氯和磷化合物从细胞内渗出而导致细胞死亡。非氧化性杀生剂非氧化性杀生剂 季铵盐类 异噻唑啉酮类 有机醛类 有机硫化合物与蛋白质反应，从而破坏酶，引起呼吸功能受抑，使与蛋白质反应，从而破坏酶，引起呼吸功能受抑，使细菌失去活性。细菌失去活性。广谱性，药效持续，对假单胞菌易产生性。与胺类、广谱性，药效持续，对假单胞菌易产生性。与胺类、硫酸、硫化物不相容。可与缓蚀剂、阻垢剂共同使用。硫酸、硫化物不相容。可与缓蚀剂、阻垢剂共同使用。是一种阳离子型表面活性剂（失效；起泡）是一种阳离子型表面活性剂（失效；起泡）吸附到微生物上，与细胞壁上的负电

22、荷部位形成吸附到微生物上，与细胞壁上的负电荷部位形成静电键，还能破坏细胞的半透膜组织，引起细胞静电键，还能破坏细胞的半透膜组织，引起细胞内代谢物质和辅酶漏泄，从而杀灭细菌。内代谢物质和辅酶漏泄，从而杀灭细菌。与蛋白质中的半胱氨酸基结合，使酶丧失功能、微生物与蛋白质中的半胱氨酸基结合，使酶丧失功能、微生物死亡。死亡。 低毒、有效，尤其是对硫酸盐还原菌、真菌快速有效。低毒、有效，尤其是对硫酸盐还原菌、真菌快速有效。溶解性差，一般与分散剂和渗透剂配合使用，以增大药溶解性差，一般与分散剂和渗透剂配合使用，以增大药剂活性。剂活性。戊二醛。戊二醛。渗透到细胞壁与微生物蛋白质发生交联反应，使蛋白质凝渗透到细

23、胞壁与微生物蛋白质发生交联反应，使蛋白质凝固，从而导致细胞死亡。广谱性，有较好的黏泥剥离效果。固，从而导致细胞死亡。广谱性，有较好的黏泥剥离效果。相容性好，可与多种药剂复配、配伍。易生物降解。相容性好，可与多种药剂复配、配伍。易生物降解。非氧化性杀生剂非氧化性杀生剂 其它有机化合物类 氯酚类 重金属盐类吸附在细胞壁上，并渗透到细胞质中，与细胞质作用吸附在细胞壁上，并渗透到细胞质中，与细胞质作用形成胶体溶液，并使蛋白质沉淀，从而杀死微生物。形成胶体溶液，并使蛋白质沉淀，从而杀死微生物。毒性大，对人的眼、鼻等粘膜和皮肤有刺激，对鱼类毒性大，对人的眼、鼻等粘膜和皮肤有刺激，对鱼类和动物也具有较高毒性

24、。和动物也具有较高毒性。生物毒性大！生物毒性大！eg: 铜盐、汞盐、有机锡化合物铜盐、汞盐、有机锡化合物eg：季：季鏻鏻盐、有机胍类等盐、有机胍类等性能好、市场好，但在国内未进行研究开发，或性能好、市场好，但在国内未进行研究开发，或虽有研发但产品质量不稳定虽有研发但产品质量不稳定 投药量（微生物的代谢活动）投药量（微生物的代谢活动） 投药方式（瞬时投加）投药方式（瞬时投加） 操作条件（操作条件（pHpH值、水温、流速、其它有机物值、水温、流速、其它有机物/ /离子离子浓度浓度） 药剂类型（抗药性）药剂类型（抗药性）广谱杀生剂广谱杀生剂复配使用复配使用经济有效经济有效适合适合pHpH值、温度、设备材质等条件值、温度、设备材质等条件与水中其它药剂的相容性与水中其它药剂的相容性持续的杀生作用，低毒持续的杀生作用，低毒/ /无毒无毒加强对杀生剂加强对杀生剂研发制备研发制备低毒低毒/ /无毒，高效，易降解无毒，高效，易降解广谱广谱/ /特效药剂特效药剂复配产品复配产品LOGO二、清洗剂表面活性剂表面活性剂v其分子中同时具有亲水的极性基团与亲油的非极性基团，当它的加入量很少时，即能大大降低溶剂(一般是水)的表面张力以及液界面张力，并且具有润滑、增溶、乳化、分