氯氧化处理法
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氯氧化处理法
3.1氯消毒 3.2污水氯氧化 3.3加氯量 3.4加氯设备与工艺 3.5氯化消毒副产物 3.6其他消毒方法 3.7污水消毒
3.1 氯消毒
简介： 氯在常温下为黄绿色气体，具强烈刺激性及 特殊臭味，氧化能力很强。在6、7个大气压 下，可变成液态氯，体积缩小457倍。液态氯 灌入钢瓶，有利于贮存和运输。 除氯外，漂白粉[Ca(OCl)Cl)和漂粉精 [Ca(OCl)2]等也能用于消毒。含氯化合物中， 氯的价数大于一l者，称为有效氯，
（2）特点 优点：水中含有有机物和酚时，氯氨消毒不会 产生氯臭和氯酚臭，大大减少了 THMs 的产生， 能保持水中余氯较久。 缺点：作用缓慢，杀菌能力比自由氯弱。单独 使用的情况较少。 （3）常用药剂： 液氨、硫酸氨或氯化氨。 （ 4）投加量：氯和氨的投加量视水质不同而有 所不同。一般采用氯：氨＝3：1～6：1， （ 5 ）投加顺序：先加氨，再加氯，为防止生成 三氯胺
2）氯胺消毒：
（1）生成反应式
NH3 + HOCl NH2Cl + H2O （一氯胺）
NH2Cl + HOCl NHCl2 + H2O（二氯胺）
NHCl2 + HOCl NCl3 + H2O（三氯胺）
其比例与pH有关。 pH>9，一氯胺占优势 pH为7时，一氯胺和二氯胺同时存在。 pH<6.5时，二氯胺 pH<4.5 三氯胺
氯氨的消毒也是依靠 HOCl 。只有 HOCl 消耗得差 不多时，反应才会向左移动。 因此，有氯胺存在时，消毒作用比较缓慢，如氯消 毒5分钟，杀灭细菌99％以上，而用氯胺消毒，相同 条件下仅杀灭50％。 二氯胺的杀菌效果较一氯胺高，三氯胺则几乎无杀 菌作用。它们之间的生成量比例，取决于氨和氯的 相对浓度、pH值和温度等因素。一般而言， pH＞7时，一氯胺的生成量较多； pH＝7．0时，一氯胺和二氯胺近似相等； pH＜6．5时，主要为二氯胺； 三氯胺只有当pH＜4.4时才存在。 因二氯胺很臭，故主要应以一氯胺消毒。
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3.4加氯设备与工艺
1） 加氯设备
大中型水厂一般均用液氯。氯的投加设备种类很多，常用的 有真空加氯机和转子加氯机。来自氯瓶的氯气首先进入旋 风分离器，以分离悬浮杂质；再通过弹簧膜阀、控制阀、 转子流量计和中转玻璃罩，以调控和测定加氯量；然后氯 气经水射器与压力水混合、溶解，并被输送至加氯点。
5NaClO2 + 4HCl → 4 ClO2 + 5NaCl + 2H2O
（3）二氧化氯氧化特点 （i）ClO2消毒能力比氯强。
（ii）ClO2不水解，消毒受pH影响较小。iv）作为氧化剂，能去除或降低水的色度等。
（v） 但ClO2本身和副产物ClO2－对人体血红细 胞有损害。有报道认为还对人的神经系统及生殖系 统有损害。
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作业：
（1）电解（各班1~5号） （2）焚烧（各班6~10号） （3）空气氧化（各班11~15号） （4）化学沉淀（各班16~20号） （5）金属还原（各班20号以后） 要求： （1）手写； （2）有各种方法的原理、适用范围、影响因素、常用工 艺或设备运行简图。 参考文献： （1）水污染处理技术（教材）； （2）实用废水处理技术（图书馆）； （3）三废处理工程技术手册； （4）上网查找（自助）等。
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3.7 污水消毒
必要性：污水经一级或二级处理以后，水质大大 改善，细菌含量也幅度降低，但细菌的绝对值仍很 高，并存在有病原菌的可能。因此在排放之前或回 用之前，应进行消毒。 工艺：一般采用氯消毒： Cl2 污水 → 混合池 → 接触池 → 排放 加氯量： 一般城市污水二级处理出水：加5－10mg/L 接触时间：30分， 余氯量：>0.5mg/L
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3.2污水氯氧化
氯氧化广泛应用于污水处理中，如医院污水处理、 除臭、消毒等。 1）含氰污水处理 含氰污水氧化反应分为两阶段进行 第一阶段，CNCNO-， PH维持在10~11，时间：5min。 若用Cl2作氧化剂要不断加碱，以维持一定的碱 度，若用NaOCl，由于水解呈碱性，所以不用 加碱
3）污水脱色 氯有较好的脱色效果，对印染废水脱色，脱色效果与PH 和投氯方式有关，碱性条件下效果好。
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3.3加氯量 加氯量＝需氯量＋余氯 需氯量：灭活水中微生物、氧化有机物和还原性物 质所消耗的部分。 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。
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3.6 其它消毒法
1）二氧化氯消毒
（1）二氧化氯性质
ClO2 在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。 （2） 制取方法：
（i）亚氯酸钠和氯制取： Cl2 + H2O → HOCl + HCl HOCl + HCl +2NaClO2 → 2 ClO2 + 2NaCl +H2O （ii）用酸与亚氯酸钠制取:
1）氯消毒原理
（1）反应式 氯易溶于水中，在清水中，发生下列反应：
Cl2 + H2O HOCl + H+ + ClHOCl H+ + OCl-
（2）影响消毒因素 （i）加氯量和接触时间： 加氯量除需满足需氯量外，尚应有一定量的剩余氯。需氯量是 指因灭菌、氧化有机物和还原性无机物以及某些氯化反应等所 消耗的氯量。所需余氯量的多少，与余氯性质有关。 就游离性余氯而言(指HOCl和OCl—)，则要求接触30分钟后，有 0.3-0.5mg/L 余氯；对于化合性余氯 ( 指 NH2Cl 和 NHCl2) ，要求接 触1-2小时后，有1-2mg／L。 （ii）温度 同PH值时温度越低， HOCl越多
2）加氯工艺
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3.5氯化消毒副产物 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年美国制订的消毒剂－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。
（iii）PH的影响 pH高时，OCl-较多。 pH>9，OCl-接近100%。 pH<6，HOCl接近100%。 pH=7.54, [HOCl]=[OCl-] 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。 实践也表明pH越低，消毒 作用越强。
第二阶段，CNO-
NH3（酸性条件） 或N2（PH：8~8.5），
反应时间1h， 反应设备：反应池（压缩空气搅拌或水泵循环搅拌）， 沉淀池（二池交替作反应与沉淀）
2）含酚污水处理 用氯氧化除酚。理论投氯量与酚量之比为6：1，即可将酚 完全破坏，但实际中投氯量为理论投氯量的10倍左右， 原因是（i）污水中存在其他化合物与氯作用，消耗氯 量； （ii）投氯量不足，酚氧化不充分，而且生成具有强烈 臭味的氯酚。
2）臭氧消毒
（1）作用：既是氧化剂，又是消毒剂，渗入细胞壁。 （2）特点：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。 （3）应用：欧洲普遍用臭氧处理饮用水，在美国也 逐渐流行。 （4）关注：但近年来臭氧化的副作用也开始引起人 们的关注。水中大分子物质变成分子较小的中间 产物，可能有毒性。或者中间产物和氯作用后致 突变反而增强。
3.1氯消毒 3.2污水氯氧化 3.3加氯量 3.4加氯设备与工艺 3.5氯化消毒副产物 3.6其他消毒方法 3.7污水消毒
3.1 氯消毒
简介： 氯在常温下为黄绿色气体，具强烈刺激性及 特殊臭味，氧化能力很强。在6、7个大气压 下，可变成液态氯，体积缩小457倍。液态氯 灌入钢瓶，有利于贮存和运输。 除氯外，漂白粉[Ca(OCl)Cl)和漂粉精 [Ca(OCl)2]等也能用于消毒。含氯化合物中， 氯的价数大于一l者，称为有效氯，
（2）特点 优点：水中含有有机物和酚时，氯氨消毒不会 产生氯臭和氯酚臭，大大减少了 THMs 的产生， 能保持水中余氯较久。 缺点：作用缓慢，杀菌能力比自由氯弱。单独 使用的情况较少。 （3）常用药剂： 液氨、硫酸氨或氯化氨。 （ 4）投加量：氯和氨的投加量视水质不同而有 所不同。一般采用氯：氨＝3：1～6：1， （ 5 ）投加顺序：先加氨，再加氯，为防止生成 三氯胺
2）氯胺消毒：
（1）生成反应式
NH3 + HOCl NH2Cl + H2O （一氯胺）
NH2Cl + HOCl NHCl2 + H2O（二氯胺）
NHCl2 + HOCl NCl3 + H2O（三氯胺）
其比例与pH有关。 pH>9，一氯胺占优势 pH为7时，一氯胺和二氯胺同时存在。 pH<6.5时，二氯胺 pH<4.5 三氯胺
氯氨的消毒也是依靠 HOCl 。只有 HOCl 消耗得差 不多时，反应才会向左移动。 因此，有氯胺存在时，消毒作用比较缓慢，如氯消 毒5分钟，杀灭细菌99％以上，而用氯胺消毒，相同 条件下仅杀灭50％。 二氯胺的杀菌效果较一氯胺高，三氯胺则几乎无杀 菌作用。它们之间的生成量比例，取决于氨和氯的 相对浓度、pH值和温度等因素。一般而言， pH＞7时，一氯胺的生成量较多； pH＝7．0时，一氯胺和二氯胺近似相等； pH＜6．5时，主要为二氯胺； 三氯胺只有当pH＜4.4时才存在。 因二氯胺很臭，故主要应以一氯胺消毒。
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3.4加氯设备与工艺
1） 加氯设备
大中型水厂一般均用液氯。氯的投加设备种类很多，常用的 有真空加氯机和转子加氯机。来自氯瓶的氯气首先进入旋 风分离器，以分离悬浮杂质；再通过弹簧膜阀、控制阀、 转子流量计和中转玻璃罩，以调控和测定加氯量；然后氯 气经水射器与压力水混合、溶解，并被输送至加氯点。
5NaClO2 + 4HCl → 4 ClO2 + 5NaCl + 2H2O
（3）二氧化氯氧化特点 （i）ClO2消毒能力比氯强。
（ii）ClO2不水解，消毒受pH影响较小。iv）作为氧化剂，能去除或降低水的色度等。
（v） 但ClO2本身和副产物ClO2－对人体血红细 胞有损害。有报道认为还对人的神经系统及生殖系 统有损害。
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作业：
（1）电解（各班1~5号） （2）焚烧（各班6~10号） （3）空气氧化（各班11~15号） （4）化学沉淀（各班16~20号） （5）金属还原（各班20号以后） 要求： （1）手写； （2）有各种方法的原理、适用范围、影响因素、常用工 艺或设备运行简图。 参考文献： （1）水污染处理技术（教材）； （2）实用废水处理技术（图书馆）； （3）三废处理工程技术手册； （4）上网查找（自助）等。
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3.7 污水消毒
必要性：污水经一级或二级处理以后，水质大大 改善，细菌含量也幅度降低，但细菌的绝对值仍很 高，并存在有病原菌的可能。因此在排放之前或回 用之前，应进行消毒。 工艺：一般采用氯消毒： Cl2 污水 → 混合池 → 接触池 → 排放 加氯量： 一般城市污水二级处理出水：加5－10mg/L 接触时间：30分， 余氯量：>0.5mg/L
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3.2污水氯氧化
氯氧化广泛应用于污水处理中，如医院污水处理、 除臭、消毒等。 1）含氰污水处理 含氰污水氧化反应分为两阶段进行 第一阶段，CNCNO-， PH维持在10~11，时间：5min。 若用Cl2作氧化剂要不断加碱，以维持一定的碱 度，若用NaOCl，由于水解呈碱性，所以不用 加碱
3）污水脱色 氯有较好的脱色效果，对印染废水脱色，脱色效果与PH 和投氯方式有关，碱性条件下效果好。
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3.3加氯量 加氯量＝需氯量＋余氯 需氯量：灭活水中微生物、氧化有机物和还原性物 质所消耗的部分。 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。
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3.6 其它消毒法
1）二氧化氯消毒
（1）二氧化氯性质
ClO2 在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。 （2） 制取方法：
（i）亚氯酸钠和氯制取： Cl2 + H2O → HOCl + HCl HOCl + HCl +2NaClO2 → 2 ClO2 + 2NaCl +H2O （ii）用酸与亚氯酸钠制取:
1）氯消毒原理
（1）反应式 氯易溶于水中，在清水中，发生下列反应：
Cl2 + H2O HOCl + H+ + ClHOCl H+ + OCl-
（2）影响消毒因素 （i）加氯量和接触时间： 加氯量除需满足需氯量外，尚应有一定量的剩余氯。需氯量是 指因灭菌、氧化有机物和还原性无机物以及某些氯化反应等所 消耗的氯量。所需余氯量的多少，与余氯性质有关。 就游离性余氯而言(指HOCl和OCl—)，则要求接触30分钟后，有 0.3-0.5mg/L 余氯；对于化合性余氯 ( 指 NH2Cl 和 NHCl2) ，要求接 触1-2小时后，有1-2mg／L。 （ii）温度 同PH值时温度越低， HOCl越多
2）加氯工艺
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3.5氯化消毒副产物 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年美国制订的消毒剂－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。
（iii）PH的影响 pH高时，OCl-较多。 pH>9，OCl-接近100%。 pH<6，HOCl接近100%。 pH=7.54, [HOCl]=[OCl-] 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。 实践也表明pH越低，消毒 作用越强。
第二阶段，CNO-
NH3（酸性条件） 或N2（PH：8~8.5），
反应时间1h， 反应设备：反应池（压缩空气搅拌或水泵循环搅拌）， 沉淀池（二池交替作反应与沉淀）
2）含酚污水处理 用氯氧化除酚。理论投氯量与酚量之比为6：1，即可将酚 完全破坏，但实际中投氯量为理论投氯量的10倍左右， 原因是（i）污水中存在其他化合物与氯作用，消耗氯 量； （ii）投氯量不足，酚氧化不充分，而且生成具有强烈 臭味的氯酚。
2）臭氧消毒
（1）作用：既是氧化剂，又是消毒剂，渗入细胞壁。 （2）特点：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。 （3）应用：欧洲普遍用臭氧处理饮用水，在美国也 逐渐流行。 （4）关注：但近年来臭氧化的副作用也开始引起人 们的关注。水中大分子物质变成分子较小的中间 产物，可能有毒性。或者中间产物和氯作用后致 突变反而增强。