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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(nèi)致病微生物主要包括: 
病菌(bacteria),、原生動(dòng)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(píng)價(jià)指標(biāo):(生活飲用水衛(wèi)生規(guī)范,衛(wèi)生部, 2001.6) 
細(xì)菌總數(shù):<100個(gè)/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(jiǎn)史 
1854年 John Snow 在倫敦發(fā)現(xiàn)霍亂(cholera)與飲用水密切相關(guān) 1881年 Koch 發(fā)現(xiàn)氯可以殺死細(xì)菌 
1902年 比利時(shí)的Middleheike市**在公共水處理中采用氯消毒  
三,、消毒方法: 
化學(xué)藥劑(氧化劑等) 物理法(熱和光) 機(jī)械法(格網(wǎng)、膜) 輻射(?射線,、電子束)  
四,、消毒機(jī)理 
可能有以下幾個(gè)方面的作用: 
(1) 破壞細(xì)胞壁;(2)改變細(xì)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(yīng): 
Cl2 + H2O ? HOCl + H+ + Cl- 
HOCl ? H+
 + OCl-
 
HOCl和OCl-的比例與水中溫度和pH有關(guān)。pH高時(shí),,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(xì)菌是帶負(fù)電的,,所以一般認(rèn)為主要是通過(guò)HOCl的作用來(lái)消毒的。只有它才能擴(kuò)散到細(xì)菌表面,,并穿透細(xì)胞壁到細(xì)菌內(nèi)部,,破壞細(xì)菌酶系統(tǒng)。實(shí)踐也表明pH越低,,消毒作用越強(qiáng),。 
有關(guān)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(guān),。 
     pH>9,,一氯胺占優(yōu)勢(shì) 
     pH為7時(shí),一氯胺和二氯胺同時(shí)存在,。      pH<6.5時(shí),,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(shí),,反應(yīng)才會(huì)向左移動(dòng),。 
因此,有氯胺存在時(shí),,消毒作用比較緩慢,。 
如氯消毒5分鐘,殺滅細(xì)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(jié)合性氯(combined available chlorine): 
 
二、消毒動(dòng)力學(xué) 
1. 接觸時(shí)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(shí)刻活的微生物數(shù)目,;k:反應(yīng)速率常數(shù);t:反應(yīng)時(shí)間

n>1 濃度影響大 n<1 時(shí)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(biāo)。  
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(jī)物和還原性物質(zhì)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(wǎng)末梢不應(yīng)低于0.05mg/L,。 加氯曲線: ? 水中無(wú)任何微生物、有機(jī)物等,,加氯量=余氯,,圖18-2中的① ? 水中有機(jī)物較少時(shí),需氯量滿足以后就是余氯,。圖18-2中的② 
 
OA段:水中雜質(zhì)把氯消耗光,。 
AH段:氯與氨反應(yīng),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(diǎn)以后,出現(xiàn)自由性余氯,。 加氯量超過(guò)折點(diǎn)需要量:折點(diǎn)氯化 
當(dāng)原水游離氨<0.3mg/L時(shí)→→加氯量控制在折點(diǎn)后     當(dāng)原水游離氨>0.5mg/L時(shí)→→加氯量控制在峰點(diǎn)前        
四,、加氯點(diǎn): 
  濾后加氯 
  濾前加氯――混凝劑投加時(shí)加氯,提高混凝效果,。   管網(wǎng)中途加氯  
五,、加氯設(shè)備與工藝 
1. 加氯設(shè)備 
一般用氯氣:有毒氣體,在6-8氣壓下變成液氯     使用時(shí)采用氯瓶,。干燥氯氣和液氯對(duì)鋼瓶無(wú)腐蝕作用,,但遇水或受潮則會(huì)嚴(yán)重腐蝕金屬。因此,,必須嚴(yán)格防止水和潮氣進(jìn)入氯瓶,。 加氯機(jī):轉(zhuǎn)子加氯機(jī)#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#

六、氯化消毒副產(chǎn)物 
有機(jī)物與氯生成有機(jī)氯化物,三鹵甲烷,。 
我G新標(biāo)準(zhǔn)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(zhì)。 
1993年美G制訂的消毒劑-消毒副產(chǎn)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(diǎn):水中含有有機(jī)物和酚時(shí),,氯氨消毒不會(huì)產(chǎn)生氯臭和氯酚臭,,大大減少了THMs的產(chǎn)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(dú)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(zhì)不同而有所不同,。一般采用氯:氨=3:1~6:1 采用氯氨消毒時(shí),,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(chǎng)制取,。      制取方法:  
亞氯酸鈉和氯制取: 
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(qiáng)的氧化劑,。對(duì)細(xì)菌的細(xì)胞具有較強(qiáng)的吸附和穿透能力,,滅活能力強(qiáng)。 
       不會(huì)與水中有機(jī)物作用生成有機(jī)氯化物。甚**本身的氧化能力能去除THMs前驅(qū)體,。 
ClO2消毒能力比氯強(qiáng),。 
ClO2不水解,消毒受pH影響較小,。 ClO2余量能在管網(wǎng)中保持很長(zhǎng)的時(shí)間,。        作為氧化劑,能去除或降低水的色度等,。 
   
   但ClO2本身和副產(chǎn)物ClO2-
對(duì)人體血紅細(xì)胞有損害,。有報(bào)道認(rèn)為還對(duì)人的神經(jīng)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(xì)胞壁,。 
作為消毒劑,,不會(huì)產(chǎn)生三鹵甲烷副產(chǎn)物,殺菌和氧化能力比氯強(qiáng),。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(lái)臭氧化的副作用也開(kāi)始引起人們的關(guān)注,。 
水中大分子物質(zhì)變成分子較小的中間產(chǎn)物,可能有毒性,?;蛘咧虚g產(chǎn)物和氯作用后致
突變反而增強(qiáng)。           
 
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(xué)性質(zhì),;操作簡(jiǎn)單 電化學(xué)消毒:消毒效率高  
第4節(jié) 污水消毒 
 
污水經(jīng)一級(jí)或二級(jí)處理以后,,水質(zhì)大大改善,細(xì)菌含量也幅度降低,,但細(xì)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(yīng)進(jìn)行消毒,。
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