给水中的消毒处理方法

　　给水中的消毒处理方法

　　为了使水质符合细菌学标准，水经过滤后还必须消毒。某些地下水可不经净化处理，但通常仍需消毒。

　　饮水消毒剂的选择，应考虑以下因素：①杀灭病原体的效果；②控制和监测的难易；③剩余消毒剂的有无；④对水的感官性状的影响；⑤副产物对健康的影响，以及预防或消除的可能性；⑥经济技术上的可行性。

　　美国安全饮水委员会通过对12种消毒剂的评价后指出：氯、臭氧、二氧化氯和氯胺，是可供公共给水选择的消毒剂；紫外线只适用于单位供水。

　　为了方便叙述，以下将氯胺消毒放在氯消毒项下一并介绍。

　　1、氯化消毒(氯消毒) 

　　氯在常温下为黄绿色气体，具强烈刺激性及特殊臭味，氧化能力很强。在6、7个大气压下，可变成液态氯，体积缩小457倍。液态氯灌入钢瓶，有利于贮存和运输。

　　除氯外，漂白粉和漂粉精等也能用于消毒。含氯化合物中，氯的价数大于负一者，称为有效氯，具有杀菌作用。漂白粉含有效氯约为30％，漂粉精约含60～70%。

　　(1)   氯消毒原理：

　　氯溶于水后起下列反应：

　　      C1₂十H₂0——HOCl十H⁺十Cl^-。

　　      HOCl=====H⁺十OCl^-

　　漂白粉在水中也能水解成次氯酸，氯的杀菌作用，主要是次氯酸体积小，易穿过细胞壁；同时，它又是一种强氧化剂，能损害细胞膜，使蛋白质、RNA和DNA等物质释出，并影响多种酶系统(主要是磷酸葡萄糖脱氢酶的巯基被氧化破坏)，从而使细菌死亡。氯对病毒的作用，在于对核酸的致死性损害。上述反应是可逆反应，因而一氯胺和二氯胺的杀菌原理仍是次氯酸的作用，只是在次氯酸被消耗后，反应才向左进行；氯胺本身也有杀菌作用，但需较高的浓度和接触时间。

　　(2)影响氯消毒的因素：

　　①加氯量和接触时间：加氯量除需满足需氯量外，尚应有一定量的剩余氯。需氯量是指因灭菌、氧化有机物和还原性无机物以及某些氯化反应等所消耗的氯量。所需余氯量的多少，与余氯性质有关。就游离性余氯而言，则要求接触30分钟后，有0.3~0.5mg／L余氯；对于化合性余氯(指NH₂Cl和NHCl₂)，要求接触1~2小时后，有1-2mg／L。

　　②水的pH值：次氯酸是弱电解质，其离解程度取决于水温和水的pH值。消毒时水的pH值不宜太高。

　　用漂白粉消毒时，因同时产生Ca(OH)₂，可使pH值升高。故当漂白粉因保存不当或放置过久而使有效氯含量降低时，消毒效果会受影响。

　　③水温：水温高，杀菌效果好。水温每提高10℃，病菌杀灭率约提高2～3倍。

　　④水的浑浊度：悬游颗粒对消毒的影响，因颗粒性质、微生物种类而不同。如粘土颗粒吸附微生物后，对消毒效果影响甚小，而粪尿中的细胞碎片、或污水中的有机颗粒与微生物结合后，会使后者获得明显的保护作用。病毒因体积小，表面积大，易被吸附成团，因而颗粒对病毒的保护作用较细菌大。

　　⑤水中微生物的种类和数量：不同微生物对氯的耐受性不尽相同。但概括地说，除腺病毒外，肠道病毒对氯的耐受性较肠道病原菌强。

　　消毒往往不易达到100％的杀灭效果，故常以99％、99.9％或99.99％的效果为参数．由此可见，如消毒前水中细菌过多，则消毒后水中细菌数就不易达到卫生标准的要求。

　　(3)氯消毒方法：

　　①普通氯化消毒：是指水的需氯量较低，且基本无氨，用少量氯即可达到消毒目的的一种消毒法。此法产生的主要是游离性余氯，所需接触时间短，效果可靠。但要求原水污染较轻，且基本无酚类物质(否则会产生氯酚臭)。原水为地面水时，往往会使饮用水具有致突变性，以及含有三卤甲烷。

　　②氯胺消毒法：与普通氯化消毒法相比，本法产生的三卤甲烷明显较低。消毒后的饮水，在Ames试验中其致突变性亦较弱。如先加氨后加氯，则可防止氯酚臭。如先加氯，消毒后再加氨，则可使管网末梢余氯得到保证。但本法的消毒作用较弱，故要求的接触时间较长，余氯浓度较高，费用较贵。一氯胺在大肠杆菌回变试验中呈阳性反应。

　　③折点消毒法：本法的优点是：消毒效果可靠；能明显降低锰、铁、酚和有机物含量；并具有降低臭味和色度的作用。缺点是耗氯多，并因而有可能产生较多的氯化副产物。需事先求出折点加氯量，且有时折点不明显。会使水的pH过低，故必要时尚需加碱调整。

　　④过量氯消毒法：当有机污染严重，或需在短时间内达到消毒目的时，可加过量氯于水中，使余氯达到1~5mg／L。消毒后的水，需用S0₂、亚硫酸钠或活性炭脱氯。

　　氯消毒法还可根据加氯点不同而分为预氯化法，后氯化法和中途加氯法。预氯化法是指在混凝沉淀前加氯，其主要目的在于改良混凝沉淀和防止藻类生长。但易生成大量氯化副产物。后氯化法即在滤后水中加氯，它是最常用的氯消毒法。中途加氯又称二次加氯，是在管网中途的加压泵站或贮水池泵站的补充加氯。管道很长时，采用此法既能保证末梢余氯，又不致使水厂附近的管网水含余氯过高。

　　(4)加氯设备

　　大中型水厂一般均用液氯。氯的投加设备种类很多，常用的有真空加氯机和转子加氯机。来自氯瓶的氯气首先进入旋风分离器，以分离悬浮杂质；再通过弹簧膜阀、控制阀、转子流量计和中转玻璃罩，以调控和测定加氯量；然后氯气经水射器与压力水混合、溶解，并被输送至加氯点。

　　小水厂也可用漂白粉消毒。

　　(5)氯化副产物的防治

　　概括地说，可采用以下措施：尽可能选择有机前体物含量低的水源；加强混凝沉淀和过滤等净化措施，并防止藻类在此等构筑物内的生长，以降低有机前体物的含量；改善氯化方法，如避免预氯化，采用中途加氯等，以减少氯化副产物的形成；采用颗粒活性炭滤池过滤，以去除氯化副产物。此外，尚可考虑采用其他消毒剂的可能性。

　　2、二氧化氯消毒

　　C1O₂是橙黄色气体，在大气压下，液化温度为9.7℃。C1O₂易挥发，遇光又易分解成C1O和[O]，故需在临用时就地制备。

　　C1O₂的消毒效果及余氯的稳定性均较氯高，且不受pH值的影响，不与氨反应，不产生三卤甲烷(有溴离子时除外)和致突变性。C1O₂的氧化能力为氯的2倍，因而对铁、锰、嗅味和色度的去除效果均较氯优。同时C1O₂系统和氯化系统在运转上十分类似，因而国外已有不少水厂改用C1O₂消毒或用于前处理。但C1O₂消毒的成本较氯和臭氧高。此外，动物实验还揭示：C1O₂及其歧化产物ClO₂^-和C10₃^-均能引起溶血性贫血和变性血红蛋白血症。C1O₂尚具有降低血清甲状腺素的作用。因此，美国规定，水中C1O₂的最高污染水平为1mg／L；美国水厂协会建议，管网中C1O₂和C1O₂^-的总浓度不应大于0.5mg／L。

　　3、臭氧消毒 

　　O³是极强的氧化剂。它在水中的溶解度约较O²大13倍。O³极不稳定，需在临用时制备，并立即通入水中。

　　O³用于消毒的投加量一般不大于1mg／L，要求接触时间为10～15分钟，剩余O³为0.4mg／I。

　　O³消毒的优点是：效果较C1O₂和C1₂好；用量少；接触时间短，pH值在6～8.5范围内均有效；不影响水的感官性状；除水中有溴离子外，不产生三卤甲烷；用于前处理时尚能促进絮凝和澄清，降低混凝剂用量，并因而能减少化学污泥量。缺点是：投资大，消毒费用也较氯和氯胺高；水中O³不稳定，控制和检测O³均需要一定技术；出厂水无剩余O³(O³对水管腐蚀作用强，也不允许有剩余O³)，故需使用第二消毒剂，以防止细菌后生长；与有机物、铁和锰反应，可产生微絮凝，使水浊度提高。

　　4、紫外线消毒

　　波长200-295nm的紫外线具有杀菌作用，其中以波长254nm的紫外线杀菌作用最强。紫外线光源为高压石英水银灯。用于饮水消毒的设备有两种，即浸入式和水面式，前者消毒效率较高，后者构造简单。利用紫外线消毒时，水的色度和浊度要低，水深最好不超过12cm。

　　紫外线消毒的接触时间短，效率高，不影响水的嗅味，管理简单；但无持续杀菌作用，成本也较贵。故除单位供水外，未获广泛应用。