07章2氯氧化与消毒课案课件

目的：消除水中的致病微生物的致病作用721氯的性质氯气是一种黄色气体，有刺激性，密度为3.2kg/m3，极易被压缩成琥珀色的液氯。液氯常温常压下极易气化，气化时吸热，常采用淋水管喷水供热能。氯气容易溶解于水，在和98kPa时，溶解度为7160mg/L。当氯溶解在水中时，很快会发生下列反应。起消毒作用的主要是HOCI。7 72 2 氯氧化与消毒氯氧化与消毒目的：消除水中的致病微生物的致病作用72 氯氧化与消毒1反应（77）（78）会受到温度和pH值的影响，其平衡常数为：表16列出了不同温度下次氯酸离解平衡常数H0Cl与0Cl的相对比例取决于温度与pH值。图7-3给出了3个温度下HOCI所占的比例，H0Cl浓度随pH值和温度而变化。氯消毒效果也会受到温度和pH值的影响。反应（77）（78）会受到温度和pH值的影响，其平衡常数2722 氯消毒过程（1）氯消毒机理氯消毒：主要是次氯酸H0Cl起消毒作用，因为H0Cl无电性，当HOCI分子到达细菌内部时，与有机体发生氧化作用而使细菌死亡。0Cl也具有氧化性，但由于带负电，静电斥力难于接近带负电的细菌，消毒过程中作用有限。实践表明，pH值越低则消毒作用越强，证明了HOCI是起消毒作用的主要成分（见图73）。由于在很多受污染的地表水源中含有一定的氨氮，氯加入含有氨氮的水中后会产生如下反应：722 氯消毒过程3水中同时存在次氯酸(H0Cl)、一氯铵(NH2Cl)、二氯胺(NHCl2)和三氯胺(NCI3)。其平衡状态及含量比例决定因素：氯与氨的相对浓度；pH值；温度。各组分比例不同，其消毒效果也不同，消毒作用：次氯酸氯胺。氯胺的消毒特点：效果慢，持续时间长。实验证明：氯消毒，5min可灭细菌99以上；氯胺，相同条件下，5min仅达60；达到99以上，接触时间需十几小时。水中同时存在次氯酸(H0Cl)、一氯铵(NH2Cl)、二氯胺4氯消毒分为两大类：化合性氯：氯以氯胺形式，称为化合性氯。自由性氯消毒：Cl2、H0Cl、0Cl。消毒效果：自由性氯化合性氯。消毒的持续性：化合性氯自由性氯氯消毒分为两大类：5（2）折点加氯法加氯量分为：需氯量和余氯需氯量：用于灭活水中微生物、氧化有机物和无机还原性物质等所消耗的氯。余氯：为了抑制微生物的再度繁殖；预示水的再度污染。余氯为游离性余氯：消毒迅速，能同时除臭和脱色，氯味残留。余氯为化合性氯：消毒作用缓慢，持久，氯味较轻。（2）折点加氯法6加氯量与余氯量的关系：水中不存在消耗氯物质：加入水中的氯都不被消耗，加氯量等于剩余氯量。如图天然水中消耗氯物质：一部分氯被消耗（即需氯量），氯的投加量减去消耗量即得到余氯。如图中的实线实际上，水中含有大量可以与氯反应的物质（氨和氮化合物）使加氯量、余氯的关系变得非常复杂。在生产中为了控制加氯量，往往需要测量如图中的曲线，特别是当水中主要含有氨和氮化合物时。加氯量与余氯量的关系：实际上，水中含有大量可以与氯反应的物质7加氯曲线分四个区域1区：即0A段，水中杂质把氯耗尽，余氯量为零，需氯量为b1，由于氯被杂质消耗，不能保证消毒效果。2区：AH段，继续加氯，氯与氨发生反应氯胺，有余氯，有一定消毒效果。余氯为化合性氯。加氯曲线分四个区域83区：HB段，过H点后，增加加氯量，余氯量反而下降，因为发生氧化还原反应：结果使氯胺被氧化成一些不起消毒作用的化合物。余氯反而逐渐减少，最后到达折折点点B。3区：HB段，过H点后，增加加氯量，余氯量反而下降，因为发生94区：BC段，继续增加加氯量，余氯量又上升消耗氯的物质已经基本反应完全，余氯基本为游离性余氯。该区消毒效果最好，可靠。折点氯化：加氯量超过折点需要量时称为折点氯化。4区：BC段，继续增加加氯量，余氯量又上升1007章2氯氧化与消毒课案课件11曲线的测定：应结合生产实际进行。考虑因素：消毒效果消毒效果和经济性经济性。当水中的氨含量比较少时，可以将加氯量控制在折点以后。当水中氨含量比较高时，加氯量可以控制在折点以前。加氯实践：当原水游离氨在0.3mg/L以下时：通常加氯量控制在折点后；原水游离氨在0.5mg/L以上时：峰点以前的化合性余氯量已够消毒，加氯量可控制在峰点前(节约加氯量)；原水游离氨在0.30.5mg/L范围内：难掌握，如在峰点前，往往化合性余氯减少，达不到要求；控制在折点后则不经济。曲线的测定：应结合生产实际进行。12消毒副产物：500种以上，大多数浓度只是g/L级，而且很多尚未鉴定出来。三卤甲烷(THM)和卤乙酸(HAA)是氯化消毒过程中形成的两大类主要副产物。THM:是一类挥发性有机物，通式为CHX3，X为卤素。THM对健康产生潜在的影响，有的物质已被证明为致癌物质、或可疑致癌物。THM是氯与THM的前体反应所产生的。THM的前体：多为天然有机物如腐殖物质。氯仿：认为主要是氯与腐殖质的分解产物如酰基化合物的反应产物。7 72 23 3 氯化消毒副产物（氯化消毒副产物（DBPDBP）的形成及控制）的形成及控制消毒副产物：500种以上，大多数浓度只是g/L级，而且很多13可能的形成机理如下：水中的其他三卤甲烷，如CHCl2Br，CHBr3和CHCl2I的形成机理与CHCl3类似。可能的形成机理如下：14HAA卤乙酸：比THM致癌风险更高。难挥发性卤代有机副产物。包含：一氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、一溴乙酸、二溴乙酸等。HAA的前驱物：水中的腐殖酸和富里酸等天然大分子物质，腐殖酸氯化后的HAA产率要高于富里酸。水中含有溴化物时，随Br-/C12（浓度比）的增加，溴代卤乙酸的种类和浓度都有增加；而二氯乙酸和三氯乙酸生成量下降。即HAA在水中的分布向着溴代卤乙酸的方向转移。溴代卤乙酸的致癌风险性比氯代卤乙酸高很多。因此在消毒时要控制溴代卤乙酸溴代卤乙酸的生成。控制水中氯化消毒副产物方法：强化混凝强化混凝、活性炭吸附活性炭吸附及膜过滤膜过滤。HAA卤乙酸：比THM致癌风险更高。难挥发性卤代有机副产物。15（1）强化混凝：美国环保署已定为第一阶段控制氯化消毒副产物的主要方法。强化混凝即通过某些手段强化传统混凝工艺对天然有机物（DBP前驱物）的去除，从而控制后续消毒过程中氯化消毒副产物的生成量。强化混凝的方法：（1）过量投加混凝剂。因为去除T0C的最优混凝剂投量一般要高于去除浊度的最优混凝剂投量。（2）选择混凝剂和混凝过程中条件的控制。使混凝过程对天然有机物的去除达到最优。可有效地去除分子量相对较大的天然有机物。实验证明：铁盐铝盐。同时，对混凝过程中的pH值进行调节（偏酸），可提高T0C的去除率。（1）强化混凝：美国环保署已定为第一阶段控制氯化消毒副产物16（2）活性炭吸附：是有效控制氯化消毒副产物的方法。活性炭具有优良的吸附性能，活性炭吸附池可以有效地去除没有被混凝沉淀所去除的天然有机物和小分子有机污染物，能达到除氯化消毒副产物前驱物进而控制其生成量的目的。（3）膜滤：膜技术是一种新兴的水处理技术。在外界作用力下水通过膜层，污染物被留在膜的另一侧，达到了净水目的。选择合适的滤膜，可以去除有机物，也能达到控制氯化消毒副产物的目的。（2）活性炭吸附：17图7-6为加氯量、余氯及氯仿生成浓度的关系曲线。随着加氯量增加，形成的氯仿量也相应增加。在加氯量低于氨氮的5倍时，即在峰点以前，氯仿浓度较低；峰点以后，氯仿浓度逐步上升。其他方法：氯胺消毒其他方法：氯胺消毒其他方法：氯胺消毒其他方法：氯胺消毒同样的余氯量，自由性余氯的氯仿生成量比氯胺高得多，故当原水中有氨氮存在，加入氨采用峰点前的氯胺消毒能保证水的细菌指标时，可采用氯胺消毒，以降低氯仿量。但用氯胺消毒也会生成含氮氮的有害副产物，并有可能使管网内硝化菌增殖。图7-6为加氯量、余氯及氯仿生成浓度的关系曲线。其他方法：氯18724 加氯点加氯点有3种，（预氧化、中间氧化、后氧化）通常消毒，是在滤后出水加氯。由于消耗氯的物质已经大部分被去除，所以加氯量少；效果好。是饮用水处理的最后一步。加氯点设在滤池到清水池的管道上，或清水池的进口处，以保证充分混合。当城市管网延伸很长：管网末梢的余氯难保证，需在管网中途补充加氯；既保证管网末梢的余氯，又不使水厂出水管处的余氯过高。管网中途加氯的位置一般都设在加压泵站或水库泵站内。724 加氯点19加氯设备：加氯机、氯瓶、磅秤等。自动化加氯：新建的大、中型水厂，多数采用自动检测和自动加氯技术。自动检测（如余氯自动连续检测）和自动控制装置。加氯机：安全、准确地将氯瓶的氯输送到加氯点的设备。手动加氯机：加氯量调节滞后、余氯不稳定等缺点，影响水质。自动加氯机配以相应的自动检测和自动控制设各，能随着流量、氯压等变化自动调节加氯量，保证了制水质量。氯瓶：一种储氯的钢制压力容器，干燥氯气或液态氯对钢瓶无腐蚀作用，但遇水或受潮则会严重腐蚀严重腐蚀金属，必须严格防止水或潮湿空气进入氯瓶。氯瓶内保持一定的余压，是为了防止潮气进人氯瓶。7 7 7 72 2 2 25 5 5 5 加氯设备、加氯间和氯库加氯设备、加氯间和氯库加氯设备、加氯间和氯库加氯设备、加氯间和氯库加氯设备：加氯机、氯瓶、磅秤等。725 加氯设备、加氯间20实际运行中发现，正压加氯会出现多处漏氯和加氯不稳定问题，致使加氯机运转不正常，严重影响余氯合格率，且设备腐蚀较快，经常跑氯，污染环境，威胁人身安全。国内外以普遍采用真空加氯机，真空加氯可以保证系统不产生正压，从而减轻漏氯和加氯不稳定问题。实际运行中发现，正压加氯会出现多处漏氯和加氯不稳定问题，致使21真空加氯：可以保证系统不产生正压，从而减轻漏氯和加氯不稳定问题。真空加氯：可以保证系统不产生正压，从而减轻漏氯和加氯不稳定问22气源间漏氯：（1）阀门泄漏。气源间大小阀门经过长时间使用，会有杂质沉积，致使关闭不严。真空调节阀前是正压操作，易出现漏点；（2）氯气瓶针形阀慢性泄漏；（3）氯气瓶表体泄漏。此泄漏最为危险，在几分钟内就能使瓶内氯气大量泄出，虽然这种情况很少发生，一旦发生，后果严重。安全装置：在气源间设置氯气吸收装置。氯气吸收系统：将泄漏至厂房的氯气，用风机送人吸收系统，经化学物质吸收而转化为其他无害物质，避免氯气直接排人大气，污染环境。碱性吸收剂有Na0H、Na2C03、Ca(OH)2等，但经常选用的吸收剂为碱性强、吸收率高的Na0H。NaOH与Cl，的反应式如下:气源间漏氯：23氯气吸收需要备有足够量的氢氧化钠，避免氯气过量而逸出到空气中。氯气吸收系统可分为正压氯吸收系统和负压氯吸收系统两种，氯气吸收需要备有足够量的氢氧化钠，避免氯气过量而逸出到空气中24加氯间是安置加氯设各的操作间。氯库是储备氯瓶的仓库。加氯间和氯库的设计要点请参阅设计规范和有关手册。加氯间是安置加氯设各的操作间。25