自来水消毒技术

自来水消毒技术自来水处理技术目前，“混凝沉淀-过滤-消毒-净化”这一百年前的传统工艺一直是自来水的处理技术，即将地下水或江河水简单加工成可饮用水。经过一百年的世纪淀积，当代的水质现状与一百年前的水已经截然不同了，传统的水处理工艺去除水中悬浮物、对降低浑浊度有较好的净化消毒作用，但对目前以有机污染为主的微污染，则不能彻底去除有机污染物、环境内分泌干扰物、农药和藻毒素，从而出厂水时有检出，甚至超标。自来水的工艺流程自来水是经过多道复杂的工艺流程，通过专业设备制造出来的饮用水。自来水的处理过程如下：1、首先必须把水源从江河湖泊中抽取到水厂（不同的地区取水口是不同的，水源直接影响着一个地区的饮水质量）；2、然后经过混凝、沉淀、过滤、送入清水池并进行消毒后，由送水泵高压输入自来水管道，一般主管道使用预应力砼管、钢管、PE管、球墨铸铁管等管材；3、最终分流到用户水龙头。整个过程要经过多次水质化验，有的地方还要经过二次加压、二次消毒才能进入用户家庭。常规消毒法现在自来水消毒大都采用氯化法，公共给水氯化的主要目的就是防止水传播疾病，这种方法推广到至今有100多年历史了，具有较完善的生产技术和设备，氯气用于自来水消毒具有消毒效果好，费用较低，几乎没有有害物质的优点。但经过对理论资料了解、研究，发现氯气用于自来水消毒还是有在一定的弊端。氯化消毒后的自来水能产生致癌物质，目前有关方面专家也提出了许多改进措施。在城市供水系统中,消毒是最基本的水处理工艺,它是保证用户安全用水必不可少的措施之一。但自20世纪70年代发现氯消毒产生/三致物质以后,人们开始重新审视消毒问题,并进行了大量的研究工作。在传统的生物消毒方法进行突破同时,也开始推广一些新的处理技术,如二氧化氯、臭氧、紫外线消毒等。其他消毒方式传统的氯消毒水的氯化消毒是饮用水消毒中使用最为广泛、技术最成熟的方法。氯的系列消毒剂主要有：次氯酸钠、漂白粉、液氯等。它们的杀菌机制基本相同。主要靠水解产物次氯酸起作用。尽管随着人们对健康意识的加强，氯消毒的副作用越来越引起人们的重视，在相当长的一段时间内，氯仍然可能是欠发达地区使用的最普遍的消毒剂之一。基本原理氯易溶于水中，在清水中，发生下列反应：Cl2+H2OHOCl+H++Cl-HOClH++OCl-HOCl和OCl-的比例与水中温度和pH有关。PH高时，OCl-较多。HOCl和OCl-都有氧化能力，但细菌带负电，故主要通过HOCl消毒当氯或次氯酸加入到水中时会先水解，解离，主要开成HClO,ClO-等物质，是一种快速氧化剂，由于HClO为分子量很小的电中性分子，比较容易渗透到带负电的细菌表面，并通过细胞壁穿透到细胞内部，通过氧化作用破坏细菌的酶系统而使细菌死亡。氯消毒的优点1、历史悠久，工艺纯熟；2、价格较低，操作简便，不需庞大的设备；3、低浓度时药效极高，且对人类健康危害不大；4、氯卓越的缓释特性具有特殊的好处，使其可在相对较长的时间内持续对管网系统进行消毒。氯消毒的缺点1、氯气本身有毒，使用时必须注意安全，防止泄漏；2、水经氯消毒后往往会产生多种有害物质，尤其是“三致”作用的消毒副产物，如三氯甲烷、氯乙酸等。许多氯化消毒副产物在实验中证明具有致畸性、致突变性、致癌性、神经毒性作用等；3、长期饮用氯化水对生殖也有影响，可能引起自然流产、早产和死胎以及出生缺陷，也可能造成新生儿体重太轻，早熟或胎儿生长延迟等；3、液氯不能有效杀灭隐孢子虫及其孢囊。其他消毒方式为满足饮用水安全性要求，人们开始关注其他消毒方法，综合考虑传统加氯消毒鲜明的优缺点，其中常见的有ClO2、O3、氯胺、紫外线、H2O2以及它们的联合工艺。ClO2消毒的成本介于氯消毒和O3消毒之间，但极不稳定、易爆；氯胺消毒作用缓慢双氧水则很少单独用于消毒，只起与其他消毒剂协同的作用；紫外线不失一种较为理想的消毒方法，但缺乏持续灭菌能力，所以它一般要与其他消毒方法联合使用。紫外线消毒紫外线消毒法最早应用于美国，现已在美国和加拿大普遍应用。紫外线消毒技术为物理消毒方式的一种，具有广谱杀菌能力，无二次污染，经过30多年的发展，已经成为成熟可靠高效环保的消毒技术，在国外各个领域得到了广泛的运用。在我国由于对其技术的了解有一定的局限性，在污水处理中的应用不多。紫外线消毒法原理紫外线是电磁波的一种，原子中的电子从高能阶跳到低能阶时，会把多余能量以电磁波释出。在地球上所有以知的生命形式，都是以DNA及RNA作为繁殖、遗存的基础。细胞繁殖时，DNA中的长链打开，打开后每条长链长的A单元会寻找T单元连合，每条长链都可复制出与刚分离的另一条长链同样的链条，恢复原来分裂前的完整DNA，成为新生细胞的基础。波长在240-270nm的紫外线能打破DNA生产蛋白质及复制的能力。细菌的DNA，RNA受破坏后其生产蛋白质的能力和繁殖能力均已丧失。因细菌、一般生命周期很短，不能繁殖的细菌、就会迅速死亡。紫外线消毒技术的特点1、属于物理消毒方法,在确保消毒效果的同时,不伴生有毒有害的消毒副产物;2、对于一些化学消毒方法处理无效的微生物,紫外线有高效的杀菌效率;3、占地面积小,系统结构紧凑,潜在风险小,确保操作人员安全。3、紫外线消毒工艺瞬间灭菌能力非常强，但细菌光复活现象明显，灭菌持续时间非常短。德国Essen自来水厂位于德国中部的Essen自来水厂,日处理量20万m3。系统采用单一紫外线消毒工艺,整套系统由四台大管径反应器并联组合而成,由于水源水质较高,整套设备没有配套石英套管的清洗系统。自来水厂用紫外技术的工程案例图为德国Essen自来水厂紫外线消毒系统臭氧（O3）消毒随着我国经济的发展和环境污染的日趋加剧，许多新技术新工艺新药剂在水处理中得以应用。消毒剂的选择一直是广大水处理工作者讨论的焦点。人们普遍认为，臭氧对细菌、病毒、芽孢与传统的消毒剂相比，具有除色、除臭、除味效果好和无毒等优点，但是消毒后的水无后续作用，且价格昂贵。臭氧（O3）消毒机制臭氧一经溶解在水里，会出现下列两种反应：一种是直接氧化，它是较缓慢的且有明显选择性的反应；另一种则是在水中羟基、过氧化氢、有机物、腐植质和高浓度的氢氧根诱发下自行分解成羟基自由基，间接地氧化有机物、微生物或氨等。后一种反应相当快，且没有选择性，另外还能将重碳酸根氧化成重碳酸和碳酸。臭氧可杀菌消毒的作用主要能氧化微生物细胞的有机物或破坏有机体链状结构而导致细胞死亡，因此，臭氧对顽强的微生物如病毒、芽孢等有强大的杀伤力。同时，还能氧化水中的各种有机物，去除水中的色、嗅、味和酚等。较之传统的氯剂消毒方法，臭氧消毒还有如下优点（1）消毒的同时可改善水的性质，且较少产生附加的化学物质污染。（2）不会产生如氯酚那样的臭味。（3）不会产生三卤甲烷等氯消毒的消毒副产物。（4）臭氧可就地制造赤获得，它只需要电能，不需要任何辅料和添加剂。不过这种方法的处理费用太昂贵，而且经过臭氧处理过的水，它的保留时间是有限的，至于能保留多长时间，目前还没有一个确切的概念。所以目前只有少数的发达国家才使用这种处理方法。联合消毒法自来水消毒的方法有许多，每种方法有其特有的优缺点，自来水厂选用的时候均为结合各方面因素的综合考虑结果。目前已有许多学者开始研究两种甚至几种方法联合消毒。常见的有紫外线与氯联合消毒、生物氧化结合臭氧消毒的技术等。