消毒及消毒副产物ppt

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六、技术发展与应用前景
紫外线消毒技术在过去的几十年已经发展的相当成熟，而 今正由主流水处理公司进行着标准化的使用和推广。 经过多年的发展，该技术已经成为成熟可靠高效环保的消 毒技术，在国外各个领域得到了广泛的运用。在我国由于对其 技术的了解有一定的局限性，在污水处理中的应用不多。 进入 21 世纪后，随着对污水尾水消毒的日益重视和运行 经验的积累，紫外线消毒技术将得到推广，预计今后有条件的 污水处理厂中 50％将会采用紫外线消毒，并成为取代传统化 学消毒方法的主流技术
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三、消毒方法

1、化学药剂（氧化剂等）——明矾，次氯酸，二氧化氯，漂
白粉等。
2、物理法（a加热法、b机械法、c辐射法）


3. 生物法
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四、消毒机理

(1)通过攻击病原体细胞，主要外部构成部分如细胞壁、细胞膜 等而破坏或消弱其结构组织；

(2)通过破坏病原体的酶系统而破坏其正常的新陈代谢活动；
氯消毒副产物产生简要示意图
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二、二氧化氯的消毒副产物ClO2－,ClO3－
二氧化氯消毒也会产生少量的消毒副产物，如亚氯酸盐、氯 酸盐等。有研究表明，过量的ClO2、ClO2－和ClO3－对人体健康 有着潜在影响，可能会引发贫血症，影响婴儿的神经系统
二氧化氯消毒副产物的形成
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三、氯胺的消毒副产物（THMs、HANs、HKs、CH、TCNM）
NaClO消毒设备
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原理：NaClO + H2O ＝ HClO+NaOH 次氯酸钠发生器食盐电解：NaCl+H2ONaClO+H2 主要是以产生出次氯酸，然后释放出新生态氧[O]的方式。

优缺点： 次氯酸消毒具有余氯的持续消毒作用； 操作简单；比投量液氯安全和方便；
使用成本虽然比漂白粉高，但是比液氯低。

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6.5 消毒副产物
1974年Rook在饮用水中发现了三氯甲烷后，其他的研究人 员也相继在饮用水中检测出三氯甲烷以及其他的大量有机卤代 物。 水体中的有机物成分非常复杂，特别是存在各种化学污染 物。在对水消毒的过程中，会产生消毒副产物。
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一、氯的消毒副产物（THMs、HANs、HAAS、MX等）
研究者采用氯胺消毒，对生成的消毒副产物进行 分析检测，检测出了消毒副产物—三卤甲烷 (THMs) 、
卤乙腈（HANs）、卤代酮（HKs）、三氯 乙醛（CH）和三氯硝基甲烷（TCNM）。
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四、臭氧的消毒副产物（BrO3-， THMs等）
水中有溴离子存在时，溴离子与臭氧的反应如下： Br＋O3→O2+BrOH++BrO-⇌ HBrO BrO +2O3 → 2O2+BrO3

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紫外线消毒
一、紫外线消毒的概述
大约在1个多世纪以前，人们就开始了对紫外线消毒机理 和应用的研究。早在1877年，Down和 Blunt 第一次报道了关于 太阳光辐射可以杀灭培养基中细菌的特性，这也揭开了人们对 紫外线消毒研究和应用的序幕。
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二、紫外线消毒的原理
紫外线是一种波长范围为 136-390 nm的不可见光线，在 波长为 240-280 nm时具有杀菌作用，尤以波长 253.7 nm处 杀菌能力最强。 根据生物效应的不同，将紫外线按照波长划分为四个 部分：A波段(UV—A)；B波段(UV—B)；C波段(UV—C)；D波段 (UV—D)。水消毒主要采用的是C波段紫外线。
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三、消毒器的结构形式
UV 消毒器按水流边界的不同分为敞开式和封闭式。 1）敞开式系统 在敞开式UV消毒器中被消毒的水在重力作用下流经UV消 毒器并杀灭水中的微生物。敞开式系统又可分为浸没式和水 面式两种。浸没式又称为水中照射法，其典型构造如图1所示

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2）封闭式系统 封闭式 UV 消毒器属承压型，用金属筒体和带石英套管的紫 外线灯把被消毒 的水封闭起来，结构形式如图 2所示。
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五、技术发展与展望
臭氧消毒在饮用水中的应用越来越广泛，比如臭氧-陶粒联用 去除水中微污染有机物、臭氧化-生物活性炭技术联用等。 臭氧化-生物活性炭深度处理

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Fra Baidu bibliotek

O3+UV法是催化氧化法
O3+UV联合工艺
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臭氧消毒技术产业属于新兴的朝阳产业，应用范 围极广，产品开发潜力大，国际上臭氧技术生产企业 仍处于百家争鸣，没有品牌，没有大企业垄断，国内 臭氧技术与国外存在差距，但赶超国际水平的技术难 度并不高，国内现在是臭氧技术发展的大好时机。
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五、氮类的消毒副产物（THM，HNMs，TCNM，HAAS）
新型含氮副产物卤代硝基甲烷（HNMs），三氯硝基甲烷
（TCNM），卤乙酸（HAAS） 由于其高毒性和在水中被频繁检出，已经引起了全世界的关 注。当前在国内外的自来水厂中均已经检出HNMs。
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6.6消毒新技术进展

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四、不同类型的紫外线灯

低压低强度紫外线灯
通常汞—氩灯发出的为UVC区域的紫外线，低压低强度紫 外线灯长度为0.75—1.5 m，横断面直径为15—20 mm。

低压高强灯 中压高强灯
低压高强灯 90% 以上紫外能输出在 253.7 nm 波段，单根紫 外灯最大输出功率一般在100 W左右

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三、氯消毒的应用
滤后加氯 ；滤前加氯 ；管网中途加氯 1. 加氯设备 加氯机：转子加氯机

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2.加氯工艺
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四、与氯相关的消毒方法
1.
漂白粉
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2、NaClO消毒
次氯酸钠是一种广谱高效消毒药，可广泛应用于人畜医 疗卫生防疫。如饮用水消毒、疗源地消毒、污水处理、畜禽 养殖场消毒。


原理：
中性条件中6ClO2 + 3H2O = 5HClO3 + HCl 碱性环境中 2ClO2 + OH- = ClO3- + ClO2- + H2O
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二氧化氯消毒发生器

制取方法：
亚氯酸钠和氯制取： Cl2 + H2O → HClO + HCl HClO + HCl +2NaClO2 → 2ClO2 + 2NaCl +H2O 用酸与亚氯酸钠制取: 5NaClO2 + 4HCl → 4ClO2 + 5NaCl + 2H2O
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HIV
H7N9
消毒与灭菌不同：灭菌不仅要求清除致病微生物，
还要求将所有微生物全部杀灭或清除掉，消毒只要 求场所与物品达到无害化水平。
评价指标：
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二、消毒简史


1854年伦敦出现霍乱（cholera），John Snow发现霍乱通过受污 染的饮用水来传播的。 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。 1908年美国芝加哥水厂用氯酸钙进行消毒。 1914年提出了折点加氯的方法。 1978年TONELLI和HO对紫外线进行了评估，研究表明低剂量的紫 外线对二级处理排放的污水消毒是有效的杀毒剂，不会产生有害 副产物。
消毒
概述
1848 年霍乱导致了一万四千多名伦敦的市民死亡， 1853 年霍 乱再次爆发，当时伦敦地下排水系统的总工程师 John Snow认识到 了霍乱是通过饮用水传播的。于是就有了对饮用水的消毒处理。

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一、消毒的概述
定义：消毒是将水体中的病原微生物(pathogenic organisms)灭活，使之数量或者浓度减少到不能再引起人发 病的程度。 对象：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。 几种常见病毒：
原理：当水中存在氨氮时，加入水中的氯会与水中的氨氮发 生下列反应 NH4++HClO→NH2Cl+H2O+H+ NH2Cl+HClO→NHCl2+H2O NHCl2+HClO→NCl3+H2O 16



氯胺消毒优缺点:
因氯胺与水中腐殖物质作用较小，因此减少了腐殖物质与 游离氯所形成的致癌物质(如三卤甲烷)；

优缺点：
ClO2对细菌的细胞具有较强的吸附和穿透能力，灭活能力强。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余量能在管网中保持很长的时间。 ClO2本身和副产物ClO2－对人体血红细胞有损害。 ClO2制备成本高且需要现场制备，制备过程也比较复杂。 19
中压灯紫外能输出在消毒的 200 nm～300 nm波段多频谱输 出，单根紫外灯输出功率在420 W以上。
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五、优缺点
优缺点：

杀菌效率高，操作简单； 不产生有毒有害副产物占地面积小，停留时间短。
无持续杀菌能力，紫外灯管容易结垢，影响紫 外光的 透出和杀菌效果； 一些细菌被紫外照射失活的病毒细菌可通过光的协作可 修复复活。
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(3)通过破坏病原体的蛋白质、核酸、辅酶等物质的合成而干扰其 正常的生物合成，阻止其正常生长发育。
对于不同的消毒剂和不同的微生物类型，可能是其中一种或 者几种机理共同作用。
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氯消毒
一、氯消毒的概述
在1850年由英国John Snow 首先将氯消毒剂用于供水消毒上， 当时有效低防止了霍乱的蔓延。 氯消毒措施在英国伦敦成功后，1908年美国新泽西州的泽西岛 市率先对自来水进行了氯化消毒，随后在国际上许多城市纷纷采用 了该项技术。 到了20世纪初，氯化法就广泛应用于消毒工艺。 氯消毒是国 内外最主要的消毒技术，美国自来水厂中约有 94.5% 采用氯消毒。 中国据估计99.5%以上自来水厂采用氯消毒。
不能贮存，须现场制备； 目前设备小，产气量小，使用受限；
消耗电能及食盐，适用于小型工厂或网管中途加氯。
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3、氯胺消毒（NH2Cl，NHCl2，NCl3） 指的是氯和氨反应生成一氯胺和二氯胺以完成氧化和消毒 的方法。氯胺作为饮用水的消毒剂，1916年首次在加拿大渥太 华应用。最初加入氨和氯形成氯胺用于对水中嗅和味的控制， 在二十世纪二十到三十年代得到广泛使用。
在管网中的氯胺形成的余氯持续时间长，因而能有效地抑 制残余细菌的再繁殖； 避免了氯引起的臭味。

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4、二氧化氯消毒（ ClO2 ）
指的是将二氧化氯投加水中以完成氧化和消毒的方法。 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。
臭氧消毒
一、臭氧消毒的概述
1893年，在荷兰的奥茨胡恩建立了世界上第一家使用臭氧 进行饮用水处理的工厂，但其后近100年的时间内因为各种原因， 应用不是很普遍。 自从世界卫生组织确认经氯化消毒的饮用水存在致癌性的 THMs后，臭氧便作为最安全可靠的饮用水消毒方法在世界各地 迅速发展起来。 近年来臭氧消毒技术应用日益广泛，但同时臭氧化的副作 用也开始引起人们的关注。

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液氯消毒成本低； 氯消毒具有持续消毒能力，消毒效果良好； 氯消毒历史较长，经验较多，是一种比较成熟的消毒方
法。
但同时氯消毒存在消毒副产物的问题，使用液氯消毒后 往往会产生卤化有机物等消毒副产物，可能会对人体产生危 害。

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二、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-都有氧化能力，但细菌O是带负电的，所以一般 认为主要是通过HOCl的作用来消毒的。
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二、臭氧消毒的机理
臭氧极其不稳定，分解时会释放出新生态氧 O3 ⇌O2+[O] 新生态的氧具有极强的氧化能力，对具有顽强抵抗力的 微生物，会破坏细菌有机链状结构导致细菌的死亡。
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O3灭菌有以下3种形式：
1.臭氧能氧化分解细菌内部葡萄糖所需的酶，使细菌灭活死
亡。 2.直接与细菌、病毒作用，破坏它们的细胞器和DNA、RNA， 使细菌的新陈代谢受到破坏，导致细菌死亡。 3.透过细胞膜组织，侵入细胞内，作用于外膜的脂蛋白和内 部的脂多糖，使细菌发生通透性畸变而溶解死亡。
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三、技术及应用方法
臭氧消毒示意图
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四、优缺点

臭氧灭菌为溶菌级方法，杀菌彻底，无残留，杀菌广谱； O3对霉菌也有极强的杀灭作用。且O3是一种无污染的消毒剂； O3为气体，能迅速弥漫到整个灭菌空间，灭菌无死角。


投资大，费用较氯化消毒高； 消毒后对管道有腐蚀作用； 同时水中大分子物质变成分子较小的中间产物，可能有毒性。