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第六章 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 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 1902年 比利时的Middleheike市首次在公共水处理中采用氯消毒 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、电子束） 四、消毒机理 可能有以下几个方面的作用： (1) 破坏细胞壁；(2)改变细胞通透性：（3）改变微生物的DNA或RNA；(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+ + Cl- HOCl ( H+ + OCl- HOCl和OCl-的比例与水中温度和pH有关。pH高时，OCl-较多。 pH9，OCl-接近100%。 pH6，HOCl接近100%。 pH=7.54, [HOCl]=[OCl-] 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。 如果有氨存在： NH3 + HOCl ( NH2Cl + H2O NH2Cl + HOCl ( NHCl2 + H2O NHCl2 + HOCl ( NCl3 + H2O 其比例与pH有关。 pH9，一氯胺占优势 pH为7时，一氯胺和二氯胺同时存在。 pH6.5时，二氯胺 pH4.5 三氯胺 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％。 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。 自由性或游离性氯（free available chlorine）：HOCl、OCl－ 化合性氯或结合性氯（combined available chlorine）： 二、消毒动力学 1. 接触时间的影响： 在一定消毒剂的浓度下，消毒速度可用Chick定律（1908年）表示： - dN/dt ＝ k N N：t时刻活的微生物数目；k：反应速率常数；t：反应时间 2. 浓度的影响（modified Chick/Watson Equation） k’：比反应速率常数 在给定的灭活率条件下，在log-log坐标上，作C和t之间的关系，可求得n n=1 浓度和时间都同等影响 n1 浓度影响大 n1 时间影响大 在一般情况下，可以视n=1。 CT 值作为消毒剂消毒能力的判断指标。 三、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。 加氯曲线： 水中无任何微生物、有机物等，加氯量＝余氯，图18－2中的① 水中有机物较少时，需氯量满足以后就是余氯。图18－2中的② 当水中的污染物主要是氨和氮化合物时，情况复杂。 见图18－3。 H：峰点 B：折点 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。 加氯量超过折点需要量：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 四、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 五、加氯设备与工艺 1. 加氯设备 一般用氯气：有毒气体，在6－8气压下变成液氯