1、第七章 消毒,1,本章內(nèi)容,概述 消毒原理 機(jī)理，影響因素(哲克定律) 氯消毒法 其它消毒方法 氨氯,二氧化氯,臭氧,紫外線,2,3,第一節(jié)、概述,我國生活飲用水源水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（CJ3020-93）,4,一級水源水：水質(zhì)良好。地下水只需消毒處理，地表水經(jīng)簡易凈化處理(如過濾)、消毒后即可供生活飲用者。 二級水源水：水質(zhì)受輕度污染。經(jīng)常規(guī)凈化處理(如絮凝、沉淀、過濾、消毒等)，其水質(zhì)即可達(dá)到GB5749 規(guī)定，可供生活飲用者。 水質(zhì)濃度超過二級標(biāo)準(zhǔn)限值的水源水，不宜作為生活飲用水的水源。若限于條件需加以利用時(shí)，應(yīng)采用相應(yīng)的凈化工藝進(jìn)行處理。,5,水傳疾病病原體,6,生活飲用水水質(zhì)常規(guī)檢驗(yàn)項(xiàng)目及限值(

2、2001),7,消毒(disinfection)： 消除水中的致病微生物(病毒、細(xì)菌、真菌、原生動物、腸道寄生蟲) 殺菌(sterilization) ： 消滅所有活的生物,8,消毒方法,9,幾種消毒方法比較,10,選擇消毒劑的標(biāo)準(zhǔn),11,第二節(jié)、消毒原理,消毒機(jī)理 影響消毒效率的因素,12,一、消毒機(jī)理,對細(xì)胞壁的破壞：導(dǎo)致細(xì)胞的溶解及死亡，（e.g. 青霉素）； 改變細(xì)胞的滲透性：使細(xì)胞失去生活營養(yǎng)素如N、P等（e.g.酚類化合物及洗滌劑）； 改變原生質(zhì)的膠體性質(zhì)： 熱-使細(xì)胞蛋白質(zhì)混凝 酸/堿-使蛋白質(zhì)變性，產(chǎn)生致死效應(yīng) 改變有機(jī)體的 DNA或RNA: UV照射能在微生物中形成雙鍵，并破

3、壞某些DNA的約束。雙鍵的形成破壞復(fù)制過程，從而使生物體不再能繁殖，以致滅活。 抑制酶的活性: 改變酶的化學(xué)排列，中斷細(xì)胞的代謝過程 （e.g. 氯）。,13,致病微生物的種類及存在狀態(tài) 溫度：溫度越高消毒效果越好 相對濕度： 對氣體消毒影響十分明顯，濕度過高或過低都會影響消毒效果。 ClO2: 相對濕度50 70% pH：影響消毒劑的活性 有機(jī)物質(zhì)：抑制消毒劑的殺菌能力 拮抗物質(zhì)：中和與干擾消毒劑的作用 消毒劑的濃度和接觸時(shí)間,二、影響消毒效率的因素,14,理想條件下，微生物被消滅的速率符合一級反應(yīng)動力學(xué)：,N: 經(jīng)時(shí)間t后存活的微生物量 t: 消毒時(shí)間 k: 殺滅速率常數(shù)，即哲克常數(shù) 與微

4、生物種類、溫度、pH、消毒劑種類及濃度有關(guān) 水溫在0 6C時(shí)，用氯做消毒劑，k: 0.24 6.3,接觸時(shí)間 vs. 消毒效率：,15,接觸時(shí)間 vs. 消毒效率(cond),積分上式，并假設(shè)t=0時(shí)微生物量為N0:,16,例題,用次溴酸鈉做消毒劑殺滅小兒麻痹癥病毒，N/N0與消毒關(guān)系如下： 計(jì)算哲克常數(shù)以及把病毒降低到原來1/10,000所需要的時(shí)間.,17,Plot the -ln(N/No) against time 從模擬直線得到斜率(k = 0.634/s). 計(jì)算所需時(shí)間:,18,k：比反應(yīng)速率常數(shù); n: 稀釋系數(shù),n=1： 濃度和時(shí)間都同等影響; n1： 濃度影響大; n1：

5、時(shí)間影響大,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 min,Chick-Watson Law:,在一般情況下，可以視n=1, Ct 值作為消毒劑消毒能力的判斷指標(biāo)。,19,C: 消毒劑濃度； tr: 殺滅一定百分?jǐn)?shù)微生物所需的時(shí)間 n: 稀釋系數(shù)，與消毒種類、溫度、pH有關(guān),消毒劑濃度 vs. 消毒效率：,20,T1: 288 K (15C) T2: 298 K (25C) T1 T2,k: 速度常數(shù)； T:溫度； R: 氣體常數(shù)，8.314 J/(

6、mol K) E: 消毒反應(yīng)的活化能，J/mol,Arrhenius公式:,溫度 vs. 消毒效率：,t1 t2,21,第三節(jié)、氯消毒法,氯的消毒原理 投氯量 氯消毒工藝,22,一、氯的消毒原理：,Cl2, 漂白粉（Ca(ClO)2）,23,氯的消毒機(jī)理：,HClO和OCl-都有氧化能力; 細(xì)菌帶負(fù)電； 主要是通過HOCl的作用來消毒: 中性的HClO分子擴(kuò)散到細(xì)菌表面，穿透細(xì)胞壁到細(xì)菌內(nèi)部，借助氯原子的氧化作用破壞菌體內(nèi)的酶，從而使細(xì)菌死亡。,24,水中有氨時(shí)：,PH9：一氯氨 PH=7：一氯氨 + 二氯氨 PH6.5：二氯氨 PH4.5：三氯氨,可以認(rèn)為仍然依靠HClO起消毒作用。,25,

7、需氯量：殺滅細(xì)菌已達(dá)到指定的消毒指標(biāo)及氧化有機(jī)物等所消耗的氯 余氯量：抑制水中殘留致病菌的再度繁殖所需要的氯。,出廠水接觸30分后余氯不低于0.3mg/L；在管網(wǎng)末梢不應(yīng)低于0.05mg/L。,二、投氯量,游離性氯/自由性氯：HClO ，ClO-，Cl2 化合性氯：NH2Cl, NHCl2, NCl3,26,水中無氨氮時(shí)加氯量與余氯關(guān)系：,水中無任何微生物、有機(jī)物等: 加氯量余氯; 水中有機(jī)物較少,不含游離氨和含氮有機(jī)物 需氯量滿足以后就是余氯,O,M,27,OA：水中雜質(zhì)消耗氯需氯量； AH：氯與氨反應(yīng)，有化合性氯的余氯存在，有一定消毒效果； H：峰點(diǎn), 主要是化合性余氯; HB：化合性余氯

8、；加的氯與氯氨反應(yīng)，余氯減少; B：折點(diǎn)，此后增加的是自由性余氯。 BC：自由性余氯。,游離氨0.5mg/L：加氯量控制在峰點(diǎn)前,水中有氨：,28,氯消毒副產(chǎn)物 (DBPs)：,氯與水中有機(jī)物反應(yīng)可產(chǎn)生許多致癌或有毒副產(chǎn)物，如三鹵甲烷和鹵乙酸等。,29,30,31,新型含氮消毒副產(chǎn)物,32,液氯消毒的工藝流程,三、液氯消毒工藝,33,工藝參數(shù),投氯量： 城市污水沉淀后出水：6 24 mg/L 二級生化處理出水： 3 9 mg/L 二級生化 + 過濾處理出水：1 5 mg/L 氯與廢水接觸時(shí)間： 混合池：5 15 s 接觸池： 30 min 余氯量：不小于0.5 mg/L,34,一般為鋼瓶 使用

9、時(shí)要嚴(yán)防進(jìn)水 氯庫要通風(fēng)、防火 加氯間和氯庫位置除了靠近投氯點(diǎn)外，還應(yīng)位于主導(dǎo)風(fēng)向下游，且需與經(jīng)常有人值班的車間隔開。需設(shè)置一系列的安全報(bào)警、事故處理等措施。,Cl2瓶,35,加氯機(jī),1. 旋風(fēng)分離器：分離氯氣中可能有的懸浮雜質(zhì) 2. 彈簧膜閥：保證氯瓶內(nèi)有一定剩余壓力 3 細(xì)菌、病毒、寄生蟲、水藻以及其它病原體受到一定劑量的紫外光輻射后，其細(xì)胞中的DNA結(jié)構(gòu)受到破壞，達(dá)到消毒和凈化的目的。,四、紫外線 (UV)消毒,54,封閉式UV消毒器,55,敞開式UV消毒,敞開式UV消毒器構(gòu)造圖,污水廠消毒工藝改造俯視圖,56,UV disinfection: advantages and disadvantages,Advantages Very effective against bacteria, fungi, protozoa Independent on pH, temperature, and other materials in water No