水处理：消毒ppt课件
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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。
第5章饮用水消毒技术及其消毒副产物课件
第5章饮用水消毒技术及 其消毒副产物
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2023/10/8
第5章饮用水消毒技术及其消毒副产 物
饮用水消毒的必要性
• 消毒是给水处理工艺中的重要组成部分。在供水系统中,消毒是最 后一道处理工艺,是保证用户安全用水、防止通过供水管网传播
各种传染病的必不可少的措施。
• 19世纪中叶,人类历史第一次将水质与人体健康直接联系起来,正
乙酸。
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第5章饮用水消毒技ห้องสมุดไป่ตู้及其消毒副产 物
氯化消毒副产物形成的影响因素 3－4
• 3 pH值对CDBPs的影响显著。
•
研究发现,THMs的生成量在中性和弱碱性条件下较大,
在酸性条件下较少。但Bocye等证实在低pH值下,仍然有三
氯甲烷生成。Rebenne研究了较宽pH值范围下间苯二酚型
• 卤乙酸(HAAS):动物实验发现,HAAS具有致癌、生 殖、发育毒性,并且发现高剂量的DCAA有明显的 神经毒性,当DCAA和TCAA的剂量增高时,可以引 起心脏畸形。
• 研究调查表明,CDBPs与膀胱癌、结肠癌、直肠癌、 胰腺癌、脑癌与肺癌等具有一定的相关性,可增加 孕妇早期流产的危险性并可使婴儿患中枢神经缺 陷症,与心血管疾病的关系还有待进一步研究。
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第5章饮用水消毒技术及其消毒副产 物
氯化消毒副产物的控制方法
• 1 降低已生成CDBPs的方法 • 2 降低CDBPs的前体物质 • 3 优化消毒方法 • 4 寻找替代消毒剂
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第5章饮用水消毒技术及其消毒副产 物
降低已生成CDBPs的方法
CDBPs一旦生成，其去除就比较困难。 • 活性炭吸附 • 活性炭纤维吸附 • 辐射降解
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2023/10/8
第5章饮用水消毒技术及其消毒副产 物
饮用水消毒的必要性
• 消毒是给水处理工艺中的重要组成部分。在供水系统中,消毒是最 后一道处理工艺,是保证用户安全用水、防止通过供水管网传播
各种传染病的必不可少的措施。
• 19世纪中叶,人类历史第一次将水质与人体健康直接联系起来,正
乙酸。
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第5章饮用水消毒技ห้องสมุดไป่ตู้及其消毒副产 物
氯化消毒副产物形成的影响因素 3－4
• 3 pH值对CDBPs的影响显著。
•
研究发现,THMs的生成量在中性和弱碱性条件下较大,
在酸性条件下较少。但Bocye等证实在低pH值下,仍然有三
氯甲烷生成。Rebenne研究了较宽pH值范围下间苯二酚型
• 卤乙酸(HAAS):动物实验发现,HAAS具有致癌、生 殖、发育毒性,并且发现高剂量的DCAA有明显的 神经毒性,当DCAA和TCAA的剂量增高时,可以引 起心脏畸形。
• 研究调查表明,CDBPs与膀胱癌、结肠癌、直肠癌、 胰腺癌、脑癌与肺癌等具有一定的相关性,可增加 孕妇早期流产的危险性并可使婴儿患中枢神经缺 陷症,与心血管疾病的关系还有待进一步研究。
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第5章饮用水消毒技术及其消毒副产 物
氯化消毒副产物的控制方法
• 1 降低已生成CDBPs的方法 • 2 降低CDBPs的前体物质 • 3 优化消毒方法 • 4 寻找替代消毒剂
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第5章饮用水消毒技术及其消毒副产 物
降低已生成CDBPs的方法
CDBPs一旦生成，其去除就比较困难。 • 活性炭吸附 • 活性炭纤维吸附 • 辐射降解
饮用水消毒处理.ppt
问题。 3）饮用水生物稳定性问 题。
氯，从而具有持续消毒
能力，消毒效果良好。
3）氯消毒历史较长，经 验较多，是一种比较成 熟的消毒方法。
4
二、饮用水消毒方法
2. 二氧化氯消毒
为了灭活两虫、减少氯代消毒副产物，采用二氧化 氯消毒成为新的选择之一。二氧化氯是一种黄绿色 气体，具有与氯相似的刺激性气味，沸点1℃ ，凝固 点-59℃ ，极不稳定，在空气中浓度为10％时可能爆 炸，到目前为止将二氧化氯液化的种种努力都没有 成功，只能在使用现场临时制备。二氧化氯易溶于 水，溶解度约为氯的5倍，与氯不同，二氧化氯在水 中以纯粹的溶解气体存在，不易发生水解反应，水 溶液在较高温度与光照下会产生次氯酸根与氯酸根 ，因此应在避光低温处存放。二氧化氯浓度在10 g／ L以下时基本没有爆炸的危险。二氧化氯是一种强氧 化剂，它在给水处理中的主要作用是脱色、除臭、 除味，控制酚、氯酚和藻类生长，氯化无机物和有 机物，特别是在控制三卤化物 的形成和减少总有机 卤方面，与氯相比具有优越性。
nm～295 nm的紫外线具有杀菌作用，其中以波长 2 5 4 nm附近的紫外线杀菌作用最强。它的消毒原理 其实是一个光化学过程：当微生物体受到紫外线照 射时，会吸收紫外线的能量，从而引起DNA的损伤 并阻止了DNA的复制；另一方面，在紫外线的照射 下可以产生自由基引起光电离，造成微生物不能复 制繁殖，就会自然死亡或被人体免疫系统消灭，不 会对人体造成危害，从而达到消毒的目的。
现杀菌作用。臭氧首先作用于细胞膜，使膜构 成成分受损伤而导致新陈代谢障碍，臭氧继续 渗透穿透膜而破坏膜内脂蛋白和脂多糖，改变 细胞的通透性，导致细胞溶解、死亡。而臭氧 灭活病毒则是氧化作用直接破坏其核糖核酸 (RNA)或脱氧核糖核酸(DNA)物质而完成的。 臭氧水中杀灭微生物的作用与其对有机物的氧 化反应类似，微生物菌体既与溶解水中的臭氧 直接反应，又与臭氧分解生成的·OH间接反应 ，由于·OH为极具氧化性的氧化剂，因此臭氧 水的杀菌速度极快。
自来水消毒技术ppt课件
自来水厂用紫外技术的工程案例
德国Essen 自来水厂
位于德国中部的Essen 自来水厂, 日处理量20万m3。系统 采用单一紫外线消毒工艺, 整套系统由四台大管径反应器并联 组合而成, 由于水源水质较高, 整套设备没有配套石英套管的 清洗系统。
图为 德国Essen自来水厂紫外线消毒系统
臭氧（O3）技术
目前，“混凝沉淀-过滤-消毒-净化”这一百年 前的传统工艺一直是自来水的处理技术，即将地下水 或江河水简单加工成可饮用水。经过一百年的世纪淀 积，当代的水质现状与一百年前的水已经截然不同了 ，传统的水处理工艺去除水中悬浮物、对降低浑浊度 有较好的净化消毒作用，但对目前以有机污染为主的 微污染，则不能彻底去除有机污染物、环境内分泌干 扰物、农药和藻毒素，从而出厂水时有检出，甚至超 标。
紫外线是电磁波的一种，原子中的电子从高能阶跳到低能阶时， 会把多余能量以电磁波释出。在地球上所有以知的生命形式， 都是以DNA及RNA作为繁殖、遗存的基础。细胞繁殖时，DNA中的 长链打开，打开后每条长链长的A单元会寻找T单元连合，每条 长链都可复制出与刚分离的另一条长链同样的链条，恢复原来 分裂前的完整 DNA，成为新生细胞的基础。 波长在240-270nm的紫外线能打破DNA生产蛋白质及复制的能力。 细菌的DNA，RNA受破坏后其生产蛋白质的能力和繁殖能力均已 丧失。因细菌、一般生命周期很短，不能繁殖的细菌、就会迅 速死亡 。
氯消毒的优点
1、历史悠久，工艺纯熟； 2、价格较低，操作简便，不需庞大的设备； 3、低浓度时药效极高，且对人类健康危害不大； 4、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进行消毒。
氯消毒的缺点
1、氯气本身有毒，使用时必须注意安全，防止泄漏； 2、水经氯消毒后往往会产生多种有害物质，尤其是“三致”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； 3、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，也可能造成新生儿体重太轻，早熟或胎 儿生长延迟等； 3、液氯不能有效杀灭隐孢子虫及其孢囊。
水处理课件：消毒
24
游离性余氯： 与水接触30分钟后 游离性余氯：HOCl和OCl-与水接触 分钟后 和 余氯。 有0.3～0.5mg/L余氯。 ～ 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。
2.影响氯化消毒的因素 影响氯化消毒的因素
＜1kg/cm2
加氯机：转子加氯机
33
五、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： THMs80µg/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60µg/L，2000年低于30µg/L。
12
二、消毒简史 • 1854年 John Snow 在伦敦发现霍乱 年 （cholera）与饮用水密切相关 ） • 1881年 Koch 发现氯可以杀死细菌 年 • 1902年 比利时的 年 比利时的Middleheike市首次在公共 市首次在公共 水处理中采用氯消毒
13
三、消毒方法： 消毒方法： 化学药剂（氧化剂等） 化学药剂（氧化剂等） 物理法（热和光） 物理法（热和光） 机械法（格网、 机械法（格网、膜） 辐射（ 射线、紫外光、电子束） 辐射（γ射线、紫外光、电子束）
19
有关氯消毒理论仍有待研究。
pH值与HOCl的关系
一、氯消毒原理
如果水中有氨存在： NH3 + HOCl ⇔ NH2Cl + H2O NH2Cl + HOCl ⇔ NHCl2 + H2O NHCl2 + HOCl ⇔ NCl3 + H2O
游离性余氯： 与水接触30分钟后 游离性余氯：HOCl和OCl-与水接触 分钟后 和 余氯。 有0.3～0.5mg/L余氯。 ～ 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。
2.影响氯化消毒的因素 影响氯化消毒的因素
＜1kg/cm2
加氯机：转子加氯机
33
五、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： THMs80µg/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60µg/L，2000年低于30µg/L。
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二、消毒简史 • 1854年 John Snow 在伦敦发现霍乱 年 （cholera）与饮用水密切相关 ） • 1881年 Koch 发现氯可以杀死细菌 年 • 1902年 比利时的 年 比利时的Middleheike市首次在公共 市首次在公共 水处理中采用氯消毒
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三、消毒方法： 消毒方法： 化学药剂（氧化剂等） 化学药剂（氧化剂等） 物理法（热和光） 物理法（热和光） 机械法（格网、 机械法（格网、膜） 辐射（ 射线、紫外光、电子束） 辐射（γ射线、紫外光、电子束）
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有关氯消毒理论仍有待研究。
pH值与HOCl的关系
一、氯消毒原理
如果水中有氨存在： NH3 + HOCl ⇔ NH2Cl + H2O NH2Cl + HOCl ⇔ NHCl2 + H2O NHCl2 + HOCl ⇔ NCl3 + H2O
清华水处理工程课件第5章 消毒
第5章 消毒
(disinfection)
第1节 概述
一、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。 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）等。 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
(4)抑制酶的活性
第2节 氯消毒
氯化作用（chlorination）常用作消毒的同义词。 一、氯消毒原理
氯易溶于水中，在清水中，发生下列反应：
Cl2 + H2O HOCl + H+ + ClHOCl 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%。
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，图中的① 水中有机物较少时，需氯量满足以后就是余氯。图中的②
当水中的污染物主要是氨和氮化合物时，情况复杂。
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，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。 BC段：B点以后，出现自由性余 氯。
(disinfection)
第1节 概述
一、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。 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）等。 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
(4)抑制酶的活性
第2节 氯消毒
氯化作用（chlorination）常用作消毒的同义词。 一、氯消毒原理
氯易溶于水中，在清水中，发生下列反应：
Cl2 + H2O HOCl + H+ + ClHOCl 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%。
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，图中的① 水中有机物较少时，需氯量满足以后就是余氯。图中的②
当水中的污染物主要是氨和氮化合物时，情况复杂。
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，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。 BC段：B点以后，出现自由性余 氯。
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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 。
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第二节 氯消毒
氯 化 作 用 （ chlorination ） 常用作消毒的同义词。
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一、氯消毒原理
氯易溶于水中，在清水中，发生下列反应： Cl2 + H2O HOCl + H+ + ClHOCl H+ + OCl HOCl 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 ]
染及农药废水等均获得了良好的效果，且表现出了
良好的市场前景和社会经济效益。
这类技术在石油行业的应用才刚刚开始。
有待研究的问题
要使高级氧化水处理过程及高级氧化协同过程 广泛应用，还必须解决如下问题:
(1) · OH的形成机理尚需进一步研究
(2) · OH与污染物的反应机理和反应动力学 (3) 各种高效氧化反应器的设计
• 1902年 比利时的Middleheike市首次在公共 水处理中采用氯消毒
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三、消毒方法：
化学药剂（氧化剂等） 物理法（热和光） 机械法（格网、膜） 辐射（射线、紫外光、电子束）
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消毒方法
化学药剂法
物理方法
机械法
辐射方法
四、消毒作用机理
①破坏细胞壁； ②改变细胞通透性： ③改变微生物的DNA或RNA；
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。
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pH值与HOCl的关系
一、ห้องสมุดไป่ตู้消毒原理
如果水中有氨存在：
NH3 + HOCl NH2Cl + H 2O NH2Cl + HOCl NHCl2 + H 2O
NHCl2 + HOCl NCl3 + H 2O
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一、氯消毒原理
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,
2007.1
细菌总数：<100个/mL 总大肠菌群：每100mL水样中不得检出
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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
Disinfection
第一节 概述
一、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。 人体内致病微生物主要包括：病菌(bacteria)、 病毒（viruses）（如传染性肝炎病毒、脑膜炎 病毒）等。
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原生动物胞囊（protozoan oocysts and cysts）、
结合的高级氧化过程已成功应用于氧化饮用水中的
痕量有机物 , 与单一臭氧化法相比 , 处理费用下降约 50%。
国内……
目前,国内对单一系统AOT水处理技术也进行大量研
究，并取得了一些可喜的成果。
如利用Ｈ2Ｏ2/ＵＶ系统处理造纸污水、利用Ｏ3/ＵＶ
系统处理工业废水和废气、利用TiO2/UV系统处理印
产物比例与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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一、氯消毒原理
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
水处理：消毒
以能源利用和环境保护为背景，有
机物的光催化降解研究十分活跃，多
相光催化治理环境污染成为当今日益
重视技术，它在废水净化处理中正发
挥着巨大潜能。
基本原理图
光催化基本原理
光催化过程的基本步骤： ①光生电子-空穴对的生成；
②电子-空穴在半导体内重新结合；
③电子空穴迁移到半导体表面，在表面重新结合；
超声降解法
高级氧化水处理技术的应用前景
到20世纪90年代，美国及欧洲等发达国家，AOT已
应用于各种废水和饮用水处理过程。
如美国休斯顿一家研究所将Ｏ 3/ ＵＶ系统用于处理
含氰化物、农药及含氯的有机溶剂废水,使其几乎完
全降解为无害物。
在瑞士、法国和英国，利用 TiO2/UV 、 O3/UV 系统
毒，相同条件下仅杀灭50％。
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。
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二、加氯量
1、加氯量 加氯量＝需氯量＋余氯 需氯量：杀灭细菌氧化有机物所消耗的氯量。
即灭活水中微生物、氧化有机物和 还 原性物质所消耗的部分。
自由性或游离性氯（free available chlorine）： 水中HOCl、OCl－中所含的氯总量 化合性氯或结合性氯（combined available