自来水厂常用的几种水处理消毒技术

自来水厂常用的几种水处理消毒技术

2 1第 1期 0 0年 1 (第 1 5期 )总 3

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自来水厂常用的几种水处理消毒技术张琛(中煤集团大屯公司自来水厂，江苏沛县 2 1 1 ) 2 6 1【摘要】不论采用地面水或地下水作为水源，为保证水质安全都必须进行消毒，而自来水厂常用的几种水处理消毒技术

分别是氯消毒、二氧化氯消毒、臭氧消毒、紫外线消毒，消毒的目的是去除水中对人体有害的微生物，达到安全饮用的目的。【关键词】次氯酸；二氧化氯；臭氧；紫外线【图分类号】T 9 . 中 U9 12 5【献标识码】A文【章编号】10 - 1 1 0 01- 0 4 0文 0 8 1 5 ( 1)1 09 - 2 2 3 L+ N 3 HL+N L (氯胺 ) Cz H一 C C。三 从上述三个反应式中可见，在含氨氮的原水中，随着加

( )水处理需要消毒的原因一城镇供水所用的水源，一般为地面水或地下水。任何地 面水或多或少都受到生活污水和工业废水的污染，就是已经

氯量的不断增加，氯胺的性质产生变化，分别生成一氯胺 N L H、二氯胺 N C C H L、三氯胺 N L,氯胺的消毒作用比次氯酸 C。要慢的多。 2次氯酸钠消毒 .次氯酸钠内的有效氯，因容易受日光、温度的影响而分解，所以采用次氯酸钠发生器就地制造、应用。次氯酸钠发生器利用钛阳极电解食盐水而产生次氯酸钠，起反应式为：N C+ H0— N C 0+ H a1 2+ al 2 f

通过混凝沉淀、过滤等净化处理，但也不能把有害的细菌、 病原菌及其它微生物完全去除。水源是地下水时，水质虽然较好，但也会受到不同程度的污染，尤其是浅层地下水，容 易受到周围环境、特别是生活污水的影响和污染，这些有害的细菌，成为人体有害的传播介质。同时，自来水在输送和贮存过程中，可能会受到细菌污染，为了保障人民的身体健康，防止水致疾病的的传播，使供水水质达到 G 5 4— 0 6 B 7 9 2 0

《生活饮用水卫生标准》,必须采用消毒来保证水质，通过消毒处理后的自来水可以控制消除水中的病原菌、病毒

和其他致病性病菌传播的问题，《生活饮用水卫生标准》中要求消毒液与水的接触时间不少于 3分钟后，出厂水及给水管道的管 0网末梢水维持一定的余氯就可以保证饮用水的安全。

次氯酸钠在水溶液中的反应式为：NCO— aI N O I a+ C一 0一 H0+ H C十 0一 C1+ 2 O L H

由发生器生产出的次氯酸钠，是淡黄色透明液体，次氯酸钠的灭菌原理主要是通过它的水解形成次氯酸 HC,次氯 OL酸进行消毒。

( )氯消毒技术的应用二到目前为止，自来水厂主要以氯为消毒剂，可用来消除水中的细菌和有机物，加到水中后生成的次氯酸 H C次氯 O L和

3氯胺消毒 .当原水有机物较多，含氨量高，给水管网中藻类和细菌有再生长的可能，要达到出厂水全部都是游离氯确实有困难， 或者需要减轻或避免自来水中的氯酚臭味时，可以考虑使用氯胺消毒。氯胺消毒是同时向水中加氯和加氨，氨可以是液氨、硫酸铵或氯化铵溶液；一般重量比控制在氨：氯= 3 1: 或 1:,在水位高时可取 1:,在水温低时 1:;除了控制 6 3 6加氯量和加氨量外，还要注意投药的顺序，一般是“氯后先氨”。氯和氨作用后生成氯胺，如果天然水中含有氨氮，也可和氯反应生成氯胺。氯胺消毒的杀菌持续时间长，所以当给

氯酸根 O L, C而氯能起到消毒作用的主要成分是次氯酸 H C, O L次氯酸 H C O L是很小的中性分子，容易扩散到带负电的细菌表面，并通过细菌壁到细菌内部，因氧化作用破坏了细菌的酶系统，因酶是促进葡萄糖吸收和新陈代谢作用的催化剂，从而使细菌死亡；次氯酸根 O L也具有杀菌能力，但因带有负 C电，不容易接近带负电的细菌表面，菌能力比 H C杀 O L差得多。 氯消毒主要受到加氯量、氯与水的接触时间、水的浑浊度、 水的 P、水温、氨氮含量等因素的影响。 H值

1液氯消毒 .采用氯瓶贮存液氯进行消毒，在常温下，当按规定打开氯阀时，液态氯变成气态氯，氯气是一种氧化能力很强的黄绿色有毒气体，是一种具有特殊强烈刺鼻味的窒息性气体。 加氯气消毒的原理： ( )当水中无氨氮存在时，反应式是： iCL 2+ t

2 H HO+ H l0 CL CL H OCL— H+ OC - L

水管和给水管网很长时，可防止细菌在管网中再度生长，但氯胺是逐渐放出次氯酸，其杀菌能力远比游离氯差，所以需要有 2小时以上的接触时间。 、、4漂白粉消毒 .漂白粉是氯气和石灰加工而成，其组织复杂，分子式一/

般可写成 C (C ), aO 1含氯量为 2% 0,漂白精的分子式为 5￣3% C (C ),含氯量为 5% 0,易受光、热和潮气作用而分 a 0 1z 0￣6%解，含氯量随之降低，贮藏在干燥和通风处。漂白粉与水作用的反应式为：C (C )+ 2 — 2 OL C (H 2+C C 2 a 0 1 2 H0 HC+ aO) al

氯消毒的作用主要是次氯酸 H C,并不是氯气本身。 OL ( )当水中存在氨氮，则产生如下反应： 2C z+ N 3一 H L+ N2L (氯胺 ) L H C HC一 2 L+N。 H L+ N C ( C H一 C H L二氯胺 )

消毒原理与氯相同。

( )二氧化氯消毒技术的应用三近年来，自来水厂陆续采用了二氧化氯发生器，由发生

【稿日期】2 1— 8 2收 00 0— 3

【作者简介】张琛 ( 9 2 ),山东滕县人，中煤集团大屯公司自来水厂工程师。 17一，女. .

9 . 4.

自来水厂常用的几种水处理消毒技术

器生产出的二氧化氯溶液对自来水进行消毒，二氧化氯是黄绿色气体，有一种辛辣的气味，在水溶液中相当稳定，可作为消毒剂安全使用。它的水溶液颜色和浓度有关，低浓度时为黄绿色，高浓度时为桔红色。是一种高效氧化剂，有强大的去色和漂白能力。

市场潜力。因为氯消毒不能有效杀灭隐孢子虫卵囊，而紫外线对隐孢子虫卵囊有很好杀灭效果。而且在常规消毒剂量范

围内紫外线消毒不产生有害副产物，但紫外线消毒不能维持管网内持续的消毒效果，在大型水厂的应用必须跟氯结合， 其使用目前还受到一定限制。

二氧化氯发生器，是一种运行成本很低、药物投加准确、 消毒效果极佳的设备，不含制氯厂出品的那些复杂甚至有害的成份，使用氯酸钠与盐酸定量滴定，控制反应生成量的办法来实现，其总反应表达如下：NC0 a 1+ 2 C— N C+ C 2+ 1 2 1 2+ 2 2 Hl a1 1f / C 0 f H0

( )各种消毒技术的优缺点及其适用条件见下表六,

消

毒技柬

分子式

优缺点

适用条件

缺点t

1原水有机物高时会

对经水传播的病原微生物，包括病毒、牙孢及水路系统

液 C2 L 氯

中的异氧菌、硫酸盐还原菌和真菌均有很好的消毒效果。它主要的作用是对细胞壁有较好的吸附和透过性，可有效地氧化细胞内含基的酶，并可快速地控制微生物蛋白质的合成。二氧化氯先同水发生反应产生亚氯酸 H 1 2亚氯酸是一种相 C0,当弱的弱酸，具有氧化漂白作用。2 1 2+ H 0 C0 2— H I 2+ H I 3 CO C O

优点： 1具有余氯的持续消毒作用： 2价格成本较低； . 3操作简单，投药准确： 4不需要庞大的设备。

产生有机氯化物.尤其在水源受有机污染时； 2原水中即使含有撮微量酚时，也会产生氯酚味：氯气有尉毒。使用时需要特别注意安全，防止漏氯。 缺点： 1不能贮存，必须现场制备使用： 2设备较小，产气量

演氯供应方便的地方

次氯酸

N C0 a 1

优点： 1具有余氯的持续消毒作用： . 2操作筒单. .比投加液氯安全、方便；

适用于小型水厂

钠

3使用成本虽较液氯高. .但较漂白粉低。

少.使用受限制：3必须耗用一定的电

能及食盐氯胺 N L二 H、一

优点： 1能降低三卤甲烷和氯酚的产生；

缺点{

氯

2匏延长管罔中剩余氯的持续时问氯胺 Nc Hk三氯胺抑制细苗生存与繁殖； 3防止管网中铁细菌的繁殖；

1消毒作用比渣氯和次氯酸钠进行得慢。需较长接触时间： 2需增加加氨设备.操

原水中有机物多以及给水管线较长时

二氧化氯被认为是氯消毒剂的理想替代品。二氧化氯的消毒机理主要是通过吸附、渗透作用，进入细胞体，氧化细胞内酶系统和生物大分子，较好地杀灭细菌、病毒，且不对动、物产生损伤，杀菌作用持续时间长， P植受 H影响不敏感。 二氧化氯与水中有机物的反应为氧化作用，而氯则以取代反应为主。

胺

Nk C

4可降低加氯量，减轻氯消毒时所产生的氯酚味。

作管理麻烦缺点：

。

漂白 粉或漂白 精

优

点： 1具有液氯的持续消毒作用 .:

1同液氯一样产生有机氯化物和氯酚昧：2易受光、热、潮气作用而分解失效，须注意防潮贮存 3: 漂白粉的溶解和调制不方便； 4漂白粉含氯量只有 . 2~3% 5 o,因而用量大， 设备容积大.

漂白粉仅适用于生产能力较小的水厂漂白精使用方便 .一般,

C (C ) a O 1

2投加设备简单； . 3价格低廉， 4漂白精含有效氯 5~6 0帆.使用方便

在水质突然变坏时临时投加

( )臭氧消毒技术的应用四臭氧一种强氧化剂、消毒剂和杀病毒剂，化学分子式是优点：

1杀苗效果好、用量少，作用快，消毒作用持续时间长，可以保持剩余消

缺点：

0,它是淡蓝色、强烈刺激性有毒气体，具强氧化性，可自动。分解为氧气，属易燃易爆品。臭氧常用空气作为原料制备， 空气须先经过净化和干燥处理以提高臭氧生产率，防止设备积垢，和降低能量消耗，经过净化和干燥过的空气，进入臭氧发生系统，制备臭氧，臭氧在水中的溶解度有限，必须有臭氧和水的接触室，以及尾气回收利用和处置设备，才能提

二氧化氯

E 0 l2

毒剂量i 2氧化性强，能分解细胞结构.井能 .杀死孢子： 3能同时控制水中铁锰、色、味、、

1操作不适当时易引起爆炸； 2不能存储.必须现场 .制取使用；3制取设备复杂{

适用于大、 中、小型水厂

嗅；

4受温度和 P H影响小； 5不产生三卣甲烷和卤乙酸等副产物，不产生致突变物质.与氯消毒相比.二氧化氯能降低致突活性。

4操作管理要求高： 5成本较高 .

缺点：

高使用效率。但由于臭氧制取设备复杂，投资大，运行费用高，一直没有得到普遍推广。

臭氧消毒 0 3

优点： 1具有强氧化能力，赜活泼的氧化 .为=剂之一.对微生物、病毒、芽孢等均

1基建投资大，经常耗电费用商.制水成本较高： 2臭氧在水中不稳定，

具有杀伤力.消毒效果好： 2接触时间短用量少.作用快； 能除嗅、去色，及去除氧化铁、锰等物质：,

易挥发.无余氯持续消毒作用； 3设备复杂，管理麻 .烦：

适用于大中型水厂、

臭氧的消毒机理包括直接

氧化和产生自由基的间接氧化，与氯和二氧化氯一样，通过氧化来破坏微生物的结构，达到消毒的目的。因此消毒效果与其氧化还原电位直接相关。 由于臭氧分子不稳定，易自行分解，在水中保留时间很短，小于 3 O分钟，因此不能维持管网持续的消毒效率，而且紫

3能除酚.无氯酚味：4不会生成有机氯化物。

4产生溴酸盐、醛、酮 .等副产物部分是有害的化台物缺点：

优点；

1没有持续的消毒作

适用于工矿

外线消

1杀苗效率高.接触时问短： .2不改变水的物理、化学性质 .不会生成有机氯化物和氯酚味；

用 .易受重复污染；2电耗较高。灯管寿命还有持提高；

企业集中用户用水不适用于管路过,,

毒

3已具有成套设备.

操作方便。

3要求照射面大而水 .层薄,

致使消毒渣程设

长的用水

备复杂。

臭氧消毒产生溴酸盐、醛、酮等副产物，其中溴酸盐在水质标准中有规定，醛、酮等副产物部分是有害健康的化合物， 部分使管网水生物稳定性下降，因此臭氧消毒在使用中受到一

( )结语七在氯、二氧化氯、臭氧和紫外线等主流消毒技术中，紫外线及其组合消毒技术由于其消毒效率高，不产生消毒副产物或产生的消毒副产物少在给水处理中将有很好的前途。为

定的限制。对于大、中型管网系统，采用臭氧消毒时必须

依靠氯来维持管网中持续的消毒效果。

( )紫外线消毒技术的应用五氯消毒、二氧化氯消毒、臭氧消毒是化学法消毒，而紫外线则是物理消毒，紫外线是指电磁波波长处于 2 0 8 n 0￣3 0 m的光波，紫外线消毒机理与其它氧化剂不同，是利用波长 2 4 m及其附近波长区域对微生物 D A的破坏， 5n N阻止蛋白质合成而使细菌不能繁殖。由于紫外线对隐孢子虫的高效杀灭作用和不产生副产物，紫外线消毒在给水处理中显示了很好的

综合利用不同消毒技术的优点，用由不同消毒技术的优点，采采用由不同消毒技术结合的组合工艺和多级屏障消毒技术将是未来发展趋势。

【参考文献】【 1】严煦世.自来水厂管理知识【】 G.

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