第三章-物理化学处理(4)

一、氯消毒（chlorination）原理：
（一）原水中不含氨时： 氯易溶于水中，在清水中，发生下列反应： ❖ Cl2 + H2O HOCl + H+ + Cl❖ HOCl H+ + OClHOCl和OCl-的比例与水中温度和pH有关。pH高时，
OCl-较多。 ❖ pH>9，OCl-接近100%。 ❖ pH<6，HOCl接近100%。 ❖ pH=7.54, [HOCl]=[OCl-]
❖ 三种氯胺中，二氯胺消毒效果最好，但有嗅味。三氯胺消 毒作用极差，且有恶嗅味。
❖ HOCl、OCl－称为自由性或游离性氯（free available chlorine）。
❖ 水中所含的氯以氯胺存在时，称为化合性氯或结合性氯 （combined available chlorine）。
(二) 加氯量 加氯量＝需氯量＋余氯
（一） 二氧化氯消毒 1.特性 ❖ 二氧化氯（ClO2）在常温下是一种黄绿色气体，
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 ❖ （1）亚氯酸钠和氯制取
C2 lH 2O HO H CC l l
❖ 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。
❖ 加氯曲线： 水中无任何微生物、有机物等，加氯量＝余氯， 图2中的① 水中有机物较少时，需氯量满足以后就是余氯。 图2中的②
当水中的污染物主要是氨和氮化合物时，情况复杂。
❖ 加氯间与氯库应有通风、照明、防火、保温、报 警、事故处理等措施。
❖ 加氯设备
一般用氯气：有毒气体， 在6－8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。因此，必须 严格防止水和潮气进入氯 瓶。
❖ 加氯机：转子加氯机
二、其它消毒方法
3．中途加氯 加压泵站，管网长时，防止水厂出水余氯过高。
(四) 加氯设备、加氯间和氯库 人工操作的加氯设备主要包括加氯机、氯瓶和校核
氯瓶重量的磅秤等。 ❖ 加氯机：转子加氯机，自动加氯机需配以相应的
自动检测与控制设备。
❖ 加氯间：可以和氯库合建，是安置加氯设备的操 作间
❖ 氯库：是储备氯瓶的仓库。
❖ 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。实践也 表明pH越低，消毒作用越 强。
❖ 有关氯消毒理论仍有待研 究。
（二）原水中含氨时：
❖ 如果有氨存在： NH3 + HOCl NH2Cl + H2O NH2Cl + HOCl NHCl2 + H2O NHCl2 + HOCl NCl3 + H2O
见图3。 H：峰点 B：折点
氯胺分解，存在 一氯胺二氯胺
12
34
余氯（ mg/L） 余氯（ mg/L）
1 2
0M 加氯量（mg/L)
形
成 一 氯 胺
b4
自由 性余
C氯为
b3
主
b1 0A
b2
H
a2
a3 B
a4 自由余氯 化合余氯
加氯量（mg/L)
图Biblioteka Baidu-2 加氯量与余氯关系
图8-3 折点加氯
❖ OA段：水中杂质把氯消耗光。 ❖ AH段：氯与氨反应，有余氯存在，有一定消毒效果，
1．滤后投加 在滤池出水口、清水池进口处、滤池至清水池管道 上。 适用：原水水质较好，处理后水中有机物、细菌大 部分被去除，加氯量很少，满足余氯要求。
2．滤前加氯 在投加混凝剂的同时投加氯（助凝剂）。 有以下作用：氧化有机物，高色度水，提高混凝效 果。 用FeSO4做混凝剂时，加Cl2，氧化成三价Fe，促进 凝聚作用。 防止构筑物内孳生青苔，延长氯胺消毒的接触时间， 使加氯量维持在AH段，节省加氯量。
1. 地面水→混凝→沉淀→过滤，或清洁地下水， 加氯量可采用1.0~1.5mg/l 2. 地面水→混凝→沉淀未经过滤时可采用
1.5~2.5mg/l
一级处理排放 20～30mg/l
污废水 不完全二级处理 10～15mg/l
二级处理
5～10mg/l
(三) 加氯点： ❖ 滤后加氯 ❖ 滤前加氯――混凝剂投加时加氯，提高混凝效果。 ❖ 管网中途加氯
消毒
❖ 消毒定义：
❖ 将水体中的病原微生物(pathogenic organisms) 灭活，使之减少到可以接受的程度。
❖ 消毒与灭菌(sterilization)不同：灭菌是消灭所 有活的生物。
❖ 评价指标：生活饮用水卫生规范，（卫生部, 2001.6） 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
微生物指标
（生活饮用水卫生标准GB5749-2006）
指标
限制
总大肠菌群/（MPN/100mL或CFU/mL）
不得检出
耐热大肠菌群/（MPN/100mL或CFU/mL） 不得检出
大肠埃希氏菌/（MPN/100mL或CFU/mL） 不得检出
菌落总数/（CFU/mL）
100
MPN表示最可能数；CFU表示菌落形成单位。当水样检出总大 肠菌群时，应进一步检验大肠埃希氏菌或耐热大肠菌群；水样 未检出总大肠菌群，不必检验大肠埃希氏菌或耐热大肠菌群。
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
❖ 当水中有氯氨时，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％。
但余氯为化合性氯，其主要成分是一氯氨。 ❖ HB段：仍然是化合性余氯，加氯量继续增加，氯氨
被氧化成不起消毒作用的化合物，余氯反而减少。 2NH2Cl + HOCl→N2↑+ 3HCl + H2O
❖ BC段：折点B以后，已经没有耗氯物质了，出现自由 性余氯。
❖ 加氯量超过折点B需要量——折点氯化 ❖ 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;