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消毒

一、消毒定義： 
將水體中的病原微生物(pathogenic organisms)滅活,，使之減少到可以接受的程度,。 人體內致病微生物主要包括： 
病菌(bacteria)、原生動物胞囊（protozoan oocysts and cysts）,、病毒（viruses）（如傳染性肝炎病毒,、腦膜炎病毒）等。 
消毒與滅菌(sterilization)不同：滅菌是消滅所有活的生物,。  評價指標：（生活飲用水衛(wèi)生規(guī)范,，衛(wèi)生部, 2001.6） 
細菌總數(shù)：<100個/mL 
總大腸菌群：每100mL水樣中不得檢出 糞大腸菌群：每100mL水樣中不得檢出  
二、消毒簡史 
1854年 John Snow 在倫敦發(fā)現(xiàn)霍亂（cholera）與飲用水密切相關 1881年 Koch 發(fā)現(xiàn)氯可以殺死細菌 
1902年 比利時的Middleheike市**在公共水處理中采用氯消毒  
三,、消毒方法： 
化學藥劑（氧化劑等） 物理法（熱和光） 機械法（格網,、膜） 輻射（?射線、電子束）  
四,、消毒機理 
可能有以下幾個方面的作用： 
(1) 破壞細胞壁,；(2)改變細胞通透性：（3）改變微生物的DNA或RNA；(4)抑制酶的活性  
第2節(jié) 氯消毒 
 
氯化作用（chlorination）常用作消毒的同義詞,。 一,、氯消毒原理 
氯易溶于水中，在清水中,，發(fā)生下列反應： 
Cl2 + H2O ? HOCl + H+ + Cl- 
HOCl ? H+
 + OCl-
 
HOCl和OCl-的比例與水中溫度和pH有關,。pH高時，OCl-較多,。 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,，但細菌是帶負電的，所以一般認為主要是通過HOCl的作用來消毒的,。只有它才能擴散到細菌表面,，并穿透細胞壁到細菌內部，破壞細菌酶系統(tǒng),。實踐也表明pH越低,，消毒作用越強,。 
有關氯消毒理論仍有待研究,。  
如果有氨存在： 
     NH3 + HOCl ? NH2Cl + H2O         NH2Cl + HOCl ? NHCl2 + H2O      NHCl2 + HOCl ? NCl3 + H2O 其比例與pH有關。 
     pH>9,，一氯胺占優(yōu)勢 
     pH為7時,，一氯胺和二氯胺同時存在。      pH<6.5時,，二氯胺      pH<4.5    三氯胺
氯氨的消毒也是依靠HOCl,。只有HOCl消耗得差不多時，反應才會向左移動,。 
因此,，有氯胺存在時，消毒作用比較緩慢,。 
如氯消毒5分鐘,，殺滅細菌99％以上，而用氯胺消毒,，相同條件下僅殺滅50％,。 三種氯胺中，二氯胺消毒效果**好,，但有嗅味,。三氯胺消毒作用極差，且有惡嗅味,。  
自由性或游離性氯（free available chlorine）：HOCl,、OCl－ 化合性氯或結合性氯（combined available chlorine）： 
 
二、消毒動力學 
1. 接觸時間的影響： 
在一定消毒劑的濃度下,，消毒速度可用Chick定律（1908年）表示： - dN/dt ＝ k N 
N：t時刻活的微生物數(shù)目,；k：反應速率常數(shù)；t：反應時間

n>1 濃度影響大 n<1 時間影響大 
 
在一般情況下,，可以視n=1,。 
 
CT 值作為消毒劑消毒能力的判斷指標。  
三,、加氯量 
    加氯量＝需氯量＋余氯 
需氯量：滅活水中微生物,、氧化有機物和還原性物質所消耗的部分,。 
余氯：出廠水接觸30分后余氯不低于0.3mg/L；在管網末梢不應低于0.05mg/L,。 加氯曲線： ? 水中無任何微生物,、有機物等，加氯量＝余氯,，圖18－2中的① ? 水中有機物較少時,，需氯量滿足以后就是余氯。圖18－2中的② 
 
4 
OA段：水中雜質把氯消耗光,。 
AH段：氯與氨反應,，有余氯存在，有一定消毒效果,，但余氯為化合性氯,，其主要成分是一氯氨。 
HB段：仍然是化合性余氯,，加氯量繼續(xù)增加,，氯氨被氧化成不起消毒作用的化合物，余氯反而減少,。 
BC段：B點以后,，出現(xiàn)自由性余氯。 加氯量超過折點需要量：折點氯化 
當原水游離氨<0.3mg/L時→→加氯量控制在折點后     當原水游離氨>0.5mg/L時→→加氯量控制在峰點前        
四,、加氯點： 
  濾后加氯 
  濾前加氯――混凝劑投加時加氯,，提高混凝效果。   管網中途加氯  
五,、加氯設備與工藝 
1. 加氯設備 
一般用氯氣：有毒氣體,，在6－8氣壓下變成液氯     使用時采用氯瓶。干燥氯氣和液氯對鋼瓶無腐蝕作用,，但遇水或受潮則會嚴重腐蝕金屬,。因此，必須嚴格防止水和潮氣進入氯瓶,。 加氯機：轉子加氯機#p#分頁標題#e#

六,、氯化消毒副產物 
有機物與氯生成有機氯化物，三鹵甲烷,。 
我G新標準規(guī)定了三鹵甲烷(THMs)濃度,，包括：氯仿、溴仿,、二溴一氯甲烷和一溴二氯甲烷四種物質,。 
1993年美G制訂的消毒劑－消毒副產物方案中建議：    THMs 80 ?g/L， 
   鹵乙酸（HAAS）：一共五種（一氯乙酸,、二氯乙酸,、三氯乙酸,、一溴乙酸、二溴乙酸）,，五種之和在1997年低于60 ?g/L,，2000年低于30?g/L。  
第3節(jié) 其它消毒法 
 
一,、氯氨消毒 
優(yōu)點：水中含有有機物和酚時,，氯氨消毒不會產生氯臭和氯酚臭，大大減少了THMs的產生,，能保持水中余氯較久,。 
但作用緩慢，殺菌能力比自由氯弱,。單獨使用的情況較少,。 人工投加氨可以是液氨,、硫酸氨或氯化氨,。 
氯和氨的投加量視水質不同而有所不同。一般采用氯：氨＝3：1～6：1 采用氯氨消毒時,，一般先加氨,，再加氯。 
 
二,、二氧化氯消毒 
     ClO2在常溫下是一種黃綠色氣體,，具有刺激性。溶解度是氯的5倍,。極不穩(wěn)定,，氣態(tài)和液態(tài)ClO2均易爆炸。故必須以水溶液的形式現(xiàn)場制取,。      制取方法：  
亞氯酸鈉和氯制?。?nbsp;
Cl2 + H2O → HOCl + HCl 
HOCl + HCl +2NaClO2 → 2 ClO2 + 2NaCl +H2O  
用酸與亞氯酸鈉制取: 
5NaClO2 + 4HCl → 4 ClO2 + 5NaCl + 2H2O  
   ClO2既是消毒劑又是氧化能力很強的氧化劑。對細菌的細胞具有較強的吸附和穿透能力,，滅活能力強,。 
       不會與水中有機物作用生成有機氯化物。甚**本身的氧化能力能去除THMs前驅體,。 
ClO2消毒能力比氯強,。 
ClO2不水解，消毒受pH影響較小,。 ClO2余量能在管網中保持很長的時間,。        作為氧化劑，能去除或降低水的色度等,。 
   
   但ClO2本身和副產物ClO2－
對人體血紅細胞有損害,。有報道認為還對人的神經系統(tǒng)及生殖系統(tǒng)有損害,。    
三、臭氧消毒 
作用：既是氧化劑,，又是消毒劑,，滲入細胞壁。 
作為消毒劑,，不會產生三鹵甲烷副產物,，殺菌和氧化能力比氯強。但由于臭氧在水中
不穩(wěn)定,，易散失,，因此在O3之后，往往需要投加少量的氯等,。 
歐洲普遍用臭氧處理飲用水,，在美G也逐漸流行。 但近年來臭氧化的副作用也開始引起人們的關注,。 
水中大分子物質變成分子較小的中間產物,，可能有毒性?；蛘咧虚g產物和氯作用后致
突變反而增強,。           
 
四、其它 
次氯酸鈉消毒：次氯酸鈉發(fā)生器食鹽電解：NaCl+H2O?NaOCl+H2?紫外線消毒：消毒速度快,，幾十秒鐘即能殺菌,；不影響水的物理和化學性質；操作簡單 電化學消毒：消毒效率高  
第4節(jié) 污水消毒 
 
污水經一級或二級處理以后,，水質大大改善,，細菌含量也幅度降低，但細菌的**值仍很高,，并存在有病原菌的可能,。因此在排放之前或回用之前，應進行消毒,。
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