华北理工水质工程学Ⅰ课件18消毒-1氯消毒

第十八章消毒目的：消除水中的致病微生物的致病作用。细菌性病源微生物水中致病微生物（病源性病菌）病毒性病源微生物（病源性病毒）源水中的微生物，大多附着在悬浮颗粒上，水处理（沉淀，过滤）已将绝大多数的微生物去除了，但还没达到饮用水标准，要进一步消毒。1、目的：消除水中的致病微生物的致病作用。2、指标：细菌总数：不超过100个/mL大肠菌群：不超过3个/L3、方法：物理法：加热，紫外线照射化学法：加药剂（主要是氯消毒）问题：受到有机污染的水与氯反应会产生三氯甲烷CHCl3（氯仿）。氯仿是致癌物！其危害现有争议。已经有国家禁用氯消毒。§18-1氯消毒一、氯消毒原理：氯Cl2是强氧化剂起氧化作用。1、原水中不含氨氮时：Cl2+H2OHOCl+HCl(歧化反应)Ki→为平衡常数OCl－+H+Cl2，HOCl；OCl－——称为自由性余氯。Ki与温度有关P360表18-1（不同温度平衡常数有变化）称：HOCl、OCl－（次氯酸和次氯酸根）为自由性氯或有效氯。它可通过细菌细胞壁，在细胞内起氧化作用破坏细菌的酶系统，使细菌被杀死（失去生命能力）。细菌一般带负电，所以HOCl杀菌效果比OCl－好。所以应控制PH值低一些。证明：∴PH高，[OCl－][HOCl]。PH低,[HOCl][OCl－]HOClOClHKHOClOClHKlglglgHOClOClPHKlglgHOClOClKPHlglgt=20℃时，PH9,OCl－接近100%。PH=7.54时,[HOCl]≈[OCl－]。PH6时,[HOCl]接近100%2、水中实际存在氨氮：（有机污染使水含有氨氮）①Cl2+H2OHOCl+HClNH3+HOClNH2Cl+H2ONH2Cl+HOClNHCl2+H2O有臭味NHCl2+HOClNCl3+H2O有恶臭味其平衡是与PH值及温度有关。②PH＞9一氯胺占优势。PH＝7.0一氯胺、二氯胺同时存在，近似等量。PH＜6.5二氯胺占优势。PH＜4.5三氯胺NCl3存在（挥发性）。③水中氯胺的作用：ⅰ消减消毒强度，使HOCl浓度低，消毒作用渐缓。使接触消毒时间增长。氯消毒：5min可杀99%氯胺消毒：5min达60%几小时后达99%ii消毒作用时间长：维护余氯持久。管网末梢要求的游离性余氯不低于0.05mg/L。管网很大时：可采用氯胺消毒。后面会讲到iii消毒作用：（NHCl2＞NH2Cl＞NCl3）化合性氯↓↓有臭味消毒作用最差有恶臭味二、加氯量：需氯量：用于杀死细菌，氧化有机物，1、氯量和还原性物质所消耗的部分。余氯：为了抑制水中残存细菌的再度繁殖，管网中所需少量的剩余氯。自由性余氯：Cl2；HOCl；OCl－。余氯NH2Cl化合性余氯：NHCl2NCl3（1）抑制细菌的再度繁殖2、余氯的作用：（杀菌作用）（2）预示再次污染的信号。余氯量：出厂水：0.3~4mg/l管网末梢：≥0.05mg/l3、加氯量与余氯量的关系。①水中无细菌；有机物。加入水中的氯全为余氯。②水中有细菌有机物，无氨氮：iOM——需氯量,杀细菌氧化有机物用量。iiOM′=OM量；AB——余氯量。O′M′BA45°BM′——两部分：一部分与氯反应慢的在测余氯时仍在（氧化有机物；杀菌）与氯反应；水中余氯受一些杂质和光线作用会分解2HOCl2HCl+O23、水中存在有机物、细菌、氨氮时：1区：OA——需氯量余氯量为零，加氯量b1全部与有机物和杀菌作用耗尽。消毒效果不可靠。2区：AH—有一定的余氯量a2(化合性余氯)OA—需氯量b2一部分分解：2HOCl→2HCl+O2（b2－OA）一部分反应慢的有机物与氯反应。（如：C+2Cl2+2H2O→4HCl+CO2）a2—余氯量。加氯量3区：HB——余氯量a3(化合性余氯如NH2Cl，NHCl2…)b2[OA+(b2-OA)]b3b3－b22NH2Cl+HOCl→N2↑+3HCl+H2O所耗氯量加氯量越多，耗氯量越多，余氯a3越少。4区：BC段——过了折点B（称为加氯折点），称为折点氯化。完全没有消耗氯的杂质了，出现了自由性余氯。自由性余氯：HOCl、OCl－、Cl2余氯化合性余氯（如：NH2Cl，NHCl2…R－NClx）NH2Cl浓度低到一定程度不再消耗氯。4、生产上消毒的加氯量：①原水游离氨＜0.3mg/l时，加氯点在4区折点加氯消毒。②原水游离氨＞0.5mg/l时，加氯点可在3区，但要近折点（化合性余氯量已足够消毒）。但要视管网的大小，保证末梢余氯。③原水游离氨0.3~0.5mg/l时，难控制，即要节省氯，又要杀菌可靠。可在4区近折点。经验：一般地表水，混凝、沉淀、过滤后加氯量1.0~1.5mg/l或清洁地下水地表水，混凝、沉淀：1.5~2.5mg/l5、折点加氯消毒的其它效果：（氯的氧化作用）降低色度（氧化）；去除恶臭（氧化）；降低有机物含量（氧化）；提高混凝效果（氧化了某些干扰物质）。三、加氯位置：（加氯点一般常指在加氯曲线中的位置是加氯量的意思）1、滤后加氯：常用的消毒方式，节省氯效果好，饮用水加氯的常规形式。2、混凝前加氯：称为滤前加氯，可提高混凝效果。氧化了水中的有机物，去除色度。可氧化硫酸亚铁，将二价铁氧化成三价铁，提高混凝效果，防止混凝、沉淀、过滤设施长青苔。对混凝又称为：滤前氧化或预氯化。延长了接触消毒的时间，可省加氯量，加氯点在AH段。但不能保证管网末梢余氯。3、管网中途补充加氯：出厂水：余氯量≯1mg/l管网末梢：余氯量≮0.05mg/l管网太大时这两项不能同时满足，要在中途加氯，在加压泵站或水池泵站中补充加氯。四、加氯设备和加氯间（一）、加氯机：1、种类：转子加氯机；真空加氯机。（二）氯瓶、氯库和加氯间1、氯瓶的使用要求：（属于压力容器）必须有一定的余压（0.1MPa），防止潮湿空气进入氯瓶。（氯遇水会有很强的腐蚀性）2、氯库：与加氯间可分建也可合建，多为合建，氯气有腐蚀性（空气中有水）又有毒，比重大，易溶于水，常有泄漏现象发生，安全问题非常重要。常设计一个水池，当有泄漏氯瓶时，将其推入水池内。现在常用碱吸收塔。氯库要求存有一定量的氯瓶。3、加氯间：安置：加氯机，正在工作的氯瓶，测量氯量的磅秤。值班室，放置防毒设备等。应设计在位于水厂主导风向的下游（一旦漏氯，对人造成危害小的位置）要求：设有安全报警，事故处理设施。氯吸收塔用碱中和吸收；用水溶解Cl2通风（氯气量）照明（防爆）防火，保温。