消毒

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**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。 pH>9,OCl-接近100%。 pH<6,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。 
     pH>9,一氯胺占优势 
     pH为7时,一氯胺和二氯胺同时存在。      pH<6.5时,二氯胺      pH<4.5    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**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

n>1 浓度影响大 n<1 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 
 
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     使用时采用氯瓶。干燥氯气和液氯对钢瓶无腐蚀作用,但遇水或受潮则会严重腐蚀金属。因此,必须严格防止水和潮气进入氯瓶。 加氯机:转子加氯机