自来水消毒技术介绍.ppt

自来水消毒技术介绍目录一、 简介1.1 常用的消毒方法1.2 自来水厂消毒的工艺流程二、常用消毒方法2.1 氯消毒2.1.1 氯消毒原理2.1.2 氯消毒优缺点2.1.3 氯消毒工艺2.2 二氧化氯消毒2.2.1 二氧化氯的制取2.2.2 二氧化氯消毒的特点2.3 紫外线消毒2.3.1 紫外线消毒的原理2.3.2 紫外线消毒的优缺点2.3.3 自来水厂用紫外技术的工程案例2.4 臭氧（O3）消毒2.4.1 臭氧的性质2.4.2 臭氧的消毒原理2.4.3 臭氧消毒的特点2.4.4 自来水厂的臭氧消毒技术三、联合消毒法四、结论一、简介 自来水是指通过自来水处理厂净化、自来水是指通过自来水处理厂净化、消毒后生产出来的符合国家饮用水消毒后生产出来的符合国家饮用水标准的供人们生活、生产使用的水标准的供人们生活、生产使用的水它主要通过水厂的取水泵站汲取江它主要通过水厂的取水泵站汲取江河湖泊及地下水，地表水河湖泊及地下水，地表水1.1 常用消毒方法 自来水消毒方法主要分为物理方法自来水消毒方法主要分为物理方法和化学方法两类物理方法包含有和化学方法两类物理方法包含有机械过滤、加热、辐射、冷冻、紫机械过滤、加热、辐射、冷冻、紫外线、微电解和微波消毒等方法；外线、微电解和微波消毒等方法；化学方法包含有氯、臭氧、二氧化化学方法包含有氯、臭氧、二氧化氯、氯胺、金属离子、卤素、阴离氯、氯胺、金属离子、卤素、阴离子表面活性剂及其它杀生剂等。

子表面活性剂及其它杀生剂等1.2 自来水厂消毒的工艺流程二、常用消毒方法 2.1 氯消毒 2.1.1 氯消毒原理 氯氯气气与与水水反反应应生生成成次次氯氯酸酸，，而而次次氯氯酸酸的的强强氧氧化化性性就就是是导导致致微微生生物物细细胞胞中中的的酶酶被被氧氧化化并并且且蛋蛋白白质质被被阻阻止止合合成成而而死死亡亡，，从从而而实实现现了了消消毒毒C Cl l2 2+ +H H2 2O O→→H HC Cl lO O+ +H HC Cl lH HC Cl lO O→→H H+ ++ +C Cl lO O- -2.1.2 氯消毒的优缺点优点：优点：1 1）氯消毒操作简便，工艺成熟，便于控制；）氯消毒操作简便，工艺成熟，便于控制；2 2）氯消毒的价格较低，不需要庞大的设备；）氯消毒的价格较低，不需要庞大的设备；3 3）低浓度时药效极高，且对人类健康危害）低浓度时药效极高，且对人类健康危害 不大；不大；4 4）氯卓越的缓释特性具有特殊的好处，使）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其可在相对较长的时间内持续对管网系统进行消毒。

进行消毒缺点：缺点：1））氯气本身有毒，使用时必须注意安全，氯气本身有毒，使用时必须注意安全，防止泄漏；防止泄漏；2）水经氯消毒后往往会产生多种有害物质，）水经氯消毒后往往会产生多种有害物质，尤其是尤其是“三致三致”作用的消毒副产物，如三作用的消毒副产物，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；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）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，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，早熟或胎儿也可能造成新生儿体重太轻，早熟或胎儿生长延迟等；生长延迟等；4）液氯不能有效杀灭隐孢子虫及其孢囊液氯不能有效杀灭隐孢子虫及其孢囊2.1.3 氯消毒工艺氯消毒工艺1 1) )前前加加氯氯 即即在在加加混混凝凝剂剂时时同同时时加加氯氯，，可可氯氯化化水水中中 的的有有机机物物，，提提高高混混凝凝效效果果。

2 2) )后后加加氯氯 在在过过滤滤之之后后加加氯氯，，因因消消耗耗氯氯的的物物质质已已经经大大部部分分去去除除，，所所以以加加氯氯量量很很少少滤滤后后消消毒毒为为饮饮用用水水处处理理的的最最后后一一步步因因为为城城市市管管网网延延伸伸很很长长，，管管网网末末梢梢的的余余氯氯难难以以保保证证时时，，需需要要在在管管网网中中途途补补充充加加氯氯这这样样即即能能保保证证管管网网末末梢梢的的余余氯氯，，又又不不致致使使水水厂厂附附近近管管网网中中的的余余氯氯过过高高管管网网中中途途加加氯氯的的位位置置一一般般都都设设在在加加压压泵泵站站或或水水库库泵泵站站内内2.2 2.2 二氧化氯消毒二氧化氯消毒2.2.1 二氧化氯的制取二氧化氯的制取 由于二氧化氯性质不稳定，易发生爆炸，不由于二氧化氯性质不稳定，易发生爆炸，不易储存和运输，因此，二氧化氯一般采用易储存和运输，因此，二氧化氯一般采用现场发生制取目前，国内外市场上二氧现场发生制取目前，国内外市场上二氧化氯产品主要有二氧化氯发生器、稳定性化氯产品主要有二氧化氯发生器、稳定性二氧化氯二氧化氯(液体二氧化氯制剂和固体二氧化液体二氧化氯制剂和固体二氧化氯制剂氯制剂)。

其中，发生器产生的二氧化氯可其中，发生器产生的二氧化氯可以直接使用；而稳定性二氧化氯在使用时以直接使用；而稳定性二氧化氯在使用时需经过活化反应后才具有消毒作用需经过活化反应后才具有消毒作用 二氧化氯的制备方法有很多常用的有：1)氯酸钠还原法氯酸钠还原法 反应方程式为反应方程式为NaClONaClO3 3+2HCl═ClO+2HCl═ClO2 2+½Cl+½Cl2 2+H+H2 2O+NaClO+NaCl 但但该该工工艺艺最最大大的的缺缺点点是是在在二二氧氧化化氯氯产产生生的的同同时时还还有有约约占占二二氧氧化化氯氯产产量量一一半半的的氯氯气气发发生生实实验验结结果果表表明明，，二二氧氧化化氯氯的的有有效效转转化化率率一一般般只只有有5050％％左左右右，，并并且且受受到到反反应应温温度度和和盐盐酸酸浓浓度度的的影影响响要要提提高高二二氧氧化化氯氯的的转转化化率率，，必必需需保保持持较较高高的的反反应应温温度度( (约约7070℃℃) )和和加加大大盐盐酸酸的的过过剩剩量量，，但但这这同同时时又又会会导导致致副副产产物物氯氯气气产产率率的的提提高高，，使使反反应应产产物物中中氯氯气气的的含含量量增增大大。

由由于于氯氯气气的的大大量量存存在在，，严严格格讲讲已已经经失失去去了了二二氧氧化化氯氯投投加加的的最最基基本本的的意意义义，，即即降降低低水水中中三三氯氯甲甲烷烷的的含含量量并并且且由由于于氯氯酸酸钠钠的的转转化化率率在在实实际际运运行行中中通通常常不不足足5050％％，，这这使使得得在在投投加加量量较较高高时时，，大大量量未未反反应应的的氯氯酸酸钠钠进进入入水水中中，，水水中中剩剩余余的的C1OC1O3 3- -的的浓浓度较高，造成二次污染度较高，造成二次污染2)2)亚氯酸钠氧化法亚氯酸钠氧化法    反应方程式反应方程式 为为5NaClO5NaClO2 2+4HCl═4ClO+4HCl═4ClO2 2+5NaCl+2H+5NaCl+2H2 2O O 优点：具有工艺简单，设备容易操作及维护，产生物中二优点：具有工艺简单，设备容易操作及维护，产生物中二氧化氯纯度高的优点氧化氯纯度高的优点缺点：成本较高，为达到缺点：成本较高，为达到95%95%的高产率，盐酸过量，使出口药的高产率，盐酸过量，使出口药液的液的pHpH值小于值小于1 1盐酸需要大量储备盐酸需要大量储备。

产生1 1吨吨ClOClO2 2理论上需理论上需 NaClONaClO2 2 1.67 1.67吨，纯盐酸吨，纯盐酸 0.530.53吨 上式中将亚氯酸钠中的氯转化成二氧化氯的理论转化率上式中将亚氯酸钠中的氯转化成二氧化氯的理论转化率为为80%80%，但是按照实际反应获得的二氧化氯计算产率，往往可，但是按照实际反应获得的二氧化氯计算产率，往往可以超过该理论值制取二氧化氯时，要注意盐酸与亚氯酸钠以超过该理论值制取二氧化氯时，要注意盐酸与亚氯酸钠的浓度控制反应物浓度过高（如的浓度控制反应物浓度过高（如32%32%的浓盐酸和高于的浓盐酸和高于24%24%的的亚氯酸钠）会发生爆炸常用的盐酸浓度为亚氯酸钠）会发生爆炸常用的盐酸浓度为9%9%，亚氯酸钠的，亚氯酸钠的浓度浓度7.5%7.5%二氧化氯的生成速度和产率与二氧化氯的生成速度和产率与pHpH值有很大关系，值有很大关系，当当pHpH值分别为值分别为2 2和和5 5时，二氧化氯的产率分别为时，二氧化氯的产率分别为70%70%和和85%85%，但，但pHpH值较高时的反应速度却很慢，发生器转换效率还与反应时值较高时的反应速度却很慢，发生器转换效率还与反应时间和温度有关，一般约间和温度有关，一般约10—20min10—20min、、19–26℃19–26℃。

通常要求使用通常要求使用的盐酸过量，实践中使用的盐酸常常是化学计算值的的盐酸过量，实践中使用的盐酸常常是化学计算值的3—43—4倍，倍，也有观点认为过量也有观点认为过量27%27%即可获得约即可获得约95%95%的产率，通常本法反的产率，通常本法反应速度较慢酸用量大，产品中常常带有一定量的剩余盐酸，应速度较慢酸用量大，产品中常常带有一定量的剩余盐酸，还可能因副反应产生氯酸还可能因副反应产生氯酸 我国中小型水厂普遍采用的饮用水我国中小型水厂普遍采用的饮用水二氧化氯消毒技术是氯酸钠盐酸法是二氧化氯消毒技术是氯酸钠盐酸法是以氯酸钠器产生的负压将空气吸入反应以氯酸钠器产生的负压将空气吸入反应室内，并将生成的二氧化氯和氯气气体室内，并将生成的二氧化氯和氯气气体从液相中移出该工艺二氧化氯转化率从液相中移出该工艺二氧化氯转化率低，同时，反应温度要求高，在制备二低，同时，反应温度要求高，在制备二氧化氯的同时还会有氯气的存在，具有氧化氯的同时还会有氯气的存在，具有产生卤代烃的可能性此外，由于原料产生卤代烃的可能性此外，由于原料转化率低，如果处理不当，未反应完全转化率低，如果处理不当，未反应完全的原料可进入供水系统，造成新的污染。

的原料可进入供水系统，造成新的污染图1 典型二氧化氯发生器2.2.2 二氧化氯消毒的特点二氧化氯消毒的特点1））二氧化氯消毒的优势二氧化氯消毒的优势 作为一种氧化型消毒剂，二氧化氯具有较作为一种氧化型消毒剂，二氧化氯具有较强的杀灭病原体的能力，使用时不易水解，不强的杀灭病原体的能力，使用时不易水解，不与氨氮反应，杀菌效果不受水与氨氮反应，杀菌效果不受水pH 值影响，能值影响，能够有效去除水中的铁、锰、臭味和色度、藻类、够有效去除水中的铁、锰、臭味和色度、藻类、酚类及硫化物等，在自来水消毒中产生的三卤酚类及硫化物等，在自来水消毒中产生的三卤甲烷要比氯化消毒低得多甲烷要比氯化消毒低得多 二氧化氯可快速杀灭水中各种微生物，如二氧化氯可快速杀灭水中各种微生物，如大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌和枯大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌和枯草杆菌黑色变种芽孢等与氯消毒剂相比，二草杆菌黑色变种芽孢等与氯消毒剂相比，二氧化氯具有更好的灭菌、除藻、除味和助凝效氧化氯具有更好的灭菌、除藻、除味和助凝效果2））二氧化氯消毒的弊端二氧化氯消毒的弊端 二二氧氧化化氯氯消消毒毒灭灭菌菌效效果果好好, 有有机机副副产产物物少少, 毒毒性性较较轻轻, 但但其其主主要要无无机机副副产产物物为为亚亚氯氯酸酸盐盐（（ClO2- ））、、氯氯酸酸盐盐（（ClO3-））等等, 其其中中亚亚氯氯酸酸盐盐毒毒性性较较大大, 可可能能对对血血液液中中红红细细胞胞有有影影响响, 国国外外研研究究雌雌鼠鼠饮饮用用含含有有高高浓浓度度亚亚氯氯酸酸盐盐的的水水,生生产产的的幼幼鼠鼠体体重轻重轻, 并有死胎。

并有死胎2.3 紫外线消毒2.3.1 紫外线消毒的原理紫外线消毒的原理 紫外线杀菌就是通过紫外线的照射，破坏及紫外线杀菌就是通过紫外线的照射，破坏及改变微生物的改变微生物的DNADNA（脱氧核糖核酸）结构，使细菌（脱氧核糖核酸）结构，使细菌当即死亡或不能繁殖后代，达到杀菌的目的运当即死亡或不能繁殖后代，达到杀菌的目的运用得当的紫外线消毒技术和有效的紫外线剂量可用得当的紫外线消毒技术和有效的紫外线剂量可以确保饮用水安全每天，全世界范围内有超过以确保饮用水安全每天，全世界范围内有超过30003000万吨的饮用水是经过紫外线消毒处理的万吨的饮用水是经过紫外线消毒处理的2.3.2 紫外线消毒的优缺点紫外线消毒的优缺点 自来水厂中采用紫外线消毒的优点有：自来水厂中采用紫外线消毒的优点有： 对致病微生物有广谱消毒效果、消对致病微生物有广谱消毒效果、消毒效率高，运行安全可靠；对隐孢子虫、毒效率高，运行安全可靠；对隐孢子虫、贾第虫卵囊有特效消毒作用；不产生有贾第虫卵囊有特效消毒作用；不产生有毒、有害副产物；占地面积小，停留时毒、有害副产物；占地面积小，停留时间短；消毒效果受水温、间短；消毒效果受水温、pH影响小不影响小不增加可同化有机碳（增加可同化有机碳（AOC）、生物可）、生物可降解溶解性有机碳（降解溶解性有机碳（BDOC）等损害管）等损害管网水质生物稳定性的副产物；可以降解网水质生物稳定性的副产物；可以降解水中的有机物和嗅味。

水中的有机物和嗅味自来水厂采用紫外线消毒存在的不足有：自来水厂采用紫外线消毒存在的不足有：　　无持续杀菌能力，消毒后的水如果遇　　无持续杀菌能力，消毒后的水如果遇到新的污染源，会再次被污染，需要与氯到新的污染源，会再次被污染，需要与氯配合使用；无后续杀菌作用；紫外灯套管配合使用；无后续杀菌作用；紫外灯套管容易结垢，影响紫外光的透出和杀菌效果；容易结垢，影响紫外光的透出和杀菌效果；一些细菌被紫外照射失活的病毒细菌可通一些细菌被紫外照射失活的病毒细菌可通过光的协助修复自身被破坏的组织，达到过光的协助修复自身被破坏的组织，达到复活目的，另外一些细菌可能存在着暗复复活目的，另外一些细菌可能存在着暗复活现象（不需光照）；国内使用经验少，活现象（不需光照）；国内使用经验少，对紫外线消毒技术的研究还没有完全开展对紫外线消毒技术的研究还没有完全开展起来，对紫外线消毒的应用还存在着许多起来，对紫外线消毒的应用还存在着许多问题2.3.3 自来水厂用紫外技术的工程案例自来水厂用紫外技术的工程案例 位于德国中部的位于德国中部的Essen 自来水厂自来水厂, 日处理量日处理量20万万m3。

系统采用单一紫外线消毒工艺系统采用单一紫外线消毒工艺, 整套整套系统由四台大管径反应器并联组合而成系统由四台大管径反应器并联组合而成, 由于由于水源水质较高水源水质较高, 整套设备没有配套石英套管的整套设备没有配套石英套管的清洗系统清洗系统2.4 臭氧臭氧(O3)消毒消毒2.4.1 臭氧的性质 与与氧氧相相比比臭臭氧氧比比重重大大、、有有味味、、有有色色、、易易溶溶于于水水、、易易分分解解由由于于臭臭氧氧是是由由氧氧分分子子携携带带一一个个氧氧原原子子组组成成，，决决定定了了它它只只是是一一种种暂暂存存形形态态，，携携带带的的氧氧原原子子除除氧氧化化用用掉掉外外，，剩剩余余的的又又组组合合为为氧氧气气进进入入稳稳定定状状态态，，所所以以臭臭氧氧在在工工作作中中没没有有二二次次污污染染产产生生，，这这是是臭臭氧氧技技术术应应用用的的最最大大优优越越性性臭臭氧氧是是已已知知最最强强的的氧氧化化剂剂之之一一，，仅仅次次于于氟氟，，可可以以氧氧化化大大多多数数有有机机物物、、无无机机物物，，其其标标准准电电极极电电位位比比氟氟低低外外，，比比氧氧、、氯氯和和二二氧氧化化氯氯及及高高锰锰酸酸钾钾等等氧氧化化剂剂都都高高。

2.4.2 臭氧的消毒原理臭氧的消毒原理 臭氧在水中发生氧化还原反应，产生氧化能臭氧在水中发生氧化还原反应，产生氧化能力极强的单原子氧（力极强的单原子氧（O）和羟基自由基（）和羟基自由基（OH-），），瞬间分解水中的有机物质、细菌和微生物羟基瞬间分解水中的有机物质、细菌和微生物羟基自由基（自由基（OH-）是强氧化剂、催化剂，可使有机）是强氧化剂、催化剂，可使有机物发生连锁反应，反应十分迅速羟基自由基物发生连锁反应，反应十分迅速羟基自由基（（OH-）对各种致病微生物有极强的杀灭作用对各种致病微生物有极强的杀灭作用单原子氧（单原子氧（O）也具有强氧化能力，对顽强的微）也具有强氧化能力，对顽强的微生物如病毒、芽孢等有强大的杀伤力臭氧杀灭生物如病毒、芽孢等有强大的杀伤力臭氧杀灭细菌和病毒的作用，通常是物理的、化学的及生细菌和病毒的作用，通常是物理的、化学的及生物的等几个方面的综合作用物的等几个方面的综合作用　　臭氧消亡的途径，有两个，一是自然消亡，　　臭氧消亡的途径，有两个，一是自然消亡，臭氧在臭氧在250nm-320nm的紫外线照射下自然分解为的紫外线照射下自然分解为O2；二是化合消亡，臭氧是强氧化剂，它可与任；二是化合消亡，臭氧是强氧化剂，它可与任何物质反应，即称为化合消亡。

由此使臭氧变成何物质反应，即称为化合消亡由此使臭氧变成了不稳定，可迅速分解的物质了不稳定，可迅速分解的物质2.4.3 臭氧消毒的特点臭氧消毒的优势：臭氧消毒的优势：1 1）无毒、无味、无副反应、无物染、无水）无毒、无味、无副反应、无物染、无水质变化；质变化；2 2）臭氧改变微生物蛋白结构后，氧气直接）臭氧改变微生物蛋白结构后，氧气直接挥发，微生物被杀灭，对水中的矿质营养挥发，微生物被杀灭，对水中的矿质营养没有破坏；没有破坏；3 3）无需耗能（不用加热），操作简单（气）无需耗能（不用加热），操作简单（气体稀释后直接由通入水中）；体稀释后直接由通入水中）；4 4）用量少，用）用量少，用0.1%0.1%的就可以；的就可以；5 5）消毒全面彻底速度快，气相与液相有较）消毒全面彻底速度快，气相与液相有较快的扩散作用速度快的扩散作用速度臭氧消毒的不足：臭氧消毒的不足：1 1）臭氧对物体有氧化性，主要是对天然）臭氧对物体有氧化性，主要是对天然橡胶或天然橡胶制品以及铜制品（有水橡胶或天然橡胶制品以及铜制品（有水汽存在时）有一定的腐蚀；汽存在时）有一定的腐蚀；2 2）臭氧发生器工作时，不宜导入超过爆）臭氧发生器工作时，不宜导入超过爆炸极限的易燃性气体；炸极限的易燃性气体；3 3）产生臭化副产物；）产生臭化副产物；4 4）臭氧的穿透力弱，对物体纵深处细菌）臭氧的穿透力弱，对物体纵深处细菌杀灭能力低；杀灭能力低；5 5）臭氧极不稳定，且臭氧生产成本高。

臭氧极不稳定，且臭氧生产成本高2.4.4 自来水厂的臭氧消毒技术自来水厂的臭氧消毒技术1)臭氧气源系统臭氧气源系统 臭臭氧氧系系统统生生产产臭臭氧氧的的原原料料有有两两种种，，即即空空气气和和氧氧气气，，氧氧气气主主要要通通过过现现场场制制氧氧或或从从外外部部采采购购大大部部分分城城市市自自来来水水厂厂现现阶阶段段采采用用的的是是液液态态氧氧为为气气源源生生产产臭臭氧氧臭臭氧氧发发生生器器需需要要加加入入1% 至至3% 的的微微量量氮氮气气(空空气气即即可可)，，主主要要是是为为了了提提高高设设备备生生产产效效率率和和保保护护放放电电管管，，尽尽量量延延长长设设备备使用寿命使用寿命图2 一种臭氧发生器臭臭氧氧发发生生器器主主要要包包括括放放电电体体部部分分、、电电源源 控控制制系系统统和和冷冷却水系统却水系统2)尾气的破坏尾气的破坏 加热催化法：将尾气加热至加热催化法：将尾气加热至40℃~50℃，利用催化剂对臭氧尾气进行分解破坏，，利用催化剂对臭氧尾气进行分解破坏，催化剂为催化剂为MnO2 加热催化法的优点是设加热催化法的优点是设备投资和运行能耗低；缺点是处理尾气中备投资和运行能耗低；缺点是处理尾气中如含硫化物、卤素等杂质会导致催化剂中如含硫化物、卤素等杂质会导致催化剂中毒失效。

毒失效 高温加热法臭氧加热至高温加热法臭氧加热至350℃ 时，在时，在2秒内可秒内可100% 分解高温加热法就是对臭分解高温加热法就是对臭氧尾气高温加热分解高温加热法优点是氧尾气高温加热分解高温加热法优点是原理简单、设备稳定；缺点是设备投资和原理简单、设备稳定；缺点是设备投资和运行能耗高据了解，一般在污水处理行运行能耗高据了解，一般在污水处理行业选用较多给水厂不受水质限制，考虑业选用较多给水厂不受水质限制，考虑到设备投资和运行能耗，一般采用加热催到设备投资和运行能耗，一般采用加热催化法三、联合消毒法三、联合消毒法 自来水消毒的方法有许多，每种方法有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为结合各方面因素的综合考虑结果目前已有许多人开始研究两种甚至几种方法联已有许多人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、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生物氧化结合臭氧消毒的技术等四、 结论 随着科学的发展，技术的进步，传随着科学的发展，技术的进步，传统的氯消毒方法将逐渐被其他消毒方法统的氯消毒方法将逐渐被其他消毒方法所取代；所取代； 多种方法联合消毒将成为今后的发展多种方法联合消毒将成为今后的发展方向。