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Chapter5饮用水卫生目的要求:〔总学时:7学时〕掌握:1、生活饮用水卫生标准制定的原那么;2、集中式给水水源选择的原那么;3、氯化消毒的原理及影响因素。熟悉:二氧化氯消毒原理;饮用水的其它健康问题。了解:臭氧、紫外线消毒;涉水产品卫生要求。什么是生活饮用水?
是指由集中式供水单位直接供给居民作为饮水和生活用水,该水的水质必须确保居民终生〔70年〕饮用平安。Section1饮用水的卫生学意义
水是一切细胞和生命组织的重要成份。是构成自然界一切生命的重要物质根底。水占人体体重的百分之七十以上,具有输送营养、调节体温、溶解物质、协调新陈代谢等作用。一个60公斤重的成人,水份有40多公斤;一个5公斤重的婴儿,水竟占4公斤之多。正常情况下一个人一天需要2公斤水。人体失去6%时既口渴、尿少、发烧;失水10—20%将会昏厥,甚至死亡。人可以失去40%体重的固型物而不致毙命,如果损失了20%的水份,就将濒于死亡。饮用水的卫生学意义
饮用水的卫生学意义
水是人体生理活动的必需物质水参与体内物质代谢饮用水水质不良对健康影响长寿的最重要的因素水中钙的吸收率可达90%以上,而食物中钙的吸收率只有30%。中国37种法定传染病中,靠水传播的就有8种:霍乱、病毒性肝炎、脊髓灰质炎、阿米巴痢疾、伤寒和副伤寒、钩端螺旋体病、血吸虫病、感染性腹泻病。长寿村
前苏联的高加索、巴基斯坦的罕萨、厄瓜多尔的比尔班巴、中国新疆的南疆一带以及中国广西巴马根据国际自然医学会标准,世界长寿之乡定义为每10万人中拥有百岁老人7人。巴马瑶族自治县目前人口为24万,拥有百岁老人76人,每10万人中拥有31.6位百岁老人,是国际标准的4.5倍。被誉为"世界长寿圣殿"的巴马县甲篆乡平安村巴盘屯,全屯510多人,百岁老人多达7人,是国际标准的近200倍。小分子团水是"生命之水"1、六环结构,小分子水的水分子团由79个水分子组成,直径较小,渗透快,通过细胞膜较快,有利于水的交换和有害代谢产物排出。2、小分子团活性强,水分子团的分子数和直径较小,约是普通水的一半左右,能很快循环渗透到身体的各个部位,有利于有害物质的排出。3、长寿村矿泉水属世界罕见的优质偏硅酸型矿泉水带,其水质具有低钠、低矿化的特性,并富含硒、锌、碘和6种对人体极为有益的微量元素,口感清甜,绝无工业污染,长期饮用,能增强人体动脉血管弹性,从而预防高血压、冠心病、动脉硬化等多种病症。Section2饮用水与健康饮水的健康问题流行病学资料WHO:80%的疾病,50%儿童死亡,80%的癌症与饮用不洁水有关。每年3500万心血管疾病,7000万胆结石,9000万肝炎,3000万肝癌、胃癌,500多万儿童生命。开展中国家:10亿多人受到介水传染病的威胁我国:79%的人口正在饮用有害的污染水7亿饮用大肠杆菌污染水1.7亿饮用高氟水8000万人有机物相当高的水水中2200多种有机化学污染物,自来水中有785种,其中致癌物20种,可疑致癌物23种,促癌物18种,致突变物56种。一、我国饮用水卫生现况一级饮用水:〔符合卫生标准〕0.98亿人~10%二级饮用水:〔尚平安卫生水〕1.98亿~20%三级饮用水:〔不平安〕6.82亿~70%饮用水主要问题:1、绝大局部未消毒,70%以上大肠菌群指标超标。2、1/3以上饮用水的感官性状有待改善。3、污染严重,1.7亿人口饮用水受有机物污染。4、地氟病,3700万患氟斑牙,172万氟骨症。5、缺水,4700人严重缺水。6、介水传染病时有发生。引自:第三届环境卫生学会论文集第3次国家卫生效劳调查指出,中国人面临的最大挑战是健康不平安,最突出的是水污染问题。近年来,环境污染与癌症的报道触目惊心。60年代以前,各国饮水水质标准的内容主要为微生物指标与感官指标。60年代以后,由于天然水体中污染成分的种类及浓度迅速增加,对化学物质的分析技术不断提高,以及医学、生物学和化学等学科对水质研究的不断深入,因此,水质标准出现了快速开展,有机污染物指标不断增加,限值不断调整与降低。一、饮水引起的常见疾病介水传染病:细菌、病毒和原虫如隐孢子虫囊等水型地方病:高氟水、高砷水、苦咸水化学性中毒:铬、汞、氰化物等饮水氯化副产物:致癌致畸二次污染生活饮用水二次污染是指集中式生活饮用水出厂后经过管道输送、配水、储存、加压再处理和转送等环节,直至用户饮用前因各种原因导致的水质污染。简称为二次污染。二次污染可以反映在感官性状、生物学和化学等方面,但用户实际反映多数集中在感官性状和生物学方面。二次污染主要表现沥青水混浊水有色水气泡水红虫水细菌水其它〔特异的色、嗅、味水〕颗粒物红水褐水黄水后黄水淘米样水
黑水绿水铁锈
砂粒
炭粒二次污染主要表现管网方面二次供水的储水设备〔包括列车、船舶、飞机〕二次供水处理设备及管道直饮水桶装直饮水及饮水机投币自助另拷加水站家用活性炭净水器二次污染成因部位1、管网方面水管材质和涂料的脱落析出管网陈旧、老化、渗漏,当降压和停水维修时外界污物渗入管网管道铺设、检修工程后通水前未经彻底的清洗消毒和验收工作管道的错误〔危险〕连接操作不当末梢水长期淤滞用水方法不当2.二次供水〔secondarywatersupply〕集中式供水在入户之前经再度储存、加压和消毒或深度处理,通过管道或容器输送给用户的供水方式。2、二次供水的储水设备〔包括列车、船舶、飞机〕储水设备因材质老化、侵蚀、涂料脱落、裂缝、渗漏、析出等储水设备结构、配件不完备储水设备中水滞留时间过长,余氯易消失,水质易发生变化,消防与饮用水合用水箱问题尤甚。储水设备未及时维修保养,没彻底清洗消毒3、二次供水处理设备及管道直饮水深度处理设备材质的化学稳定性及平安性吸附、过滤、软化、消毒剂等装置的功能有效性深度处理系统的水密性和独立性作为管道直饮水还需注意处理系统和循环系统的定期清洗、消毒及容器的透气防尘装置的可靠性和完整性管道直饮水的新配件、新管道必须经清洗、消毒合格后才能投入运行管道直饮水的管道系统中应消除成品水的滞留现象4、桶装直饮水及饮水机水桶的清洗、消毒和灌装中的污染送水过程中包装、瓶盖的污损存放期过长,细菌复苏繁殖饮水机内胆没定期消毒以及环境空气对水质的影响5、投币自助另拷加水站整个设备的围护结构和放置地点的环境状况出水口防污染措施用户自备容器的清洁程度6、家用饮水净化器产品的有效使用期滤速过快每天启用时要放掉初滤水每天用毕后要排污,放空积水按时换胆〔芯〕,换碳定期清洗三、二次污染的预防加强制度建设,狠抓措施落实加强卫生监督监测,认真执行消除隐患开展卫生普及教育,增强群众卫生意识,将饮水卫生溶入群众生活3、高层建筑二次供水污染与健康问题
高层建筑二次供水又称加压供水。它是指供水单位将来自集中式供水或自备水源的生活饮用水,贮存于水箱或贮水池中,再通过机械加压或凭借高层建筑形成的自然压差,二次输送至水站或用户的供水系统。
造成二次供水污染的原因:〔1〕贮水箱〔池〕设计不当,形成死水,致使杂质沉淀,微生物繁殖,细菌学质量下降;〔2〕水箱、管道壁的腐蚀、结垢、沉积对水质污染;〔3〕防腐涂料等不符合要求,防腐衬里、涂料溶出、脱落,致使某些元素含量升高,水质恶化;〔4〕上下管道配置不合理;管网系统渗漏,水质受到外来物质二次污染;〔5〕卫生管理不善,水箱无定期清洗消毒制度、无盖等。〔6〕根底设施和设计安装不合理,如上下管道配置不合理,上水管设在污水管下面,并与污水管交叉或并行;溢水管与污水管直接连接,缺乏必要的防倒灌措施二次供水水质污染浊度、细菌数、大肠菌群数、铁、锰、氯仿、四氯化碳、亚硝酸盐、铅、砷、汞、镉有的可增加90%,甚至达130%以上,余氯明显下降。管网及二次供水污染以生物性污染为主,占73.3%,主要是生活污水和粪水污染了附近的破损管道和蓄水池所致。高层建筑二次供水污染与健康问题措施:
1.加强对二次供水设施的设计施工及所用材料加强审查;
2.加强经常性卫生管理和监督。如建立定期清洗和消毒制度以及定期水质检验制度等
二次供水净化有新途径北京江汉水洁环保新型洁水装置JHSJ-5000系列二次供水洁水设备定期清洗、投放消毒制剂,或在水箱、水池出口设置紫外线管等,但却存在缺乏。利用微电解原理的洁水设备,通过电化学反响使水中的氯离子和水分子产生复合性的高氧化物质,将水体中的有害微生物、细菌、藻类杀灭,还能增加水中氧气溶解量,改善水质,降低水硬度,软化水质,消除高层住宅居民饮水平安隐患。Section3生活饮用水卫生标准〔SanitaryStandardsforDrinkingWater〕
一、生活饮用水水质标准
二、生活用水量标准
生活饮用水卫生标准一、饮用水水质标准〔SanitaryStandardsforDrinkingWaterQuality〕保证饮用水平安,保护人民身体健康的一项标准,是卫生部门开展饮水卫生工作,监测和评价饮用水水质的依据。〔一〕我国生活饮用水水质标准的历史1955年我国首次发布?自来水水质暂行标准?〔修正稿〕。1959年正式发布?生活饮用水卫生规程?,制定了15项生活水质标准。1976年和1985年分别发布?生活饮用水卫生标准?TJ20-76和GB5749-85,水质标准工程由15项增至35项。1994年再次对?生活饮用水卫生标准?修订。2001年公布?生活饮用水卫生标准?,水质指标从原35项增加到了96项。2005年,由建设部起草并公布了?城市供水水质标准?,检测工程由35项增加到93项。总工程达101项2006年底,由卫生部起草和公布了新的?生活饮用水卫生标准?〔GB5749-2006,报批稿〕,水质标准工程35项增至106项〔二〕修订前后的指标数比较2006年与旧的?生活饮用水卫生标准?比较水质指标由GB5749-85的35项增加至106项,增加了71项;修订了8项;微生物指标由2项增至6项增加了大肠埃希氏菌、耐热大肠菌群、贾第鞭毛虫和隐孢子虫;修订了总大肠菌群饮用水消毒剂由1项增至4项增加了一氯胺、臭氧、二氧化氯毒理指标中无机化合物由10项增至21项。首次对无机物亚硝酸盐、有机物溴酸盐等物质的标准值作出规定,并修订了砷、铅、镉、硝酸盐、四氯化碳等限值,2006年与旧的?生活饮用水卫生标准?比较毒理指标中有机化合物由5项增至53项。农药、环境激素、持久性化合物,净化水质时产生二氯乙酸等卤代有机物质、同时增加检测甲醛、苯、甲苯和二甲苯的含量。增加了水体富营养化微囊蓝藻、绿藻等藻类植物死亡后存于水中剧毒的微囊藻毒素等的检测。感官性状和一般理化指标由15项增至21项增加了耗氧量、氨氮、硫化物、钠、铝;修订了浑浊度放射性指标中修订了总α放射性。2006年?生活饮用水卫生标准?从生物污染物到无机污染物、最后到有机污染物、农药污染和更深层次的微生物污染如贾第鞭毛虫、隐孢子虫、营养化造成的藻毒素等方向开展有机污染物潜在危害巨大,主要是传统自来水净化工艺处理不能去除这些有机物,必须增加多级屏障的深度处理工艺和新技术手段,如臭氧+活性炭吸附、膜过滤、紫外线参与的高级氧化等新国标106项的性质和分类统计〔三〕国外饮水水质检测工程极其标准世界卫生组织饮水水质准那么,1970-2004年〔第三版〕。有健康意义化合物准那么值〔94项〕,尚未建立准那么值的化合物〔49项〕,不列入准那么值的化合物〔25项〕共175项欧盟饮水标准:80-98年。有害物质指标(26项),指示性指标(20项),微生物指标(5项)共61项美国标准〔1914-1999年〕:一级标准〔强制性标准〕(79项),二级饮水标准〔非强制性标准,控制对感官有影响的污染物,各州可选择性采纳作为强制性标准〕(15项)共102项日本饮水标准:水质标准〔50项〕,水质管理目标设定工程〔27项〕共102项俄罗斯饮用水标准:〔408项〕。微生物寄生虫〔6项〕,天然水及人为因素广泛存在的〔32项〕,供水系统制水过程中形成的〔8项〕,感官性状和放射性指标〔6项〕,人类经济活动产生的供水水源〔354项〕新国标与国际水质标准的比较新国标与国际水质标准的比较
1感官性指标:无差异2物理化学指标:较WHO缺少铝、铜二项,较EC缺少硅、铜、钾、铝、溶解氧、游离二氧化碳及碱度,与美国相比增加了总硬度3不希望过量的物质指标:较WHO少测6项有机物,即六氯苯、1,22二氯乙烯、1,12三氯乙烯、五氯酚、四氯乙烯、三氯乙烯;与EC相比少13项;与美国相比少11项4有毒物质工程指标:较WHO少测5项,艾氏剂狄氏农药,多环芳烃、铍、镍、锑、钒;与美国相比少测6项农药,即二氯苯氧乙酸、异狄试剂、r-666、甲氧、三氯苯氧乙酸、DDT、2,4,52-TPSilvex5微生物指标:与EC相比少测粪型大肠杆菌群、粪型链球菌、亚硫酸复原菌及22℃的细菌总数6放射性物质指标:与美国相比少测4项,与EC比与国外水质标准比较〔四〕水质分析检验检验一个水样的106项指标费用约2万元,时间周期大约14天。常规检验工程以最多42项为根底,各地统一要求必须检定的工程;非常规检验工程有64项,实施工程和日期由各省级人民政府根据实际情况确定,但必须报国家标准委、建设部和卫生部备案。新标准已于2007年7月1日起实施。因国内检测手段还不能完全跟上,所以5年内分段实施。全部指标最迟于2021年7月1日实施。水质分析工程长期以来,我国城镇供水自来水公司将水质分析分为4类:管网水4项余氯、浊度、细菌总数、大肠杆菌群;检验出厂水7项管网水4项加色度、铁、锰;水源水及出厂水35项全分析世界各国水质检验情况大体与我国相仿,只是在水质分析的工程和管网水采样频率上有所差异水质合格水质合格问题是一系统工程,涉及到水源保护、净水工艺、管道防护等。水源保护牵扯到环境保护的诸多问题:工业废物渣、气、水的排放与处理;农药化肥的使用品种与数量;城市污染物的排放和处理程度;水源自身防护措施等,这些是短时期难以解决的净水工艺、管道防护的改进,是给排水工作者经努力能够实现的水质检测技术的开展趋势重视仪器的联用技术,如气-质联用仪(GC-MS)、液-质联用仪(LC-MS)、ICP-MS等,提高了仪器的检出限,直接检出水中痕量有害物。质谱/波谱/核磁共振在有机物方面,除了传统的农药外,随着消毒剂种类的增多,对其副产物的要求也越来越多,此外还有类激素等人工合成有机物。无机物方面将更重视金属的形态分析。在微生物方面,病原体检测逐步由细胞水平转入分子水平。大肠菌的平皿培养,聚合酶链〔PCR〕法,提高了检出限,缩短了时间〔4小时左右〕。酶标法测试藻毒素、发光细菌法快速检测水中有毒物、免疫磁珠-荧光法检测两虫、Ames法评价遗传毒性等借发光细菌可检测饮用水平安著名的发光细菌研究专家、华东师范大学生命科学学院教授朱文杰完成世博课题,只要在待测水样中参加微量青海弧菌,半小时内就能知道饮用水是否平安。不仅速度快,灵敏度高,而且本钱低廉。发光细菌是能发出绿色可见光的细菌,青海弧菌这样的发光细菌,一旦接触到有毒物质,发光强度就会受到影响,它们的发光强度和水样中有毒物质的类型、浓度密切相关。目前已经命名的发光细菌共18种,其中霍乱弧菌和青海弧菌为淡水发光细菌。迄今为止世界上唯一的一种非致病的淡水型发光细菌。上海苏州河治理、汶川大地震后灾区水质平安快速检测〔五〕?生活饮用水卫生标准?
〔GB5749-2006〕常规检验工程〔42项〕:是反映生活饮用水水质根本状况的指标。非常规检验工程〔64项〕:是根据地区、时间或特殊情况需要实施的生活饮用水水质指标。标准自2007年7月1日起实施。常规检验工程分为四组〔1〕感官性状及一般化学指标: 保证水的感官性状良好;总体性状,感官指标感觉到的水的色、浑浊等,易引起用户不满和投诉;〔2〕毒理学指标: 保证水质对人体健康不产生毒性和潜在危害;〔3〕细菌学指标: 保证水质在流行病学上平安;〔4〕放射性指标: 保证水质对人体健康不产生毒性和潜在危害。分为三组,即微生物指标、毒理指标及感官性状和一般化学指标,共64项。水质非常规指标
新标准具以下有三个特点:
1.加强了对水质有机物、微生物和水质消毒等方面的要求。
2.统一了城镇和农村饮用水卫生标准。
3.实现饮用水标准与国际接轨。世界卫生组织以及欧共体和美国等指标
限值微生物指标a1总大肠菌群(MPN/100ml或cfu/100ml)不得检出2耐热大肠菌群(MPN/100ml或cfu/100ml)不得检出3大肠埃希氏菌(MPN/100ml或cfu/100ml)
不得检出4菌落总数(cfu/ml)100放射性指标b指导值37总α放射性(Bq/L)0.538总β放射性(Bq/L)1生活饮用水水质常规指标及限值指标
限值毒理指标5砷(mg/L)0.016镉(mg/L)0.0057铬(六价)(mg/L)0.058铅(mg/L)0.019汞(mg/L)0.00110硒(mg/L)0.0111氰化物(mg/L)0.0512氟化物(mg/L)113硝酸盐(以N计)(mg/L)10(地下水源限制时为20)14三氯甲烷(mg/L)0.0615四氯化碳(mg/L)0.00216溴酸盐(使用臭氧时)(mg/L)0.0117甲醛(使用臭氧时)(mg/L)0.918亚氯酸盐(使用二氧化氯消毒时)(mg/L)0.719氯酸盐(使用复合二氧化氯消毒时)(mg/L)0.7生活饮用水水质常规指标及限值感官性状和一般化学指标:20色度(铂钴色度单位)1521浑浊度(散射浑浊度单位)NTU1(水源与净水技术条件限制时为3)22臭和味无异臭、异味23肉眼可见物无24pH不小于6.5且不大于8.525铝(mg/L)0.226铁(mg/L)0.327锰(mg/L)0.128铜(mg/L)129锌(mg/L)130氯化物(mg/L)25031硫酸盐(mg/L)25032溶解性总固体(mg/L)100033总硬度(以CaCO3计)(mg/L)45034耗氧量(CODMn法,以O2计)(mg/L)3(水源限制,原水耗氧量>6mg/L时为5)35挥发酚类(以苯酚计)(mg/L)0.00236阴离子合成洗涤剂(mg/L)0.3消毒剂名称与水接触时间出厂水中限值(mg/L)出厂水中余量(mg/L)管网末梢水中余量(mg/L)1.氯气及游离氯制剂(游离氯)≥30min4≥0.3≥0.052.一氯胺(总氯)≥120min3≥0.5≥0.053.臭氧(O3)≥12min0.3—≥0.02总氯如加氯0.054.二氧化氯(ClO2)≥30min0.8≥0.1≥0.02饮用水中消毒剂常规指标及要求表3水质非常规检验工程及限值微生物指标有2项,感官性状及一般化学指标有3项,毒理学指标有39项。微生物指标增加了对蓝氏贾第虫、隐孢子虫等易引起腹痛等肠道疾病、一般消毒方法很难全部杀死的微生物的检测;毒理学指标主要包括农药、除草剂、苯化合物、微囊藻毒素-LR、氯化消毒副产物等。表3水质非常规检验工程及限值1、微生物指标
贾第鞭毛虫〔个/10L〕<1
隐孢子虫〔个/10L〕<1
表3水质非常规检验工程及限值2、毒理指标
锑〔mg/L〕0.005
钡〔mg/L〕0.7
铍〔mg/L〕0.002
硼〔mg/L〕0.5
钼〔mg/L〕0.07
镍〔mg/L〕0.02
银〔mg/L〕0.05
铊〔mg/L〕0.0001
氯化氰〔以CN-计mg/L〕0.07
三卤甲烷〔三氯甲烷、一氯二溴甲烷、二氯一溴甲烷、三溴甲烷之总和〕该类化合物中每种化合物的实测浓度与其各自限值的比值之和不超过1
一氯二溴甲烷〔mg/L〕0.1
二氯一溴甲烷〔mg/L〕0.06
三溴甲烷〔mg/L〕0.1
二氯甲烷〔mg/L〕0.02表3水质非常规检验工程及限值1,2-二氯乙烷〔mg/L〕0.03
1,1,1-三氯乙烷〔mg/L〕2
环氧氯丙烷〔mg/L〕0.0004
氯乙烯〔mg/L〕0.005
1,1-二氯乙烯〔mg/L〕0.03
1,2-二氯乙烯〔mg/L〕0.05
三氯乙烯〔mg/L〕0.07
四氯乙烯〔mg/L〕0.04
六氯丁二烯〔mg/L〕0.0006
二氯乙酸〔mg/L〕0.05
三氯乙酸〔mg/L〕0.1
三氯乙醛〔水合氯醛mg/L〕0.01
苯〔mg/L〕0.01
甲苯〔mg/L〕0.7
草甘膦〔mg/L〕0.7表3水质非常规检验工程及限值二甲苯〔mg/L〕0.5
乙苯〔mg/L〕0.3
苯乙烯〔mg/L〕0.02
2,4,6三氯酚〔mg/L〕0.2
苯并(a)芘〔mg/L〕0.00001
氯苯〔mg/L〕0.3
1,2-二氯苯〔mg/L〕1
1,4-二氯苯〔mg/L〕0.3
三氯苯〔总量mg/L〕0.02
邻苯二甲酸二〔2-乙基己基〕酯〔mg/L〕0.008
丙烯酰胺〔mg/L〕0.0005
微囊藻毒素-LR〔mg/L〕0.001
甲草胺〔mg/L〕0.02
灭草松〔mg/L〕0.3
百菌清〔mg/L〕0.01
滴滴涕〔mg/L〕0.001
溴氰菊酯〔mg/L〕0.02表3水质非常规检验工程及限值乐果〔mg/L〕0.08
2,4-滴〔mg/L〕0.03
七氯〔mg/L〕0.0004
六氯苯〔mg/L〕0.001
六六六〔总量mg/L〕0.005
林丹〔γ-六六六mg/L〕0.002
马拉硫磷〔mg/L〕0.25
对硫磷〔mg/L〕0.003
甲基对硫磷〔mg/L〕0.02
五氯酚〔mg/L〕0.009
莠去津〔mg/L〕0.002
呋喃丹〔mg/L〕0.007
毒死稗〔mg/L〕0.03
敌敌畏〔含敌百虫mg/L〕0.001表3水质非常规检验工程及限值3、感官性状和一般化学指标
氨氮〔以N计mg/L〕0.5
磷酸盐〔只用于加磷酸盐类缓蚀阻垢剂,以PO43-计mg/L〕5
硫化物〔mg/L〕0.02
钠〔mg/L〕200〔六〕、生活饮用水卫生标准制定原那么1、流行病学平安——细菌学指标符合标准要求,防止介水传染病的流行;2、所含化学物质对人体健康无害——不能引起急慢性中毒,不能产生远期危害,不能影响子孙后代的健康;3、保证水的感官性状良好——人们乐于饮用,不影响人们生活;4、经济技术上可行——选择指标、确定标准限量时,要经济、技术合理。〔七〕范围生活饮用水水质卫生要求生活饮用水水源水质卫生要求集中式供水单位卫生要求二次供水卫生要求涉及生活饮用水卫生平安产品卫生要求水质监测和水质检验方法?生活饮用水卫生标准?1.生活饮用水水质卫生标准〔SanitaryStandardforDrinkingWaterQuality〕2.生活饮用水输配水设备及防护材料卫生平安评价标准〔StandardforHygienicSafetyEvaluationofEquipmentandProtectiveMaterialsinDrinkingWater〕3.生活饮用水化学处理剂卫生平安评价标准〔StandardforHygienicSafetyEvaluationofChemicalsUsedinDrinkingWaterTreatment〕?生活饮用水卫生标准?4.生活饮用水水质处理器卫生平安与功能评价标准〔SanitaryStandardforHygienicSafetyandFunctionEvaluationonTreatmentDevicesofDrinkingWater〕5.生活饮用水集中式供水单位卫生标准〔SanitaryStandardforDrinkingWaterPlant〕6.涉及饮用水卫生平安产品生产企业卫生标准〔SanitaryStandardforEnterprisesRelatedHygienicSafetyProductsforDrinkingWater〕7.生活饮用水检验标准〔StandardExaminationMethodsforDrinkingWater〕美国的涉水法律法规简介?美国洪水保险法?、?美国水资源规划法?、?土地复垦法?、?土壤保持法?、?水污染控制法?、?水质法?、?天然与风景河流法?、?国家环境政策法?、?清洁水法?(1977、1987年修订)、?海岸带管理法?、?海洋保护、研究与保护区法?、?港口与水道平安法?、?平安饮用水法?、?资源保护与恢复法?、?露天采矿控制与恢复法?、?港口与油轮平安法?、?综合环境响应、补偿和责任法?、?1983年国际环境保护法?、?1986年紧急湿地资源法?、?海洋塑料污染研究和控制法?、?石油污染法?、?污染预防法?、?马格努森一史蒂芬斯渔业保护和管理法?等。美国的涉水法律法规简介1、水资源管理方面:2、水污染方面:3、水土保持与生态环境方面:4、海洋、海岸带与湿地方面:5、水平安方面:6、其他资源保护与污染防治方面:国家饮用水第一类污染物标准(强制性)共92项,至少每六年修订一次。〔八〕、生活饮用水卫生标准制定方法1、实验研究有害物质毒性研究有害物质稳定性研究;有害物质感官性状影响研;有害物质自净影响研究。2、流行病学研究宏观了解有害物质对人群健康影响程度;饮水有关疾病发病率、死亡率及健康效应的动态观察。3、快速计算法二、生活用水量标准用水量在居民区是指每一居民每天消耗的平均水量。1977年召开的“联合国水事会议〞,向全世界发出严正警告:水不久将成为一个深刻的社会危机,继石油危机之后的下一个危机便是水。1993年1月18日,第四十七届联合国大会作出决议,确定每年的3月22日为“世界水日〞。节水日日期:3月22日1988年?中华人民共和国水法?公布后,水利部即确定每年的7月1日至7日为“中国水周〞,考虑到“世界水日〞与“中国水周〞的主旨和内容根本相同,故从1994年开始,把“中国水周〞的时间改为每年的3月22日至28日生活用水量标准国际上已把城市人均耗水量作为衡量一个国家城市居民生活水平和市政公共设施完善程度的重要标志。在一些较兴旺的国家,城市生活用水量已占城市总用水量的1/3。居民的生活用水量受地区,气候条件、季节、经济文化水平、卫生设备、生活习惯和作息制度等因素的影响。73
沙漠化与引用水?城市居民生活用水量标准?〔GB/T50331-2002〕为了加强城市供水管理、充分利用水资源、保障水资源的可持续开展;促进城市居民合理用水,节约用水,科学地制定居民用水价格,准确核定居民用水量的前提下编制制定的。地域分区日用水量(L/人/d)适用范围
一80~135黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古
二85~140北京、天津、河北、山东、河南、山西、陕西、宁夏、甘肃
三120~180上海、江苏、浙江、福建、江西、湖北、湖南、安徽
四150~220广西、广东、海南
五100~140重庆、四川、贵州、云南
六75~125新疆、西藏、青海
发改委:本轮水价上调重点是提高污
水处理费和水资源费水价调整重点是提高污水处理费和水资源费,以促进节约用水和保护水环境。全国661个城市里面有400多个缺水,有100多个严重缺水。“阶梯水价〞是对使用自来水实行分类计量收费和超定额累进加价制的俗称。根本特点是用水越多,水价越贵。2021年5月31日,国家发改委就已经提出
“在有条件的地区实行居民用水阶梯价格制度〞,加之资源本身的稀缺性,水价上涨已势在必行。长沙、四川居民用水将推行阶梯水价。Section4集中式给水
饮用水革命饮用水的净化技术与工程设施,是在人类与水源污染及由此引起的疾病所做的长期斗争中产生和开展起来的,它的开展称之为饮用水革命回忆从1804年在英国的佩斯利〔Paisley〕建成世界上第一座城市慢砂滤池水厂至今200余年来,饮用水革命可以分成二个显著不同的阶段饮水革命饮用水历史上经历过一次革命:由自然水到自来水!解决了饮用水的卫生问题。现在正在进行着第二次革命,自来水—健康水!凉开水、净化水、纯洁水、矿物质水、矿泉水、富氧水、臭氧水、能量水、频谱水、电解离子水、纳米水、磁化水。从包装上可以分成瓶装水、桶装水、袋装水、即饮水。从种类上可以分为平安水、健康水两大类)第一阶段
19世纪,欧美一些国家由于排出的污水、粪便和垃圾等使地表和地下水源受到污染,造成霍乱、痢疾、伤寒等水传染病的屡次大规模的爆发和蔓延,夺去成千上万人的生命。这些惨痛教训,促进了饮用水的第一阶段革命从19世纪初到20世纪60年代,饮用水的净化主要是以除去原水中的浊度和杀灭水传染病原菌为目的,其代表的处理流程是混凝沉淀→砂滤→投氯消毒,称为普通净水技术。它根本上消除了上述水传染病的爆发第二阶段
自20世纪60年代以来,随着工业和城市的迅速开展,饮用水源不仅受到越来越多的城市污水和工业废水等点污染源的污染,而且还受到更难控制的非点污染源的污染,给水中带来了难以或不能生物降解的有机物。因此,第二阶段的饮用水革命的任务不仅是除去浊度和病原菌,而且还要除去多种多样的有机和无机微量污染物,称为深度净化技术城市管道水---自来水:自来水烧开被称为“死水〞、“致癌水〞,在兴旺国家已有几十年的历史。水被烧开后大局部氧气挥发掉了,对人体有益的矿物质随着温度的升高变成了水垢,沉入壶底。美国环保局工程师福兰克,煮沸自来水的过程,会使三氯甲烷急剧形成,致癌作用及强。三氯甲烷也会破坏食物中的维生素。用含余氯的自来水煮饭,米不但吸附了氯,米中含有的维生素约2/3也被破坏,洗澡时所吸的氯高达平时的6到100倍,比喝入人体的多得多。
平安饮用水:
符合我国饮用水卫生标准的水。平安饮用水的根本要求喝水的最高层次:健康饮用水健康饮水三大要素是:饮用的水要健康,饮水方式要科学,饮水设备要平安。健康饮用水的标准是:第一没有污染的水——无毒、无害、无异味;第二没有退化的水——具有生命活力的水;第三符合人体营养生理需要的水〔含有一定有益矿物质、ph值中性或微碱性、水分子团小〕。满足第一点只是干净的饮用水,满足第一点和第三点是平安的饮用水,只有三点全部满足,才是健康饮用水。小分子团水2000年美国科学家、彼得阿格雷和罗德裹里麦金农公布了世界第一张水通道蛋白的高清晰度立题照片。2003年获得诺贝尔化学奖!揭示了这种蛋白的特殊结构只允许小分子通过。天然的流动着的无污染的山泉水、原始冰川水、都是小分子团的〔3—6个水分子组成〕.核磁共振测得水的半幅宽度为70HZ左右。很容易进出细胞膜的水通道。自来水大分子团〔13个分子以上〕水的半幅宽度为110—130HZ很难进出细胞膜。结合细胞膜水通道直径把小于100HZ由6个水分子组成的水称为小分子团水。饮水的健康问题一是氧17的核磁共振法,看看共振幅宽不宽,如果很宽,水分子串起来变成链状线团结构,不易为人体所吸收;如水的纯度越高,共振幅变得很宽二是量子微磁波动法,是用来检查水结构的历史情况,检测的数字越正数,到达+2O时,这种水对人体的各器官最好;反之越负值到-2O时,这种水虽然从成分上、纯度上没有问题,但是在水分子凝聚结构上,对人体生物化学反响不起媒介作用,以至不能顺利地进行DNA、RNA对蛋白质的合成过程,所以这种水是死水.世界卫生组织规定好水有六项标准1、干净:细菌病毒指数不超标,无毒无害。2、有营养:含有矿物质、微量元素。并以离子状态存在,利于吸收。3、弱碱性:〔PH7-8〕能改变酸性体质。4、小分子团:〔小于100HZ〕渗透力强、溶解性好5、负电位:能去除体内多于自由基。
6、含氧适量:7mg/L左右健康水的三个标准:
中国医促会健康饮用水专业委员会主任、水营养学专家李复兴教授在1994年提出
(1)没有污染的水(称为净水);
(2)没有退化的水(称为活水);
(3)符合人体生理需要的水(称为整水)。健康水的七个条件:
中国医促会健康饮用水专业委员会主任、水营养学专家
李复兴教授在1994年提出
〔1〕不含对人体有毒、有害、有异味的物质;(净化)
〔2〕水分子团小(<100HZ);〔小分子化〕
〔3〕水的营养生理功能强(溶解力、扩散力、渗透力、乳化力、洗净力、代谢力等〕;(活化)
〔4〕PH值呈弱碱性(7.0—8.0);(碱化)
〔5〕水的硬度适中(以CaCO3计:50—200mg/L);(软化)
〔6〕人体所需矿物质含量适中(其中钙含量≥8mg/L);(矿化)
〔7〕水中溶解氧及二氧化碳适中(水中溶解氧≥7mg/L,二氧化碳10—30mg/L)。(生化)我国现状传统的给水处理技术已远远不能满足处理微污染水体的要求:氯化副产物,管网、水箱污染。按现有的标准衡量,全国共有9亿人饮用不符合饮用水标准的水预科院对24个省、市、自治区1534个监测点长期调查结果发现:
20%的水样的色度、浊度、铁、锰、砷、氟超标
30%的水样的有机物污染物超标
46.3%—66.2%的水样的大肠杆菌超标我国现状为解决饮水对人体健康的危害,一些城市不惜投入巨大人力、财力和物力,从远距离调集未受污染的源水,这不仅构成经济重压,而且有悖于经济规律;因为200多年来传统的给水处理工艺对于水中有机物非但不能有效去除,反而可能产生有害的氯化消毒副产物;而一味地往上游取水,有可能取到上游城镇的下水,仍然逃避不了水源的污染问题。集中式给水自水源集中取水,通过输配水管网送到用户或者公共取水点的供水方式,包括城建部门建设的各级自来水厂和由各单位自建。为用户提供日常饮用水的供水站和为公共场所、居民社区提供的分质供水也属于集中式供水。
集中式给水优点:有利于水源的选择和防护;易于采取改善水质的措施,保证水质良好;用水方便;便于卫生监督和管理,但水质一旦被污染,其危害面亦广。一、集中式给水水源选择的原那么〔一〕水量充足应能满足城镇或居民点的设计总用水量,并考虑到近期和远期的开展。〔二〕水质良好水源水质经水厂处理后能符合生活饮用水水质卫生标准。总放射性限值为0.1Bq/L,总放射性限值为1.0Bq/L。〔三〕便于防护目的是保证水源水水质不受污染〔四〕技术经济上合理水质良好水源水质应符合以下要求:a、只经氯消毒即供饮用者,原水总大肠菌群不应超过1000个/L;同时进行沉淀、过滤和氯消毒者,那么不应超过100个/L。b、水源水的感官性状和一般化学指标经净化处理后,应符合饮用水水质标准的要求。c、水源水的毒理学和放射性指标,必需直接符合饮用水水质标准要求。d、水源水中含乙腈等有害物质时,其浓度不应超过规定的最高容许浓度。e、高氟区或地甲病病区,应分别选用含氟、含碘适宜的水源水。f、使用地面水作为水源时,耗氧量不应超过4mg/L,BOD520不应超过3mg/L.g、河流、受潮汐影响、水库和湖泊、输水明渠、暗渠、人工回灌、单井或井群的水质,应符合饮用水水质标准的要求。地表水水源卫生防护取水点取水点周围半径100m的水域内,严禁从事可能污染水源的任何活动。取水点上游1000m至下游100m的水域,不得排入工业废水和生活污水,不得从事有可能污染该水域水质的活动。取水点上游1000m以外的一定范围河段划为水源保护区,严格控制上游污染物排放量。取水点位于城镇和工业企业的上游长沙水源防护一级水源保护区范围:猴子石三水厂取水口上游1000米处至傅家洲尾的湘江主河道河段及其两岸集水陆域。一级水源保护区各自来水厂取水口周围100米半径的水域及取水口近岸一侧上下游100米范围内的河滩为饮用水源核心保护区。二级水源保护区范围:大托乡黄鹤岭至三水厂取水口上游1000米处河段、桔子洲头至傅家洲尾西侧河道及其两岸集水陆域。三级水源保护区范围:暮云市至大托乡黄鹤岭河段及其两岸集水陆域。地面水取水点和取水设备〔1〕岸边式:适用于河岸地形坚硬、水位高等地点;〔2〕河床式:适用于河岸较平坦,水位低的地点;〔3〕活动式取水设备:它适用于水位涨落幅度大,河岸坡度大,河床稳定的地点;〔4〕斗槽型:适用于泥沙量大,冬季经常有冰块地点。二、取水点和取水设备地下水取水点和取水设备1、取水点的位置:〔1〕深层地下水:选用不透水层较厚的地;〔河北最深的机井在沧州地区,到达800米〕〔2〕浅层地下水:设在城镇工业企业污染远的上游,还要考虑技术上方便的地点。地下水取水点和取水设备2、取水设备:〔1〕管井:适用于采取各地层的地下水;〔2〕大口井:适用于水深小于20米〔地下水埋藏较浅〕含水层薄和不宜打管井的地点。常规处理—净化、消毒※地面水的常规处理:混凝沉淀过滤消毒地下水如水质较好,仅需消毒处理。假设原水中含铁、锰、氟等,那么需特殊处理。为了开展优质饮用水,有些地区或城市对常规水厂的水质进行深度净化处理。有机物→预氧化(加氧化剂Cl2、K3Mn04、Cl02等)or生物氧化重金属or浑浊度过高→活性炭,臭氧加活性炭or膜技术处理目的:是除去原水中的悬浮物质、胶体颗粒,使水的浊度和色度符合饮用水卫生标准,并消除水中可能存在的原虫包囊,以及大量降低水中微生物的含量,为消毒创造条件。三、饮用水的水质处理水的净化〔包括混凝沉淀、过滤〕和消毒
三、水质处理〔一〕混凝沉淀(coagulationprecipitationprocess〕颗粒小的物质其自然沉淀速度极小,特别是胶体颗粒如极细小的黏土颗粒、硅酸腐殖质和蛋白质等,很难自然下沉需要参加混凝剂,使它们互相黏附聚合成较大的颗粒,然后从水中沉淀下来,此过程称为混凝沉淀。
三、水质处理〔一〕混凝沉淀(coagulationprecipitationprocess〕1.混凝原理〔1〕压缩双电层作用〔2〕电中和作用〔3〕吸附架桥作用〔1〕压缩双电层作用
─同种胶粒间的凝聚疏松带电颗粒〔水pH偏酸〕水中的粘土胶团具有吸附层和扩散层,合称为双电子层。双电子层中正离子浓度由内向外逐渐降低,最后与水中的正离子浓度大致相等。如向水中参加大量电解质,那么其正离子就会挤入扩散层,进而进入吸附层,使胶体外表的电位降低,因而使双电层变薄,这种作用称为压缩双电层作用。当双电层被压缩,颗粒间的静电斥能就会降低。如这种斥能降至小于颗粒布朗运动的动能及颗粒外表吸能两者之和时,颗粒就会迅速相互吸附凝聚。凝聚颗粒在水中彼此易于接触吸附而增大,形成絮凝体〔也称绒体或矾花〕。城市生活废水,沉渣泛起,泡沫横流。通过混凝沉淀和过滤后变为净水。带负电颗粒〔水pH偏酸〕指混凝剂在水中形成带正电的胶粒,它们能和水中的带负电胶粒相互吸引,从而使彼此电性中和而凝聚。要求两者的电荷量大致相等。〔2〕电中和作用有机胶体细小微粒〔水pH偏碱〕一些呈线型结构的高分子混凝剂,以及金属盐类混凝剂在水中形成高聚物后,均能强烈吸附胶体颗粒。当吸附颗粒增多时,上述线型分子会弯曲变形和成网,使颗粒间的距离缩短而相互粘结,并逐渐形成粗大的絮凝体。线型高分子混凝剂的这种作用,称之。
〔3〕吸附架桥作用原理:Al2(SO4)2+H2OAl(H2O)63+〔水pH偏酸〕Al(OH)(H2O)52+Al(OH)2(H2O)4+Al(OH)3(H2O)3水pH偏碱混凝作用pH值影响因素有些混凝剂的混凝作用那么受水的pH值的影响,如铝铁盐混凝剂在水中pH<3时,水合铝离子起压缩双电层作用;在pH4.5~6.0时,主要起电中和作用;在pH7~7.5时,主要起吸附架桥作用和电性中和作用。水质处理2.混凝剂和助凝剂〔1〕混凝剂1〕无机盐混凝剂:明矾;硫酸铝;铝酸钠;三氯化铝;三氯化铁;硫酸亚铁。2〕高分子混凝剂:聚合氯化铝;聚丙烯酰胺。硫酸铝外观及腐蚀性:有固液两态,常用固态。分精制和粗制两种,呈白色或灰色结晶体。对水温和PH值的适应性:适宜水温20~400C;PH=5.7—7.8时,主要去除微小悬浮物;PH=6.4--7.8时,主要处理高浊低色度水;PH=4--6时,处理高色度水。优点是:腐蚀性小,使用方便,混凝效果好,且对水质无不良影响。缺点是:水温低时,絮凝体形成慢且松散,效果不如铁盐。
三氯化铁具有金属光泽的黑褐色结晶,易溶于水,含杂质少。操作液浓度宜高,可达45%。优点:适应的pH范围较广〔5~9〕,絮凝体大而紧密;对低温、低浊水的效果较铝盐好。缺点:腐蚀性强,易潮湿,水处理后含铁量高。硫酸亚铁硫酸亚铁为绿色半透明结晶,又称绿矾。对水温和PH值的适应性:受水温影响小;PH=8.5—11时,主要处理碱度和浊度高的原水配制浓度:一般在5%~10%,小水厂可为1%~2%,大水厂可为10%~15%。适用条件:絮体易沉淀,价格低,但需经氯氧化,不适宜处理色度和含铁量高的原水,适宜处理低浊水缺点:亚铁只能生成简单的单核络合物,故混凝效果差;且残留于水中的亚铁会使水呈色
聚合氯化铝
外观及腐蚀性:有固液两态产品,固态为无色或黄色树脂状,腐蚀性较小。配制浓度:最低浓度为5%。优点:①对低浊度水、高浊度水、严重污染的水和各种工业废水都有良好的混凝效果。②用量比硫酸铝少。③适用的pH范围较宽〔5~9〕。④凝聚速度非常快,凝聚颗粒大,沉淀速度快,过滤效果好。⑤腐蚀性小,本钱较低。缺点:产品多为土法生产,质量不易到达保证。聚丙烯酰胺适用于高浊度,高色度或有特殊嗅味的水,高浓度有机废水,含有毒有害物质的水,放射物质污染的水及含有大量致病菌和病毒的水。优点是对低浊和高浊水效果均好。缺点是价格昂贵,产品中常含有微量未聚合的单体,其毒性甚高。故规定聚丙烯酰胺含游离的丙烯酰胺不得超过0.2%。水质处理〔2〕助凝剂作用:调节或改善混凝条件;加大絮凝体粒度,比重和紧密度;氧化,提高混凝效果。常用助凝剂:生石灰、水玻璃,聚丙烯酰胺。自学混凝设备沉淀设备澄清
浑浊度降低98%,
色度降低80%,
细菌总数和大肠菌群约降低80%。混凝效果影响混凝效果的因素:〔1〕水温〔2〕水中颗粒的性质和含量〔3〕水的pH值与碱度〔4〕水中有机物和溶解性盐类含量〔5〕混凝剂的种类和用量〔6〕混凝剂的投加方法过滤目的:一是使滤后水的浊度到达生活饮用水水质标准的要求;二是去除水中大局部病原体,如致病菌、病毒以及寄生原虫和蠕虫等。特别是阿米巴包囊和隐孢子虫卵囊,它们对消毒剂的抵抗力很强,主要靠过滤去除;三是水经过滤后,残留的微生物失去了悬浮物的保护作用,为滤后消毒创造了条件。〔二〕过滤〔filtration〕1〕机械阻隔〔筛除作用〕水中悬浮物粒子大于滤料空隙者,不能通过滤层而被阻隔。2〕接触混凝细小的絮状物及悬浮微粒,在通过滤料时与滤料碰撞接触而被吸附于滤料表层,经过一段时间,在滤料外表沉积形成滤膜,使净水效果大大提高。但滤料滤水过久,水中悬浮物可使滤料的微孔阻塞,使滤料阻力越来越大,此时必须停止使用,冲洗滤料之后才可继续发挥净水的效果。过滤原理·
慢滤池普通快滤池双层和三层滤料滤池接触双层滤料滤池
虹吸滤池等滤池类型·滤池工作分三期①成熟期②过滤期③清洗期滤料的卫生学要求①滤料本身无毒,化学性能稳定②滤料不能被微生物利用和分解③滤料有良好的机械强度,使用时不易磨损和碎裂④滤料颗粒较均匀,有一定的级配和适当的孔隙率除菌90%除悬浮物99%。效果:影响过滤效果的因素:〔1〕滤池的进水水质〔2〕滤层厚度和滤料粒径〔3〕滤速〔4〕滤池的类型〔5〕滤料的使用时间集中式:砂滤池分散式:砂滤井砂滤池砂滤缸等
过滤装置〔三〕消毒disinfection消毒是指杀灭外环境中病原微生物的方法。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
饮用水的消毒方法物理消毒:煮沸法,紫外线,超声波消毒法;
化学消毒:常用的有氯气、臭氧、二氧化氯、氯胺、次氯酸钠等。
通过对12种消毒剂的评价:液氯、臭氧、二氧化氯、氯胺,是可供公共给水选择的消毒剂。上海市卫生局卫生监督所负责起草的?消毒剂生产环境卫生要求?〔DB31/354-2005〕2006年5月1日起实施。USA平安饮水委员会理想的消毒剂最好能满足以下要求☆杀灭病原菌的效果,既能杀细菌也能杀病毒,最好也能杀真菌和寄生虫;迅速灭活病原微生物;☆在使用的浓度水平无毒;☆控制和检测的难易☆
剩余消毒剂的有无☆对水的感官性状的影响☆副产物对健康的影响,以及预防或消除的可能性☆经济技术上的可行性1、氯化消毒法(chlorination)氯是一种黄绿色气体,有强烈臭味,有很强的氧化能力。在6-7个大气压下常温即可为液体,且由气态氯变成液态氯体积缩小457倍。
氯化消毒化学药剂消毒饮用水的一种最普及和最有效的方法消毒的氯制剂:主要有液氯、漂白粉Ca(OCl)Cl、 漂白粉精Ca(OCl)2和有机氯制剂等。有效氯:含氯化合物中氯具有杀菌能力的有效成分,即氯化物分子团中氯的价数大于-1者。 漂白粉含有效氯约28%~33% 漂白粉精含有效氯60%~70% 优氯净〔二氯异氰尿酸钠〕含有效氯约60%~64%氯化消毒<1>氯化消毒的原理Cl2+H2O→HOCl+H++Cl-2Ca(OCl)Cl+2H2O→HOCl+Ca(OH)2+CaCl2Ca(OCl)2+2H2O→2HOCl+Ca(OH)2
次氯酸﹥次氯酸根〔80倍〕﹥氯胺(HOCl)(OClˉ)
(NH2Cl)
消毒效果次氯酸体积小,电荷中性,易于穿过细胞壁;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,〔主要是磷酸葡萄糖脱氢酶的巯基被氧化破坏〕从而使细菌死亡。病毒缺乏一系列代谢酶,对氯的抵抗力较细菌强,氯较易破坏-SH键,而较难使蛋白质变性。氯的杀菌作用机制:病毒体、细菌的结构病毒体的结构从内向外分为三个局部,即病毒体的核衣壳、包膜和刺突氯化消毒水中通常存在着一定量的氨氮,氯参加此种水中,会产生以下反响:Cl2+H2O→HOCl+H++Cl-NH3+HOClNH2Cl+H2O〔pH>7〕NH2Cl+HOClNHCl2+H2O(杀菌强、臭、pH<6.5〕NHCl2+HOCl→NCl3+H2O〔无杀菌、pH<4.4〕氯化消毒余氯游离性余氯:HOCl、OCl-
;与水接触30分钟后有0.3~
0.5mg/l余氯。化合性余氯:NH2Cl、NHCl2;与水接触1-2小时后,有1~2mg/l余氯影响氯化消毒的因素①pH值
HOCl
H++OCl-
②水温③水的浑浊度④加氯量和接触时间⑤水中微生物的种类和数量
1.加氯量和接触时间需氯量:杀灭细菌和氧化水中的有机物和复原性无机物需要的氯的总量。余氯: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,此剩余的有效氯称为余氯。游离性余氯(HOCl和OClˉ)化合性余氯(NH2Cl和NHCl2)?生活饮用水卫生标准?规定:游离性余氯:出厂水接触30分钟后,不低于0.3mg/L,管网末梢水不低于0.05mg/L。加氯量和余氯的关系水中无氨时:余氯随加氯量的增加而增加。OMAB余氯量mg∕LO-A:水需氯量为零时,加氯量=余氯量M-B:加氯量为M时,随加氯量的增加,余氯量增加。加氯量〔mg/L)加氯量和余氯的关系余氯量mg∕LMB
DC加氯量〔mg/L)D:折点水中有氨时:余氯随加氯量的增加而增加,此时余氯为化合性余氯〔M-C〕,达C点时,余氯下降,达D点时,余氯重新上升,此时余氯为游离性余氯〔D-B〕。D点:称为折点。OA氯化消毒氯胺与过氯的氯反响:2NH2Cl+HOCl→N2↑+3HCl+H2ONHCl2+HOCl→NCl3+H2O影响氯化消毒的因素〔2〕水的pH值:HOClH++OCl-pH值<5.0,HOCl为100%;pH值=6.0,HOCl在95%以上;pH值>7.0,HOCl含量急剧减少;pH值=7.5,HOCl和OClˉ大致相等;pH值>9,OClˉ接近100%;HOCl的杀菌效率比OClˉ高约80倍!!漂白粉有效氯含量应不低于15%,以防形成的Ca(OH)2过多,降低消毒效果。氯胺NH3+HOCl→NH2Cl+H2O〔pH>7〕NH2Cl+HOCl→NHCl2+H2O〔pH<6.5〕NHCl2+HOCl→NCl3+H2O〔pH<4.4〕pH>7时,一氯胺的生成量较多;pH=7.0时,一氯胺和二氯胺根本相等;pH<6.5时,主要生成二氯胺。pH<4.4时,三氯胺才存在。二氯胺的杀菌效果较一氯胺高,三氯胺几乎无杀菌作用。二氯胺很臭,故消毒时以一氯胺为好。
影响氯化消毒的因素〔3〕水温:水温高,杀菌效果好。水温高,杀菌效果好。水温每提高10˚C,病原菌杀灭率约提高2-3倍。影响氯化消毒的因素〔4〕水的浑浊度:粪尿中的细胞碎片,或污水中的有机颗粒物与微生物结合后,会使后者获得明显的保护作用。病毒因体积小,外表积大,易被吸附成团,因而颗粒对病毒的保护作用较细菌大。影响氯化消毒的因素〔5〕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。但概括地说,除腺病毒外,肠道病毒对氯的耐受性较肠道病原菌强。液氯消毒优点:消毒效果可靠;操作简便,易于控制;具有剩余消毒剂,并易于监测;本钱低。缺点:原水有机物含量高时,会产生大量氯化副产物,特别在用预氯法或折点氯化法时;水中酚含量超标时,会产生氯酚溴;氯气有毒,需防止漏出和事故。氯化消毒法的优缺点:漂白粉消毒除上述外,尚具有以下缺点:·漂白粉易受光、热、潮气作用而分解失效;·漂白粉的溶解和调制不便;·用量大时,设备容积过大,故只适用于小水厂。氯化消毒法的优缺点:氯消毒方法〔1〕普通氯化消毒〔2〕氯胺消毒法〔3〕折点消毒法〔4〕过量消毒法普通氯化消毒法水质较好、根本上无氨、无酚时,参加少量氯即可到达消毒目的的一种消毒法。此时产生的主要是游离性余氯。优缺点:消毒效果好,但可产生氯化副产物,游离性余氯较不稳定,不易在较长管网中保持至管网末梢。氯胺消毒法加氯量控制在C点前,在水中参加氨,加氯后生成的是一氯胺和二氯胺。20世纪50年代,美国1998年已有29.4%的水厂。优点:不会产生氯臭和氯酚臭,三卤甲烷类物质的形成明显较普通氯化法低;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:氯胺的消毒作用不如次氯酸强,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。贾第虫和隐孢子囊折点氯消毒法
加氯量超过折点〔D点〕,在水中形成游离性余氯。优点: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:耗氯多,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。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,需在短时间内到达消毒效果时,加过量氯于水中,使余氯达l-5mg/L。消毒后的水可用亚硫酸钠、亚硫酸氢钠或活性炭脱氯。目前国内外多数水厂仍用氯作饮用水的消毒剂。99.5%,美国94.5%氯消毒会产生具有致癌作用的氯化消毒副产物。去除它有以下几种方法:1.对原水进行生物预处理,除去或降低有机前体物含量。2.活性炭过滤等净化措施来降低或除去氯化副产物。3.改变传统氯化消毒工艺,如防止预氯化和折点氯消毒。4.采用其他消毒方法,如采用二氧化氯或臭氧做消毒剂,或采用紫外线、超声波等物理消毒方法。(1)滤前加氯:即在混凝沉淀前加氯,主要目的在于改进混凝沉淀和防止藻类生长,但易生成大量氯化副产物。(2)滤后加氯:目的是杀灭水中病原微生物,是最常用的消毒方法。(3)中途加氯:在输水管线较长时,在管网中途的加压泵站或储水池泵站的补充加氯,此法既可保证末梢水余氯量,又不使水厂附近的管网水含余氯过高。加氯地点选择常用的加氯设备有:(1)真空加氯机(2)转子加氯机2、二氧化氯消毒法(disinfectionbychlorinedioxide)ClO2是橙黄色气体,有刺激性,辛辣味,在标准大气压下,液化温度为9.7℃,遇光易分解;当空气中ClO2浓度大于10%或水中浓度大于30%时具有爆炸性;易溶于水,但不反响,易挥发,其水溶液在密闭、避光条件下保存于冷处很稳定。故需在临用时就地配制。早在20世纪40年代,目前欧洲已有数千家水厂,美国也有400余家水厂二氧化氯消毒法<1>原理
ClO2分子由1个氯原子和2个氧原子组成,共结合着19个电子,氯原子以两个配位键与两个氧原子结合,其最外层还存在着一个未成对的自由电子,为活泼性自由基,使其具有很强的氧化作用,氧化能力为Cl2的2.63倍。
二氧化氯消毒法原理
对细胞壁有较好的吸附性和渗透性,能氧化细胞内巯基酶;可与半胱氨酸、色氨酸和游离脂肪酸反响,快速控制微生物蛋白质的合成,使膜的渗透性增高;与微生物蛋白质中的氨基酸发生反响,使其分解,从而导致细胞死亡。能迅速对病毒衣壳上的蛋白质酪氨酸起破坏作用,导致病毒死亡。经氧化的有机物多降解为含氧基团〔羧酸〕为主的产物,无氯代产物出现。强氧化性将致癌物BaP氧化成无致癌性的醌式结构。二氧化氯消毒法优点①其杀菌效果不受水体pH值〔6-10〕、氨氮含量及有机物浓度、硬度和盐份的影响;②用量少、作用快、持续药效时间长;浓度为0.5-1mg/L时,1分钟内能将水中99%的细菌杀灭,灭菌效果为氯气的10倍,次氯酸钠的2倍,抑制病毒的能力也比氯高3倍,比臭氧高1.9倍。③杀死细菌,且能分解残留的细胞结构,并且有杀原生动物、霉菌、水藻和生物膜、隐孢子虫、贾第虫和病毒的作用④即使泄漏也不会对附近的居民及操作人员造成伤害二氧化氯消毒法优点④不与水中的腐殖酸反响,因此不会产生卤代烃〔THMs〕;氯代酚⑤对水中的色、味、Fe2+、Mn2+等离子的去除能力很强。能将水中的酚氧化成醌式支链酸,消毒时不会产生氯酚臭;⑥可使致癌的稠环化合物降解成无致癌性的醌式化合物;⑦为微毒性广谱杀菌消毒剂。二氧化氯消毒法缺点本钱高;氯纯度具有爆炸性,故必须在现场制备,不易储存和运输;动物实验说明二氧化氯歧化产物能引起溶血性贫血和变性血红蛋白症。神经系统及生殖系统亚氯酸盐:IARC将亚氯酸盐列为对人的致癌性尚无法分类〔3类〕0.7mg/L氯酸盐:0.7mg/L3、臭氧消毒常温常压下是一种淡蓝色气体,在水中的溶解度比O2大13倍,具有强烈的刺激臭,极不稳定,能自行分解成O2需在临用时制备,并立即通入水中。O3是极强氧化剂,能氧化细菌膜,使细胞膜的渗透性发生改变。臭氧消毒原理O3参加水后即放出新生态氧〔O〕,〔O〕具有很大的氧化能力,可氧化细菌的细胞膜而使其渗透性增加,细胞内容物漏出;影响病毒的衣壳蛋白,导致病毒死亡。O3用于饮水消毒的投加量一般不大于1mg/L,要求接触10~15分钟,剩余O3为0.4mg/L。臭氧消毒优点:强氧化剂,消毒效果较ClO2和Cl2好;不产生三卤甲烷;用量少;接触时间短;pH在6~8.5内均有效;不影响水的感官性状,除臭、色、铁、锰、酚等多种作用;用于前处理时尚能促进絮凝和澄清,降低混凝剂用量。
臭氧消毒缺点:本钱高,电耗大,设备操作运行复杂;水中O3不稳定,控制和检测O3需一定的技术;水中易分解,不能保持杀菌消毒的持久性;消毒后对管道有腐蚀作用,故出厂水无剩余O3,需要第二消毒剂。与铁、锰、有机物等反响,可产生微絮凝,使水的浊度提高。溴酸盐我国将利用臭氧技术对饮用水
消毒和处理污水饮用水“多级屏障概念〞:指两种以上处理步骤的组合,特别是在病原体消毒与去除激素与持久性物质方面,用以保证高水平的饮用水质量。1886年,利用臭氧技术进行水污染处理和消毒已有百年的历史,目前主要在欧洲应用较多,但最大规模的水厂却在加拿大的蒙特利尔,在美国、法国等欧美兴旺国家已有了十分广泛的应用。WEDECO〔威德高〕的臭氧消毒技术相继运用在中国广东、江西、浙江、武汉、江苏和北京、长沙等地的工程中。4、紫外线消毒波长200~295nm的紫外线具有杀菌作用,其中波长254nm的紫外线杀菌作用最强。
利用紫外线消毒时,水的色度和浊度要低,水深最好不超过12cm。设备:浸入式:消毒效率高水面式:构造简单紫外线对病原微生物杀灭作用原理当微生物被照射时,紫外线可透入微生物体内作用于核酸、原浆蛋白与酶,使其发生化学变化而造成微生物死亡。引起DNA链的断裂,导致细菌死亡紫外线能够改变DNA和RNA内含氮的杂环物质,如胸腺嘧啶,在相邻的核苷之间产生新键,形成二聚物,导致微生物不能进行自我复制,到达了消毒的目的.紫外线消毒优点:
杀菌效率高,消毒快捷、彻底、不污染水质、运作简便、使用及维护费用低,易于安装,运行和管理都非常方便物理处理方法,不向水中添加新的物质,消毒后的水中不会产生消毒副产物,更不会去除有益的矿物质,处理后的水无色无味。能降低嗅、味和降解微量有机污染物;缺点:消毒后无持续杀菌作用,本钱贵;目前仅用于供水量不大的单位或家庭,处理后水立刻就被使用,在水厂采用较少。管壁易结垢,导致消毒效果降低;消毒效果受水中悬浮物和浊度影响较大紫外线消毒
一种最古老而又最常用的消毒方法之一,其消毒效果可靠,对一般肠道传染病的病原体和寄生虫卵,经煮沸3~5分钟均可全部杀灭。因此,为预防肠道传染病的介水传播,应大力提倡喝开水
5.煮沸消毒法化学消毒法比较消毒效果:
臭氧>二氧化氯>液氯>氯胺。在水中的稳定性:氯胺>二氧化氯>液氯>臭氧。
消毒技术的开展方向1、物理消毒技术的加大应用:最常见的是紫外线消毒,此外还有微电解消毒、磁化消毒等。2、组合消毒技术的开展:O3/粒状活性碳GAC/Cl2和O3/H2O2/GAC/Cl2法。特点是:首先破坏水中有机物,再用活性炭将二次生成物吸附去除,随之加少量氯气即可到达消毒效果。一方面减少了水中有机
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