水体消毒方面的几种经典方法大盘点

http://www.water.hc360.com2020年02月17日11:25 来源:广州国际水展T|T

    武汉新型肺炎成为热点话题,目前证实存在飞沫传播可能。历史上,污水导致的传染病也非常多,作为环保水处理的一员,我们有责任在以后的工作中严格做好污水处理的消毒。

    水体消毒方面的几种经典方法大盘点:

    常用化学消毒剂

    目前大规模投入使用的主要是以下四种:

    a.臭氧

    b.二氧化氯

    c.液氯

    d.氯胺

    这四种消毒剂比较如下:

    从生物杀菌能力看,其高低位序为:臭氧>二氧化氯>液氯>氯胺;

    从稳定性和消毒的持续性来看,其高低位序为:氯胺>二氧化氯>液氯>臭氧>;

    从三卤甲烷形成潜力和总有机卤形成潜力来看,其高低位序为:液氯>氯胺>二氧化氯≈臭氧。

    综合起来考虑,则认为二氧化氯是一优良消毒剂和强氧化剂,是世界卫生组织(WHO)和世界粮农组织(FAO)向全世界推荐的A1级广谱、安全和高效消毒剂。

    过程

    水处理过程中的氯化消毒是最通用的最重要的消毒步骤,但是在此以前的其他处理步骤也能有效地去除病原体。

    “例如,废水的二级处理出水用混凝沉淀法能去除病菌和病毒99.845%,而混凝沉淀-过滤法的去除率达99.985%。石灰混凝沉淀已被证明在高pH值条件下能有效地去除病毒并使其失去活性。氯化消毒能保证更彻底地杀灭病原体,水中的余氯还具有持续消毒作用。

    氯消毒

    氯与水反应时,一般产生“歧化反应”,生成次氯酸(HOCL)和盐酸(HCL)。

    HOCl是中性分子,可以扩散到带负电的细菌表面,并穿透细胞壁进入细菌内部起氧化作用,破坏细菌的酶系统使细菌死亡。OCl也具有杀菌能力,但带负电,难以接近带负电的细菌。HOCl和OCl的杀菌效果在试验的条件下大致为80:1。

    控制水的pH值,以保持水中HOCl较高的百分率,能获得较好的消毒效果。

    上面所说的是在没有氨氮的水中的氯消毒状况。实际上待消毒的水大多含有氨氮,向这种水中投氯后,水中氯和氮化合物的最重要的反应,是次氯酸与氨的反应。这是一个分段反应过程:

    在pH值大于9时,几乎只生成一氯胺;在pH值约为7.5时,一氯胺和二氯胺数量几乎相同:在pH值小于6.5时,二氯胺占优势;三氯胺只有在pH值低于4.5时才存在。在水中有氯胺存在时,HOCl仍起着消毒作用,到水中的HOCl消耗完了后,反应才向左进行,继续生成HOCl。因此,水中有氮化合物时,会使消毒过程变慢。

    氯同氨的克分子比大于1时,发生氨的氧化和氯的还原;两者的克分子比为2:1左右时,能发生基本上完全的氧化还原反应,并且经过一定的时间,导致氨和起氧化作用的氯完全从溶液中消失,此点称为折点。然后随着投氯量增加,水中的剩余有效氯才逐渐增加。在折点前氯化的剩余氯是化合态的有效余氯,而在折点后氯化的剩余氯则是游离态的有效余氯,这时消毒效果最好。

    在折点以后继续投氯,称为折点氯化。这种方法的氯耗量明显增大,但对污染较严重的水的去污消毒效果十分显著,除杀灭细菌外,还可以降低水的色度,去除恶臭,去除锰、铁,去除酚及其他有机污染物,并可控制藻类繁殖。采用折点加氯消毒后往往要有脱氯措施。脱氯可采用化学药剂法(投加二氧化硫,亚硫酸钠)和活性炭吸附法等。

    氯的灭菌作用主要是次氯酸,因为它是体积很小的中性分子,能扩散到带有负电荷的细菌表面,具有较强的渗透力,能穿透细胞壁进入细菌内部。氯对细菌的作用是破坏其酶系统,导致细菌死亡。而氯对病毒的作用,主要是对核酸破坏的致死性作用。

    主要特点

    (1)处理水量较大时,单位水体的处理费用较低;

    (2)水体氯消毒后能长时间地保持一定数量的余氯,从而具有持续消毒能力;

    (3)氯消毒历史较长,经验较多,是一种比较成熟的消毒方法。

    缺点

    但是自从1974年陆克和伯勒分别在荷兰与美国的城市自来水中检出了氯仿等三卤甲烷(THMs)有机物,1976年美国国家癌肿研究所通过对大鼠和小鼠进行口服氯仿实验确定其为致癌物质,人们发现饮用水氯消毒后,水中含有具有致畸、致癌、致突变的THMs等有害消毒副产物。随着对THMs危害性研究的深入,引起了对其它消毒副产物的研究。

    至今已知的消毒副产物已经有500种以上,但是绝大多数的浓度只有微克/升(μg/L)级,且许多消毒副产物未作进一步的研究。在大量的消毒副产物中,目前集中研究的只有三卤甲烷、卤乙酸、卤乙腈、卤代酮、卤代醛、卤代酚等20余种,其中对于THMs的致癌性已有共识,其它大部分具有一般毒性,部分具有致突性。THMs等卤化有机物的产生主要是水体中的有机物与氯作用的结果,而城市生活污水中含有大量的有机物,经氯消毒后,会生成卤化有机物等消毒副产物,随污水进入地面水体,污染水源,并对鱼类等水生生物产生毒害作用。

    避免途径

    氯胺消毒取滤后水分装至两个250mL磨口瓶中,通过加入氯化铵控制水中氨氮的含量,使其中一个磨口瓶内氨氮含量为0.54mg/L、另一个为0.06mg/L。在有效投氯量均为4mg/L的情况下,经24h氯化反应后测定两瓶水样的三氯甲烷含量。由于后者氨氮浓度很低,所以可以认为是活性氯消毒,而前者则可看作是氯胺消毒。显然,在相同的投氯量下水中氨氮的浓度高,游离余氯的含量就低,产生三氯甲烷的量也就相对较低。从这个角度讲,保持水中有一定数量的氨氮,有利于减少消毒副产物的产量。

    对氯胺消毒而言,由于HOCl是逐渐释放出来的,所以更能保证管网末梢和管网水流速小的地区的余氯要求,也会使自来水中的氯嗅味减轻一些,这是氯胺消毒的优点。

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