水处理课件：消毒.ppt

TiO2光催化氧化 1972年 Fujishima TiO2电极成功水的光电解，掀开多相半导体光催化研究的首页； 1977年Frank开拓性工作，研究TiO2多晶电极/氙灯作用下对二苯酚、I-、Cl-、Fe2+、Ce3+、CN-的光解； 2001年Carey报道TiO2浊液在近紫外光的照射下可使多氯联苯脱氯，从而开辟TiO2光催化技术在环保领域应用前景。 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； 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 (λ387 nm) →TiO2 (e-cb+h+vb) h+ + H2O (or OH- surf.)→·OH + H+ e-cb + O2→·O2- ·O2- + H+→·OOH 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Ｏ3/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 pH值与HOCl的关系 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。 （1）加氯量和接触时间： 加氯量=需氯量+余氯 游离性余氯是HOCl和OCl-与水接触30分钟后有0.3～0.5mg/l余氯； （2）化合性余氯 NH2Cl和NHCl2，要求与水接触1-2小时后，有1～2mg/L余氯。 （3）水的pH值 HOCl ? H++OCl- （4）水温 水温高，杀菌效果好。 （5）水的浑浊度 浑浊度大的消耗消毒剂的量大。 （6）水中微生物的种类和数量 近年，北方地区很多城镇开始改用地表水为供水水源。由于北方降雨少，河川径流小，水的自净能力远远不及南方地区，加上地表水成分趋于复杂，水处理难度越来越高。 现行的常规给水处理工艺氯化消毒，已难以去除水中对人体有害的多种有机污染物，也难以去除因富营养化、藻类过量繁殖而产生的嗅味和有害的藻毒素等，还产生大量的氯化消毒副产物 。 国内外研究人员已在饮用水中检测出765种有害于人体健康的有机物，其中致癌物20种，可疑致癌物23种，促癌物56种，还有引起肝中毒、神经中毒、代谢紊乱等危害的物质。 影响因素： 有机前体物（ Organic precursor ）： 通常把水中能与氯形成氯化副产物的有机物，称为有机前体物。主要：腐殖酸、富里酸、藻类及其代谢物、蛋白质等。 加氯量、溴离子浓度及pH： 危害： 动物试验证明具有致突变性和/或致癌性，有的有致畸性和/或神经毒性。 代表性：氯仿、二氯一溴甲烷、3-氯-4-（二氯甲基）-5-羟基-2（5氢）呋喃酮（MX） 流行病学资料：结论差异 措施： 除去或降低有机前体物或氯化副产物 改变传统氯化消毒工艺 采用其他消毒方法 二氧化氯（chlorine dioxide)消毒： 1811年，英国戴维（ Humphrey Davey ）在实验室用氯酸钾和盐酸反应制备出二氧化氯气体，至本世纪40年代才发现其可用于消毒。但由于二氧化氯性质不稳定，达到一定浓度会引爆或发生自爆，且价格昂贵，应用受到限制。 20世纪90年代中后期，因制备出较稳定的二氧化氯剂型，二氧化氯的研究与消毒应用有了较快的发展。 消毒