第三章废水的化学处理 3.氯氧化
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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。
5NaClO2 + 4HCl → 4 ClO2 + 5NaCl + 2H2O 19
（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。 （iii）ClO2余量能在管网中保持很长的时间。 （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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（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
第3章 化学处理法
3.氯氧化
disinfection
1
3.1 氯消毒连 3.2污水氯氧化连 3.3加氯量连 3.4加氯设备与工艺连 3.5氯化消毒副产物连 3.6其他消毒方法连 3.7污水消毒连 作业
2
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，
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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-
4
（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。
NH3（酸性条件） 或N2（PH：8~8.5），
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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）
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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。
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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。
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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
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。
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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
7
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％。
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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，CN-
CNO-，
PH维持在10~11，时间：5min。
若度用，C若l2用作N氧a化OC剂l，要由不于断水加解碱呈，碱以性维，持所一以定不的用碱 加碱
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第二阶段，CNO反应时间1h，
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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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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。
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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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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。
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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:
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
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（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，
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。
5NaClO2 + 4HCl → 4 ClO2 + 5NaCl + 2H2O 19
（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。 （iii）ClO2余量能在管网中保持很长的时间。 （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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（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
第3章 化学处理法
3.氯氧化
disinfection
1
3.1 氯消毒连 3.2污水氯氧化连 3.3加氯量连 3.4加氯设备与工艺连 3.5氯化消毒副产物连 3.6其他消毒方法连 3.7污水消毒连 作业
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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，
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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-
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（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。
NH3（酸性条件） 或N2（PH：8~8.5），
Βιβλιοθήκη Baidu
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）
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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。
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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。
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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
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。
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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
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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％。
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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，CN-
CNO-，
PH维持在10~11，时间：5min。
若度用，C若l2用作N氧a化OC剂l，要由不于断水加解碱呈，碱以性维，持所一以定不的用碱 加碱
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第二阶段，CNO反应时间1h，
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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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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。
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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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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。
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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:
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
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（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，