水处理工程=清华大学第六章消毒课件(第一篇)
水的消毒.ppt
次氯酸根（OCl-）虽然也带有一 个氯原子，但由于它和细菌表面 同样带负电荷，很难扩散到菌体 表面，所以不能穿过细胞壁进入 细菌的内部，故其杀菌作用远远 比不上次氯酸。 由于氯气与水反应生成的次氯酸 在解离时受环境pH值的影响较大， 氯在pH值7以下时，杀菌作用较强。
2.加氯方法和加氯量 （1）加氯方法。加氯方法分为过 滤前加氯和过滤后加氯。 过滤前加氯：如果原水水质差， 有机物较多，可在原水过滤前加 氯，以防止沉淀池中微生物繁殖， 加氯量要大一些。 过滤后加氯：原水经沉淀和过滤 后在加氯进行消毒，加氯量的比 过滤前少，且消毒效果好。
（2）紫外线灯周围介质温度的 控制。当紫外线灯周围的介质 温度很低时，会使辐射的能量 降低，影响杀菌效果。一般要 使灯管周围的温度保持在25-35℃左右，使其处于最佳工作 状态。
（3）紫外线灯的运营管理。紫外 线杀菌灯在进行杀菌前应预热 10—30min。应尽量减少灯的启闭 次数，灯每开关一次将减少3h的 寿命。另外，随着灯点燃时间的 增加，灯的辐射能量也随之降低， 杀菌效果下降。1000W紫外线灯 点燃1000h时，其辐射能量将降低 40%左右。
由于臭氧的不稳定性，要求随 时制取，当场使用。在绝大多 数情况下，均利用对干燥的空 气或氧气进行高压放电来制备 臭氧。每平方米放电面积，每 小时可产生50g臭氧。
（2）漂粉精（High Fest Hypochlorite）漂粉精是将Cl2 通入20%-30%的石灰浆中制得 的，次氯酸钙[Ca（ClO）2] 是 主要成分，有效氯含量比漂白 粉高，一般在60%--75%以上。
（3）氯胺。氯胺是胺分子中的 氢原子被氯原子取代后的产物。 有一氯胺（NH2Cl）、二氯胺 （NHCl2）、三氯胺（NHCl3） 三种，溶于水后会生成次氯酸。 实际生产中采用按比例加入氯 剂和氨或铵盐而生成氯胺。
溷凝水处理教案清华大学课程
混合--水处理教案清华大学精品课程第一章：水处理概述1.1 教学目标了解水处理的基本概念及其重要性掌握水处理技术的分类和应用范围理解水处理在环境保护和可持续发展中的作用1.2 教学内容水处理的基本概念水处理技术的分类（物理、化学、生物处理技术）水处理的应用范围（城市供水、污水处理、工业水处理等）水处理在环境保护和可持续发展中的作用1.3 教学方法讲授法：介绍水处理的基本概念、技术分类和应用范围案例分析法：分析实际水处理案例，阐述水处理在环境保护和可持续发展中的作用1.4 教学评估课堂讨论：学生参与课堂讨论，提出问题和建议课后作业：布置相关案例分析题，加深学生对水处理技术的理解和应用能力第二章：混合水处理技术2.1 教学目标了解混合水处理技术的原理和特点掌握混合水处理技术的应用范围和效果理解混合水处理技术在水处理工程中的重要性2.2 教学内容混合水处理技术的原理和特点（吸附、絮凝、膜分离等）混合水处理技术的应用范围（城市供水、污水处理、工业水处理等）混合水处理技术的效果评估（水质改善、污染物去除等）混合水处理技术在水处理工程中的应用案例2.3 教学方法讲授法：介绍混合水处理技术的原理、特点和应用范围实验演示法：展示混合水处理技术的实验过程和效果案例分析法：分析混合水处理技术在水处理工程中的应用案例2.4 教学评估课堂讨论：学生参与课堂讨论，提出问题和建议第三章：混合水处理技术的设计与优化3.1 教学目标掌握混合水处理技术的设计原理和方法学会优化混合水处理技术的操作条件理解混合水处理技术在不同水质条件下的应用策略3.2 教学内容混合水处理技术的设计原理和方法（反应器设计、操作参数优化等）优化混合水处理技术的操作条件（pH值、反应时间、搅拌速度等）混合水处理技术在不同水质条件下的应用策略（难降解有机物、重金属离子等）混合水处理技术的设计和优化案例分析3.3 教学方法讲授法：介绍混合水处理技术的设计原理、方法和操作条件优化实验演示法：展示混合水处理技术的实验过程和效果案例分析法：分析混合水处理技术的设计和优化案例3.4 教学评估课堂讨论：学生参与课堂讨论，提出问题和建议第四章：混合水处理技术的经济与环境评估4.1 教学目标了解混合水处理技术的经济成本和效益掌握混合水处理技术的环境影响评估方法学会综合评估混合水处理技术的可行性和可持续性4.2 教学内容混合水处理技术的经济成本（投资、运行、维护等）混合水处理技术的效益（水质改善、污染物去除等）混合水处理技术的环境影响评估方法（水质、能耗、污泥产量等）混合水处理技术的经济与环境综合评估案例分析4.3 教学方法讲授法：介绍混合水处理技术的经济成本、效益和环境影响评估方法实验演示法：展示混合水处理技术的实验过程和效果案例分析法：分析混合水处理技术的经济与环境综合评估案例4.4 教学评估课堂讨论：学生参与课堂讨论，提出问题和建议第五章：混合水处理技术的应用案例分析5.1 教学目标掌握混合水处理技术在不同领域的应用案例学会分析混合水处理技术的实际效果和优化策略理解混合水处理技术在环境保护和可持续发展中的作用5.2 教学内容混合水处理技术在城市供水中的应用案例混合水处理技术在污水处理中的应用案例混合水处理技术在工业水处理中的应用案例混合第六章：混合水处理技术的案例分析与实践6.1 教学目标分析混合水处理技术在不同水质条件下的应用案例理解和评价混合水处理技术在实际工程中的效果掌握混合水处理技术在实际应用中的操作要点和优化策略6.2 教学内容分析混合水处理技术在城市供水工程中的应用案例评价混合水处理技术在污水处理工程中的应用效果探讨混合水处理技术在工业水处理中的应用策略混合水处理技术实践操作要点的讲解和分析6.3 教学方法案例分析法：分析混合水处理技术在不同水质条件下的应用案例实地考察法：组织学生参观水处理工程现场，了解混合水处理技术的实际应用情况操作演示法：演示混合水处理技术的实际操作过程，讲解操作要点6.4 教学评估课堂讨论：学生参与课堂讨论，分享实地考察心得和操作体验实践报告：学生完成实践考察报告，评价混合水处理技术的实际效果第七章：混合水处理技术的前沿与发展趋势7.1 教学目标了解混合水处理技术最新的研究动态和发展趋势掌握混合水处理技术在新技术领域的应用前景探讨混合水处理技术在可持续发展中的作用7.2 教学内容混合水处理技术最新的研究进展和成果混合水处理技术在新领域的应用探索（如纳米技术、生物技术等）混合水处理技术在可持续发展中的角色和责任混合水处理技术未来发展趋势的展望7.3 教学方法学术报告法：邀请相关领域的专家学者进行专题报告小组讨论法：组织学生进行小组讨论，分享对混合水处理技术未来发展的见解项目研究法：引导学生开展混合水处理技术的研究项目，探索新技术的应用7.4 教学评估课堂报告：学生进行学术报告，分享最新的研究成果和发展趋势第八章：混合水处理技术的政策与管理8.1 教学目标理解混合水处理技术相关政策法规的含义和应用掌握混合水处理技术管理的原理和方法探讨混合水处理技术政策与管理在实践中的挑战和策略8.2 教学内容混合水处理技术相关政策和法规的解读和应用混合水处理技术管理的原理和方法（如水质监测、运行维护等）混合水处理技术政策与管理实践中的问题和解决策略混合水处理技术政策与管理案例分析8.3 教学方法讲授法：讲解混合水处理技术相关政策和法规，介绍管理原理和方法案例分析法：分析混合水处理技术政策与管理实践中的案例模拟演练法：组织学生进行模拟演练，提高混合水处理技术管理的实际操作能力8.4 教学评估课堂讨论：学生参与课堂讨论，提出问题和建议管理报告：学生完成管理案例分析报告，提出政策与管理建议第九章：混合水处理技术的创新与创业9.1 教学目标激发学生对混合水处理技术创新的兴趣和意识培养学生的创业精神和实践能力引导学生探索混合水处理技术在创业领域的应用9.2 教学内容混合水处理技术创新的重要性和方法（如技术改进、新材料应用等）混合水处理技术创业的机会和挑战混合水处理技术创新项目的实践和案例分析9.3 教学方法讲座法：邀请成功的创业家分享混合水处理技术创新和创业的经验头脑风暴法：组织学生进行头脑风暴，激发创新思路项目实践法：引导学生开展混合水处理技术创新项目，培养创业能力9.4 教学评估课堂报告：学生进行创新项目报告，分享创业经验和成果创业计划书：学生完成创业计划书，提出混合水处理技术的创新应用方案第十章：混合水处理技术的综合应用与未来发展10.1 教学目标综合运用混合水处理技术解决实际问题探索混合水处理技术在未来的发展潜力培养学生对混合水处理技术的全面理解和应用能力10.2 教学内容综合应用混合水处理技术解决实际工程案例探索混合水处理技术在新能源、环保等领域的未来发展混合重点和难点解析1. 混合水处理技术的基本概念及其重要性难点解析：理解混合水处理技术在不同水质条件下的应用策略和效果评估。
清华大学本科 《水处理工程》第一篇习题集2010_106102485
《水处理工程》第一篇水和废水物化处理的原理与工艺习题集第一章绪论1.水圈的概念？指出其上界和下界。
2.试概述我国水资源的主要特点。
3.什么叫水的自然循环和社会循环？它们之间存在着怎样的矛盾？水环境保护和水处理工程的主要任务是什么？4.地下水和地面水的性质有哪些主要差别？5.水中杂质按尺寸大小可分成几类？简述各类杂质的主要来源、特点及一般去除方法。
6.简述水污染的概念和分类。
分别列举2个点污染源和面污染源。
7.简要介绍污水中主要污染物类型和对人体的危害。
8.常用的污水水质指标有哪些？选择你认为重要的解释其含义。
9.工业废水一般具有哪些特点？请列举4种工业废水的来源并简述性质。
10.试比较生活污水和工业废水的特征。
11.试讨论水资源合理利用的战略、对策与途径。
12.对于生活用水和工业用水水质主要有哪些要求？13.给水处理有哪些基本方法？其基本流程如何？14.目前我国饮用水水源的主要污染特征是什么？15.对于微污染水源，应采用什么样的饮用水处理工艺？16.对于以富营养化湖泊水为水源的饮用水处理，应采用什么样的工艺流程？17.简述废水处理的基本方法和城市污水的一般处理流程。
18.简述废水处理技术的一级、二级和三级处理。
19.试举例说明废水处理的物理法、化学法和生物法三者之间的主要区别。
20.废水处理工艺的选择应考虑哪些因素？21.试讨论饮用水处理系统和技术的发展方向。
22.试讨论城市污水处理系统和技术的发展方向。
第二章混凝1.简述胶体的动电现象、双电层与 电位。
并试用胶粒间相互作用势能曲线说明胶体稳定性原因。
2.试比较憎水胶体和亲水胶体的特点。
3.混凝过程中，压缩双电层和吸附－电中和作用有何区别？简述硫酸铝的混凝作用机理及其与水的pH值的关系。
4.概述影响混凝效果的几个因素。
5.目前我国常用的混凝剂有哪几种？各有何优缺点？今后的发展方向？6.高分子混凝剂投量过多时，为什么混凝效果反而不好？7.“助凝”的作用是什么？什么物质可以作为助凝剂？8.为什么有时需要将PAM在碱化条件下水解成HPAM？PAM水解度是何涵义？一般要求水解度为多少？9.同向絮凝和异向絮凝的差别何在？两者的凝聚速率(或碰撞速率)与哪些因素有关？10.混凝控制指标有哪几种？你认为合理的控制指标应如何确定？11.混凝过程中，G值的真正含义是什么？沿用已久的G值和GT值的数值范围存在什么缺陷？请写出机械絮凝池和水力絮凝池的G值公式。
水质工程学——第6章 消毒
AH 氯与氨发生反应，有余氯存在，有 消毒效果，余氯为化合性氯。
HB 产生化合性余氯。但由于加Cl2量 增加了，出现氧化。
余氯（mg/
L）
b4 C b3 b2 H a4 b1 a2 0 A a3 B 化合余氯 加氯量（mg/L) 自由余氯
2NH2Cl HOCl N2 3HCl H2O
反应后生成HOCl，因此消毒原理与氯气相同。 漂白粉需配成溶液加注，溶解时先调成糊状物，然 后再加水配成1.0-2.0%(以有效氯计)浓度的溶液。当投加 在滤后水中时，溶液必须经过约4-24h澄清，以免杂质带 进清水中；若加入浑水中，则配制后可立即使用。
四、 次氯酸钠消毒
次氯酸钠消毒通常用于小型水厂，因其易分解，常用次氯酸钠发 生器现场制取，就地投加，不宜贮运。反应如下：
氯气有毒， 运行时要防止 漏气。
录像：负压型氯 吸收装置.MOV
Cl 2 + 2 NaOH =NaOCl + NaCl + H2O 2Fe2++Cl2=2Fe3+ +2Cl2Fe3++Fe=3Fe2+
七、 氯化消毒副产物
三卤甲烷(THMS)
一氯二溴甲烷
卤乙酸(HAAS)
一氯乙酸 二氯乙酸 三氯乙酸 一溴乙酸
制取 方法
酸与亚氯酸钠制取
二氧化氯发生器
作用 机理
ClO2既是消毒剂又是氧化能力很强的氧 化剂。 对细菌的细胞具有较强的吸附和穿透能 力，能有效地破坏细菌内含巯基地酶。 消毒能力比氯强。 ClO2的投加量约为1.0-2.0 mg/L。
特 点
不会与水中有机物作用生成三卤甲烷， 不会生成氯酚。 ClO2余量能在管网中保持很长时间， 即衰减速度比氯慢。 ClO2不水解，消毒受pH影响较小。 作为氧化剂，能去除或降低水的色、 嗅及铁、锰、酚等物质。 ClO2本身和副产物ClO2-对人体血红细 胞、神经系统及生殖系统有损害。因此 ，美国欧洲一些国家对水的剩余ClO2和 ClO2-的总量做了规定。 制取时的原料价格很高，限制了其广泛 应用。
水处理：消毒ppt课件
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一、氯消毒原理
HOCl和OCl-都有氧化能力，但细菌是带负电的， 所以一般认为主要是通过HOCl的作用来消毒的。
只有它才能扩散到细菌表面，并穿透细胞壁 到细菌内部，破坏细菌酶系统。 能损害细胞膜，使蛋白质、 RNA、DNA 等物质 释放出来，并影响多种酶系统，从而使细菌死亡 ，氯对病毒的作用在于对核酸的致死性损害。
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游离性余氯：HOCl和OCl-与水接触30分钟后
有0.3～0.5mg/L余氯。
余 氯 ： 出 厂 水 接 触 30 分 后 余 氯 不 低 于
0.3mg/L ； 在 管 网 末 梢 不 应 低 于
0.05mg/L。
④和⑤电子和空穴迁移到半导体表面分别与吸附在 半导体表面的物质发生氧化 - 还原反应，如下图 1-1所示。
氧化有机物的原理
TiO2 + hv (λ<387 nm) →TiO2 (e-cb+h+vb)
h+ + H2O (or OH- surf.)→· OH + H+
e-cb + O2→·O2· O2- + H+→·OOH
高级氧化技术的类型
高级氧化技术 (Advanced Oxidation Technologies, 简称 AOT) 已逐渐成为各国水处理技术研究的热点课题 , 美国还发行了以 AOT命名的期刊。 高级氧化技术定义为可产生大量· OH的技术过程
O3/UV
H2O2/UV
H2O2/O3 Fenton法 纳米光催化氧化法 电化学催化降解法
④抑制酶的活性 。
《水处理工程》清华1
《水处理工程》第一篇水与废水物化处理的原理与工艺( 讲义)黄霞清华大学环境科学与工程系（2003年7）主要参考书：(1)顾夏声等：《水处理工程》第一版，清华大学出版社，1985(2)严煦世、范瑾初编著：《给水工程》第四版，中国建筑工业出版社，1999(3)张自杰等编著：《排水工程》第四版，中国建筑工业出版社，2000(4)George Tchobanoglous, Franklin L. Burton and H. David Stensel: WastewaterEngineering, treatment disposal and reuse, Fourth edition, Metcalf & Eddy, Inc.,（清华大学出版社影印，2002年8月）(5)Ronald L. Droste: Theory and Practice of Water and Wastewater Treatment, JohnWiley & Sons, Inc., 1997(6)《环境工程手册》之《水污染防治卷》，张自杰等，高等教育出版社，1996第一章绪论第1节水资源循环与特点一、中国水资源特点1.人均占有量少淡水总量在全世界占第6位。
但人均占有量只有2340m3/人年（以12亿人口计），世界平均水准的1/4，占88位。
2.空间分布不均81％的水资源分布在长江流域及其以南东南地区降水量可达1600mm，造成涝灾西北地区降水只有500mm，少的地区不到200mm3.年内及年际变化大60－80％降水集中在夏季，7，8，9月；年际变化差3－6倍（大时）4.许多地区缺水严重三北（西北、华北、东北）和沿海（青岛、大连）在640个城市中，300多个城市缺水。
二、水资源的自然循环与社会循环三、水处理工程的任务给水工程：取水――给水处理――配水针对不同的水源水水质，经处理后满足工农业和生活的对水质与水量的要求。
给水处理培训教材PPT教案
第六节 混合和絮凝设施
栅条网格絮凝池
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静态混合器
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隔板絮凝池
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混 凝
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第三章 沉淀和澄清
第一节 悬浮颗粒在静水中的沉淀 第二节 平流沉淀池 第三节 斜板斜管沉淀池 第四节 澄清池
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沉淀类型
一、在静水中的沉淀 1.自由沉淀 2.拥挤沉淀 3.压缩沉淀 4.絮凝沉淀
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反粒度过 滤
（4）直接过滤 接触过滤 微絮凝过滤
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二、过滤水力学
(一) 清洁滤层水头损失
H0
180 g
(1 m0 )2 m03
(
1 d
0
)2
l0v
H0
180 g
(1 m0 )2 m03
(
1
)
2
l0v
i
n (
1
pi di2
)
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水头损失H与滤速v、孔隙率m0的关系
水深h
P3
h
P2 P1
凝聚性颗粒的沉淀试验与去除百分率等值线
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三、影响平流沉淀池效果因素
（1）沉淀池实际水流状况的影响
短流： 进水的惯性作用 出水堰产生的水流抽吸 较冷或较重的进水产生的异重流 风浪 池内存在导流墙和刮泥设施
短流的结果，使沉淀池总的沉淀效果下降。
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（三）胶体的稳定性
1.动力学稳定 （1）布朗运动
2.聚集稳定
（2）静电斥力 （3）水化膜作用
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水处理ppt.1、2PPT教学课件
杂质来源： 一是自然过程：如初期降水(包括雨、雪等)在到达地面之 前对各种有害物质的溶入；水对地层矿物中某些易溶成分的溶 解；水流对地表及河床冲刷所带入的泥砂和腐殖质；水中各类 微生物、水生动植物繁殖及其死亡残骸等等。 如黄河泥沙… 二是人为因素(即生活污水及工业废水)的污染。此时，水 中杂质将更为复杂。 如广州的生活污水及工业废水情况…
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而2007.1执行的水质指标由GB 5749-85的35项增加至 106项，增加了71项；修订了8项。
新标准规定有机化合物指标包括绝大多数农药、环境 激素、持久性化合物，是评价饮水与健康关系的重点；同 时增加检测甲醛、苯、甲苯和二甲苯的含量。而一般理化 指标反映水质总体性状，感官指标是人能直接感觉到的水 的色、浑浊等 。
给水处理工程
刘祖发 84112182 2009.2.1
2020/11.给水处理概述
饮用水处理包括：饮用水处理及其深度处理，举例—— 自来水厂、纯净水厂！
1.1 水质与水质指标
水质指标是表示水中各种杂质或污染物的重要标志，是 水质状况的综合反映。
介绍国内七大流域水质状况：重点介绍珠江流域… 原水中的杂质： 自然界的水在内外动力地质作用下不停地流动和转化， 通过降水、渗透和蒸发等循环方式而形成多种形式的水源。 水在自然循环中都不同程度地有各种各样的杂质混入，使水 质发生变化。
纺织、造纸、印染、人造纤维等工业用水的工艺用水 水质要求清澈，且对易于在产品上产生斑点，从而影响印 染或漂白质量的物质含量，应加以严格限制。如铁、锰会 使织物或纸张产生锈斑，而水的硬度过高也会影响产品质 量，产生钙斑等。
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对锅炉动力用水的要求是：凡能导致锅炉给水系统及 其它热力设备腐蚀、结垢及引起汽水共腾的各种杂质，都 应大部或全部除去。
第一章给水处理概论PPT课件
我国水资源特点
人均占有量少 淡水总量为28124亿m3，在全世界占第6位。但人均占有量
只有2340m3/人年（以12亿人口计），世界平均水准的1/4， 占88位。 空间分布不均
81％的水资源分布在长江流域及其以南 年内及年际变化大
60－80％降水集中在夏季，7，8，9月 年际变化差3－6倍（大时）
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我国水资源特点
许多地区缺水严重 三北（西北、华北、东北）和沿海（青岛、大连） 300多个城市缺水，100多个严重确水，在640个城市中。
水环境污染严重 建国后20～30年，生活不富裕，工业不发达，水资源
不紧张。 大量城市污水和工业废水不经处理排入水体，造成水体
污染，严重污染的水体不能作为饮用水源，造成水质性缺 水。
径流： 降水在地面和地下流动的水流
地表径流：降水除消耗外的水量沿地表运动的水流
地下径流：降水后下渗到地表以下的一部分水量在地下运动的
水流
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自然界的水循环9
水循环
水的社会循环
水的社会循环概念
给水工程： 取水――给水处理――配水 排水工程：
废水收集（来源于生活、工业和农业） ――废水处理――排放或回用
由于单一的水处理单元方法是难以满足要求，所以将多种基本单元过程 互相配合，组成一个水处理工艺过程，称为水处理工艺流程。 选择水处理流程的基本出发点是：
(1) 以较低的成本、安全稳定的运行过程； (2) 获得满足水质要求的水； (3) 水处理设施所在的地区气候、地形地质、技术经济条件的差异，也会影
响到水处理工艺流程的选择。
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水的循环——城镇用水循环 给水系统的水源和排水系统接纳水体的地方大多
是邻近的河流。取之于河流，还之于河流，形成另一 种受人类社会活动作用的水循环——城镇用水循环。
水质工程学课件第六章氧化还原与消毒
HOCl
Ki=平衡常数,与温度有关
t↑, ki↑
HOCl
所占的比例与温度、PH有关
PH↓(H+↑), t ↓(ki↓), HOCl所占的比例↑
例如: 当PH=7,t=20℃时,HOCl所占比例为75.2%
当PH=6,t=15℃时,HOCl所占比例为97.1%
生产实践证明: PH低时,消毒效果好
(3)加氯间面积及布置按设备台数及操作、 检修要求决定； (4)氯库面积,由贮存天数决定 (5)要有安全措施 ① 加氯间及氯库大门应向外开,并有观察孔 ② 加氯间应设事故井或喷淋装置、防毒面具 ③ 要有通风设备,排气孔设在低处,进气孔在 高处； (6)氯库大门要考虑进、出车,并设吊车设 备。
第二节 其他消毒法 一 物理方法 1.加热煮沸 2.紫外线照射 3.超声波 二 化学方法 1、二氧化氯（ClO2）-P225 ClO2气体具有与氯相似的刺激性气味，可 溶于水，不与水发生化学反应，其消毒作 用受水的PH值影响小。
消毒效果胜于 O C l 2.消毒机理 HOCl呈中性,而细菌带负电,故HOCl能接近
HOCl
细菌 胞死亡。
细胞壁
细胞内部,破坏酶系统,而使细
（二）水中有氨氮
C l2 +H 2O H O C l+ H C l
N H 2 C l+ H 2 O NH 3 + HOCl
N H 2C l + H O C l
ClO2对细菌的细胞壁有较强的吸附和穿 透能力，能有效地消灭细菌、病毒。 2.漂白粉（CaOCl2） 用氯气和石灰加工而成，有效氯约30% 水解：
2C aO C l 2 + 2H 2 O 2H O C l+ C a 2 O H 2 + C aC l 2
给水排水——6、消毒
水射器基本工作原理是
根据能量守恒，采用文丘里 喷嘴结构，在喉部流速增大， 动能提高而压能下降，以至 压力下降至低于大气压而产 生抽吸作用，将气体抽入同 水混合，将氯水投加到加注 点。
2、真空（负压）加氯系统原理：
在真空状态下，将氯气从气源输送至投加点， 系统工作时依靠水射器所产生的真空作用，将加氯 机内真空减压阀处密封顶针打开，氯气进入加氯机 与水混合后投加。当一组氯瓶用完后，自动切换， 使用备用氯瓶。
故障３：水射器未能正常工作 （1）原因：
A、供给水射器的压力水不足或压力不够。 B、水射器喉管处有杂质。 C、未遵守水射器的安装规范。 D、背压超出过大。
故障４：加氯量控制阀处真空度低/高，加氯量调 不上去 （1）加氯量控制阀处真空度低。
说明加氯系统负压小，其主要原因： 一是产生负压的水射器工作不正常； 二是负压管路有泄漏。
使用氯气的作业场所空气中氯气含量最高允许浓度为--1ppm
part per million 的缩写 百万分之一
1ppm=1mg/L=1×10-6 常用来表示气体浓度，或者溶液浓度。
质量浓度表示法：每立方米空气中所含污染物的质量数，即mg/m3
体积浓度表示法：一百万体积的空气中所含污染物的体积数，ppm
高于金属的特性温度时，干氯气同大多数金属的反应 速率会迅速提高。
铁、铜、钢、铅、镍、铂、银、钽： 低于121ºC特性温度时耐干氯气（气态或液态）腐蚀。 铝、砷、金、汞、硒、碲、锡、钛： 在常温下会同干氯气（气态或液态）反应。
碳钢 ：接近251ºC时会在干氯气中燃烧
湿氯气对大多数普通金属有很强的腐蚀性。
氯消毒的优点： 非常有效 使用灵活方便 易于控制 易于监控和检测
一、氯 的 基 本 性 质
清华当代给水与废水处理原理课件第6章 生物化学工程基础——应用微生物生物化学
第四节 细菌的成分
❖ 1.细菌的元素组成
细菌所必需的元素可以称为细菌的生物元素。主要包含 有C、O、N、H、P、S、K、Na、Mg、Ca、Cl、Fe及其他元 素。另外还有一些微量元素缺乏时，细菌代谢作用会收 到影响，废水处理就会出现异常现象。
❖ 2.细菌的大分子组成
细菌或其它的微生物细胞物质主要是由一些大分子组成 的，如表6-3所示。其中蛋白质和核Байду номын сангаас是微生物细胞进行 生命活动的最重要的物质基础。
寄生在细菌细胞内的病毒叫噬菌体。噬菌体具有高度的 寄生专一性。
❖ 1.病毒的大小与形态
病毒的体积大小差别很大，大多数病毒直接为100nm左右。 病毒形态各不相同，动物病毒多呈球形、卵圆形、砖形或多 面体形。植物病毒多呈杆状或丝状。细菌病毒即噬菌体，多 为蝌蚪状(见图6-3)，亦有球形及丝状。
图6-3 T4噬菌体结构示意图
第五节 细菌的营养与生长环境
新陈代谢是维持生命的各种活动(如生长、繁殖、运动等)过 程中生物化学变化(包括物质的分解合成)的总称。包括同化 作用与异化作用。
❖ 1.细菌的营养类型
细菌可分为光能和化能两种营养类型，分述如下： 光能营养
近几年利用光合细菌净化有机废水取得较好效果，例如可以 使洗毛废水BOD的去除率达98%。
❖ 2.真菌
真菌形态有单细胞和多细胞两种形式。与水生物处理有 关的是单细胞的酵母菌和多细胞的霉菌。
❖ 3.藻类
藻类是含有能进行光合作用的叶绿素的低等植物。另外 ，湖水或水库中的藻类，能使水质产生色度、异味和异 臭等，并导致过滤设备的堵塞。
第三节 病毒
病毒为没有细胞结构的唯一的微生物，大多病毒只是核 酸与蛋白质组成的大分子，而且只含有DNA或RNA一种类型的 核酸。
水处理工程 消毒
消毒副产物控制
➢ 水源水保护
➢ 强化去除消毒副产物生成前驱物 强化混凝 生物预氧化 活性炭吸附 臭氧氧化 树脂吸附 臭氧生物活性炭 膜技术等
➢ 消毒剂选择与联用技术 紫外-液氯、臭氧-液氯、液氯-氯胺、二氧化氯 臭氧-活性炭与紫外消毒 （世博园临江水厂,60万吨/天）
50
消毒领域的研究热点
➢消毒方式与消毒副产物的生成与控制 ➢新型消毒副产物的发现与危害 ➢水体有机物特性与消毒副产物的生成关系
般采用氯：氨＝3：1～6：1 ➢采用氯氨消毒时，一般先加氨，再加氯。
33
二氧化氯消毒
➢ClO2常温下是一种黄绿色气体，具有刺 激性。
➢溶解度是氯的5倍。 ➢极不稳定，气态和液态ClO2均易爆炸。
故必须以水溶液的形式现场制取。
34
二氧化氯制取方法
➢用亚氯酸钠和氯制取： Cl2 + H2O → HOCl + HCl HOCl + HCl +2NaClO2 → 2ClO2 + 2NaCl +H2O
➢用酸与亚氯酸钠制取: 5NaClO2 + 4HCl → 4ClO2 + 5NaCl + 2H2O
35
二氧化氯消毒特点
➢ClO2既是消毒剂又是氧化能力很强的氧化剂， 氧化还原电位1.16 V。
➢对细菌细胞具有较强吸附和穿透能力，破坏酶 系统。
➢不会与水中有机物作用生成THMs。甚至本身 的氧化能力能去除THMs前驱体。
12
消毒剂浓度-时间关系（CT）
消毒剂浓度
13
消毒过程与Chick定律偏离
易反应组分 颗粒物
14
温度
(Van’t HoffArrhenius)
《水处理工程》清华1.doc
《水处理工程》第一篇水与废水物化处理的原理与工艺( 讲义)黄霞清华大学环境科学与工程系（2003年7）主要参考书：(1)顾夏声等：《水处理工程》第一版，清华大学出版社，1985(2)严煦世、范瑾初编著：《给水工程》第四版，中国建筑工业出版社，1999(3)张自杰等编著：《排水工程》第四版，中国建筑工业出版社，2000(4)George Tchobanoglous, Franklin L. Burton and H. David Stensel: WastewaterEngineering, treatment disposal and reuse, Fourth edition, Metcalf & Eddy, Inc.,（清华大学出版社影印，2002年8月）(5)Ronald L. Droste: Theory and Practice of Water and Wastewater Treatment, JohnWiley & Sons, Inc., 1997(6)《环境工程手册》之《水污染防治卷》，张自杰等，高等教育出版社，1996第一章绪论第1节水资源循环与特点一、中国水资源特点1.人均占有量少淡水总量在全世界占第6位。
但人均占有量只有2340m3/人年（以12亿人口计），世界平均水准的1/4，占88位。
2.空间分布不均81％的水资源分布在长江流域及其以南东南地区降水量可达1600mm，造成涝灾西北地区降水只有500mm，少的地区不到200mm3.年内及年际变化大60－80％降水集中在夏季，7，8，9月；年际变化差3－6倍（大时）4.许多地区缺水严重三北（西北、华北、东北）和沿海（青岛、大连）在640个城市中，300多个城市缺水。
二、水资源的自然循环与社会循环三、水处理工程的任务给水工程：取水――给水处理――配水针对不同的水源水水质，经处理后满足工农业和生活的对水质与水量的要求。
水处理工程=清华大学第五章过滤课件(第一篇)
H t H 0 H t
h h1 ht
v2 h2 2g
第五章
19
滤池总过滤水头损失H＝H0＋h＋△Ht H0：清洁滤层水头损失 h：配水系统、承托层及管路水头损失 △Ht：在时间t时的水头损失增值
ΔH t
h1: 配水系统水头损失
过滤周期 与滤速有关
1.5~2m
第五章
20
第2节 滤池的运行
第五章 23
4座滤池进水渠相通，在任 何时间水位基本上相等。
一座滤池冲 洗完毕
减速过滤（一组4座滤池） 一座滤池滤速的变化 如果一组滤池的滤池数很多，阶梯式下降折线将变为 近似连续下降曲线。 每一格滤池在反洗间隔之间，按等速过滤方式，水位 略有升高。 第五章
24
4
第2节 滤池的运行
等速与变速过滤的差别？ 在平均滤速相同的条件下，减速过滤的滤后水质较 好。而且在相同过滤周期内，过滤水头损失要小。 清洁时，过滤速度虽大，但孔隙也大，孔隙内的速 度并不太大，可将一些悬浮杂质带入下层滤料。而 当截留有杂质时，孔隙减少，滤速也减少，可防止 悬浮物穿透滤层。
第五章
45
第五章
46
第3节 滤池的基本构造
2．小阻力配水系统 减少配水系统阻抗S1 降低配水系统流速 增大配水空间 使孔眼处的压力接近
指孔口阻力较小
第3节 滤池的基本构造
中阻力配水（开孔 比：0.6%~0.8%）
小阻力配水系统 钢筋混凝土穿 孔滤板 钢筋混凝土穿孔板：板上铺设一层或两层尼龙网。
第五章 39
三层：18~20m/h
第3节 滤池的基本构造
三、配水系统
1. 配水系统的目的： 均匀分布反冲洗水 均匀收集过滤水 配水不均匀导致： (1) 部分区域水量小，冲洗不净 (2) 部分区域水量大，冲动垫层
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第3节 其他消毒方法
2. 二氧化氯的制取方法 (1) 用亚氯酸钠和氯制取： Cl2 + H2O → HOCl + HCl HOCl + HCl +2NaClO2 → 2 ClO2 + 2NaCl +H2O (2) 用酸与亚氯酸钠制取: 5NaClO2 + 4HCl → 4 ClO2 + 5NaCl + 2H2O
自由性余氯
折点氯化(breakpoint chlorination) 当原水游离氨<0.3mg/L时→→加氯量控制在折点后 当原水游离氨>0.5mg/L时→→加氯量控制在峰点前
第六章
27
第六章
28
第2节 氯消毒
四、加氯点
•滤后加氯 ：清水池前投加，最常用的做法 •滤前加氯：混凝剂投加时加氯，提高混凝效果。 •管网中途加氯 ：补充余氯
本章内容
第六章 消 毒
(Disinfection)
第1节 消毒概述 第2节 氯消毒 第3节 其它消毒方法 第4节 污水消毒
第六章
2
第1节 消毒概述
一、消毒定义
第1节 消毒概述
一、消毒定义 二、消毒简史 三、消毒方法 四、消毒机理
•将水体中病原微生物(pathogenic organisms)灭活，使之 减少到可以接受的程度。 •人体内致病微生物主要包括： 病菌(bacteria)、原生动物胞囊（protozoan oocysts and cysts）、病毒（viruses）（如传染性肝炎病毒、 脑膜炎病毒，SARS病毒）等。 •消毒与灭菌（sterilization）差异？：灭菌是消灭所有活 生物。
在给定的灭活率条件下，在log-log坐标上，作C和t 之间的关系，可求得n。
第六章 22
N N 0e
kt
ln
N N kt kt log N0 N 0 第六章 2.303 21
第2节 氯消毒
n=1 浓度和时间都同等影响 n>1 浓度影响大 n<1 时间影响大
第2节 氯消毒
使贾第虫胞囊去除率达99.99%时的CT值比较 温度 二氧化氯 5度 54 3 2200 10度 40 2.5 1850 20度 21 1.5 1100
第2节 氯消毒
五、加氯设备与工艺
1.加氯设备 一般用氯气：有毒气体，在6~8个大气压下变成液氯。 使用时采用氯瓶。干燥氯气和液氯对钢瓶无腐蚀作用， 但遇水或受潮则会严重腐蚀金属。 加氯机：转子加氯机
第六章 29 第六章 30
5
第2节 氯消毒
第2节 氯消毒
装满 80%
液氯瓶卧放时位置
液氯瓶
第六章 31 第六章 32
第六章
40
第3节 其他消毒方法
3. 二氧化氯消毒优缺点 •ClO2既是消毒剂又是氧化能力很强的氧化剂，氧化还 原电位1.16 V。 •对细菌细胞具有较强吸附和穿透能力，破坏酶系统。 •不会与水中有机物作用生成THMs。甚至本身的氧化 能力能去除THMs前驱体。 •ClO2消毒能力比氯强。 •ClO2不水解，消毒受pH影响较小。 •ClO2余量能在管网中保持很长的时间。 •作为氧化剂，能去除或降低水的色度等。
第六章 3 第六章 4
第1节 消毒概述
Norwalk-like viruses （诺瓦克样病毒 ）
(1) 直径26~35nm小圆结构病毒。 (2) 不能在细胞或组织中培养 。 (3) 基因组为单股正链RNA (4) 电镜下缺乏显著的形态学特征
第1节 消毒概述
Hepatitis（肝炎病毒）
(1) 呈圆球形。 (2) 直径为27~29m， 平均为28 m。 (3) 传染性很强。
第2节 氯消毒
HOCl和OCl-比例与水中温 度和pH有关。 pH>9，OCl-接近100% pH<6，HOCl接近100% pH=7.54, [HOCl]=[OCl-]
Ki
[ H ][OCl ] [HOCl]
与温度有关
第六章 13 第六章 14
第2节 氯消毒
2. 氯灭活微生物的机理
•HOCl和OCl-都有氧化能力。但细菌是带负电的，所以一 般认为主要是通过HOCl的作用来消毒的。 •HOCl扩散到细菌表面，穿透细胞壁到细菌内部，破坏细 菌酶系统而使细菌死亡。 •实践也表明pH越低，消毒作用越强。 •由于水中存在HOCl 与 OCl-的平衡关系，在计算水中消 毒剂的含量和存在形式时，两者均被计入。 •有关氯消毒的理论有待于进一步完善，如细菌等的抗药 性变化及其突变体产生等现象仍有待研究。
第六章
5
第六章
6
1
第1节 消毒概述
评价指标（生活饮用水卫生标准，GB5749-2006） ） •细菌总数：<100个/mL •总大肠菌群：每100mL水样中不得检出 •粪大肠菌群：每100mL水样中不得检出 •隐孢子虫和贾第鞭毛虫 ：每10 L水中不得检出
第1节 消毒概述
二、消毒简史
•1854年 John Snow 在伦敦发现霍乱（cholera） 与饮用水密切相关 •1881年 Koch 发现氯可以杀死细菌 •1902年 比利时的Middleheike市首次在公共水处 理中采用氯消毒
第六章 19
第2节 氯消毒
•自由性或游离性氯：HOCl、OCl－ Free available chlorine •化合性氯或结合性氯：氯胺 Combined available chlorine •游离氯和化合性氯都具有消毒能力，两者 之和称为有效氯。
第六章
20
第2节 氯消毒
二、消毒动力学
1.接触时间的影响 在一定消毒剂的浓度下，消毒速度可用Chick定律 （1908年）表示： dN
第六章 7 第六章 8
第1节 消毒概述
三、消毒方法
(1) 化学药剂（氧化剂等） (2) 物理法（热和光） (3) 辐射（射线、电子束） (4) 机械法（格网、膜） •给水处理中消毒是必需的 •污水处理中是根据需要（如医院污水）
第六章 9
第1节 消毒概述
四、消毒机理
可能有以下几个方面的作用： (1) 破坏细胞壁 (2) 改变细胞通透性 (3) 改变微生物的DNA或RNA (4) 抑制酶的活性
第六章
10
第1节 消毒概述 本节思考题
(1) 水处理中的消毒和微生物学的灭菌有何区别？ (2) 消毒方法有哪几种？
第2节 氯消毒 一、氯消毒原理 二、消毒动力学 三、加氯量 四、加氯点 五、加氯设备与工艺 六、消毒副产物
第六章 11 第六章 12
2
第2节 氯消毒
一、氯消毒原理
1.氯消毒的化学反应 氯易溶于水中，在清水中瞬间发生下列反应： Cl2 + H2O HOCl + H+ + Cl次氯酸进一步离解： HOCl H+ + OCl平衡常数：
第2节 氯消毒
2. 消毒剂浓度的影响（modified Chick/Watson Equation）
ln
dt
kN
N k 消毒剂浓度；n：系数
N：t时刻活的微生物个数 k：反应速率常数 t：反应时间
N 1 1 1 ln C ln t ln[ ( ln t )] n n k' N0
第六章 43
第3节 其他消毒方法
•但近年来臭氧化副作用也开始引起人们的关注。 •水中大分子变成分子较小的中间产物，可能有毒性。 或中间产物和氯作用后致突变反而增强 •欧洲普遍用臭氧处理饮用水，在美国也逐渐流行。
第六章
44
第3节 其他消毒方法
第3节 其他消毒方法
臭氧发生器
第六章
45
臭氧在水中扩散
第六章
第六章 37
第3节 其他消毒方法
一、二氧化氯消毒 二、臭氧消毒 三、紫外线消毒 四、其他
第六章
38
第3节 其他消毒方法
一、二氧化氯消毒 1.二氧化氯的特点 •ClO2常温下是一种黄绿色气体，具有刺激性。 •极不稳定，气态和液态ClO2均易爆炸，故必须以水 溶液的形式现场制取，即时使用。 •易溶于水，溶解度是氯的5倍。在水中以溶解气体 存在，不发生水解。
第2节 氯消毒
2.加氯工艺
1.弹簧隔膜 2. 控制阀 3.旋风分离器 4.转子流量计 5.中转玻璃罩 6.平衡水箱 7. 水射器
转子加氯机
采用液氯的氯气投加系统
第六章 33 第六章 34
第2节 氯消毒
第2节 氯消毒
六、消毒副产物（Disinfection by-products, DBPs）
•有机物与氯生成有机氯化物，三卤甲烷。 •我国新标准规定了三卤甲烷(THMs)浓度，包括：氯 仿、溴仿、二溴一氯甲烷和一溴二氯甲烷四种物质。 •1993年美国制订的消毒副产物方案中建议： THMs 80 g/L 卤乙酸（HAAS）：一共五种（一氯乙酸、二氯乙 酸、三氯乙酸、一溴乙酸、二溴乙酸），五种之和 在1997年低于60 g/L，2000年低于30g/L。
第六章 41
第3节 其他消毒方法
•但ClO2本身和副产物ClO2-对人体血红细胞有损害。 •美国EPA规定：水中剩余ClO2和ClO2-的总量规定不超 过1.0mg/L。 •目前我国还没有规定。
第六章
42
7
第3节 其他消毒方法
二、臭氧消毒
作用：既是氧化剂，又是消毒剂，渗入细胞壁。 作为消毒剂： •不会产生三卤甲烷副产物。 •杀菌和氧化能力比氯强。 •但由于臭氧在水中不稳定，易散失，因此在O3之 后，往往需要投加少量的氯等。
在一般情况下，可以视n=1。 CT 值（浓时积）作为消毒剂消毒能力的判断指标。 在同样条件下，达到一定灭菌率所需要的CT值小的 话，消毒能力大。
第六章 23