2019年环保工程师基础知识考点:主要消毒方法和机理

发布时间:2019-01-16 16:29:01 来源:中公建设工程网 浏览次数:

主要消毒方法和机理

1、消毒方法的选择

主要消毒方法有液氯、臭氧、二氧化氯、次氯酸钠和紫外线等,每种消毒方法均有各自的优缺点和选择适用条件。消毒方法的选择要求能高效快速地灭活多种致病微生物,又要具有较好的适应性、经济性、安全 性、无二次污染以及操作方便和耗材便于运输储存等特点。 由于氯的价格低廉,消毒效果良好和使用较方便等,所以它是当前较常用的消毒药剂。

2、主要的消毒方法

(1)氯消毒

加氯处理的方法也称氯化处理或氯化法。氯消毒可使用液氯,也可以使用漂白粉。前者述及,氯消毒的效 果与水温、pH 值、接触时间、混合程度、污水浊度以及所含干扰物质、有效氯浓度有关。 由于氯是强氧化剂,污水中气有具有还原性的物质均要消耗氯,因此污水消毒的加氯量应该经试验确定。 对于生活污水,可参考的数值为:一级处理水排放时,投氯量为20~30mg/L,二级处理水排放时,投氯量 为5~10mg/L。 氯加入水中后,一部分被能与氯化合的杂质消耗掉,剩余的部分称为余氯。保留一定量余氯的目的是为了 保证自来水出厂后还具有持续的杀菌力。 氯气是一种有毒气体,因此氯的运输贮存和使用应小心,加氯设备的安装位置应尽量靠近加氯点。加氯间 应结构坚固,能防冻保温,通风良好,并宜安装排风扇。 液氯消毒的工艺流程一般是:液氯通过加氯机与污水在混合池内反应,然后在接触池内接触一定时间后即 可出水。在混合池内的混合反应时间为5~15min,在接触内的接触时间为30min 左右,沉淀速度采用1~ 1.3mm/s,保证余氯量不小于0.5mg/L。 国内使用的加氯机种类很多。例如ZJ 型转子加氯机,来自氯瓶的氯气首先进入旋风分离器,再通过弹簧膜 阀和控制阀进入转子流量计和中转玻璃罩,于是经水射器与压力水混合、溶解于水内被输送至加氯点。

(2)次氯酸钠消毒

电解食盐水可以得到次氯酸钠,然后将次氯酸钠加入污水后与水反应产生次氯酸,所以说次氯酸钠的消毒 作用依然靠次氯酸,但其消毒作用不及氯强。 因次氯酸钠易分解,所以通常采用次氯酸钠发生器现场制取,就地投加,不宜贮运。它一般适用于小型工 厂。

(3)二氧化氯消毒

二氧化氯用于受污染水源消毒时,可减少氯化有机物的产生,故二氧化氯作为消毒剂日益受到重视。

①消毒原理

二氧化氯溶于水,不与水发生化学反应,其杀菌主要依靠吸附和渗透作用。二氧化氯对细菌壁的穿透能力 和吸附能力都较强,大量二氧化氯分子聚集到细胞的周围,通过封锁作用,抑制其呼吸系统,进而渗透到 细胞内部,破坏含硫基的酶,从而加速抑制微生物蛋白质的合成。

②二氧化氯的制备

主要有还原法、氧化法和电解法。

③二氧化氯系统的运行

在适当的温度范围内,温度越高,二氧化氯的杀菌能力越大。二氧化氯杀菌作用持续时间长,适用pH 值 范围宽。 二氧化氯易挥发,气体和液态的二氧化氯均易爆炸,因此,二氧化氯装置的安装场所以及操作程序均应符 合有关规定。

④二氧化氯消毒的特点

a.二氧化氯不仅可以将水体中的微生物氧化除去,还可以将水中引起臭味的物质如硫化氢、硫醇等氧化分 解为无毒无味的硫酸或磺酸,能将氰类和酚类等有毒物质氧化降解为氨根离子和简单的有机物;

b.因为二氧化氯不与水发生化学反应,所以其消毒作用受pH 值影响极小,在较高pH 值时二氧化氯消毒能 力比氯强;

c.二氧化氯杀灭对象多,杀菌效果好,用量少,作用快,杀菌持续时间长,不仅能杀死细菌,而且能分解 残留的细胞结构,并具有杀孢子和杀病毒的作用。因此,在医院污水等可能含有较多病原微生物的污水处 理场合可以有应用。

(4)臭氧消毒

①消毒原理

臭氧分子由三个氧原子组成,在常温常压下为无色气体,它是淡蓝色的具有强烈刺激性的气体。臭氧极不 稳定,分解时放出新生态氧[O]。新生态氧具有极强的氧化能力,对具有顽强抵抗力的微生物如病毒、芽子 孢等具有强大的杀伤力。臭氧能氧化有机物,去除水中的色、味,还可去除水中溶解性的铁、锰盐类及酚 等。

②臭氧消毒系统简介

臭氧是空气中的氧通过高压放电产生的,制造臭氧的空气必须先行净化和干燥,以提高臭氧发生器效率并 减少腐蚀。臭氧发生系统的前部为空气净化和干燥装置,以后为臭氧发生器。其系统布置为:空气压缩机 将空气送至冷却器,然后再经过滤加以净化,再经过1~2 级硅胶或分子筛干燥器,将空气干燥至****(-50 ℃)以下,最后经臭氧发生器,通过15000~17000V 高压电,在空气中放电后产生臭氧。

现场用空气或氧气为原料制备的臭氧的浓度在2%~10%之间。 臭氧具有高腐蚀性能,通常橡胶、大多数塑料、普通钢铁、铜以及铝等材料都不能用于臭氧系统。可用的 材料主要包括316 和305 不锈钢、玻璃、氯磺烯化聚乙烯合成橡胶、聚四氟乙烯以及混凝土。

③臭氧消毒的特点

a.由于臭氧比氯有较高的氧化电位,比氯消毒具有更强的杀菌作用,对细菌的作用比氯快,消耗量明显较 小,例如,在0.45mg/L 臭氧作用下,经过2min 后脊髓灰质炎病毒死亡,如果用氯消毒,则剂量为2mg/L 时需经过3h。

b.臭氧消毒在很大程度上不受pH 值的影响;

c.在某些特定的用水中,如食品加工、饮料生产以及微电子工业等,臭氧消毒不需要从已净化的水中去除 过剩杀菌剂的附加工序,如用氯消毒时的脱氯工序。

d.不会产生象氯酚那样的臭味;

e.不会产生三卤甲烷等氯消毒的副产物;

f.缺点:大量研究表明,含有机物污染的水经臭氧处理后,有可能将致突变物或THMS(三氯甲烷)的前体物 如腐殖酸等大分子有机物分解成分子较小的有可能致突变物;水中含有氨氮时,在臭氧投量有限的情况下, 臭氧不可能去除氨氮,有可能把有机氨氮氧化为氨氮,致使水中氨氮含量增高。因此,在使用臭氧时,应 注意解决可能产生的问题。

g.臭氧在水中不稳定,容易消失,不能在管网中继续保持杀菌能力,故在臭氧消毒后,往往需要投加少量 氯,以保持水中一定的余氯量;

(5)紫外线消毒

①消毒原理

紫外线杀菌机理是细菌受紫外线光照射后,紫外光谱能量为细菌核酸所吸收,使核酸结构破坏。根据试验, 紫外线的波长范围在200~390nm,波长260nm 左右的紫外线杀菌能力最强。这是因为细菌DNA 对紫外线 的吸收峰在260nm 处,DNA 吸收紫外线后分子结构被破坏,引起内蛋白质和酶的合成发生障碍,最终导 致细菌死亡。

②紫外线消毒设备

紫外线光源由紫外灯管提供。不同型号、规格的紫外灯管所提供的紫外光主波长不同a,应根据需要选用。 消毒设备主要有两种形式:浸入式和水平式。

③紫外线消毒的特点: 优点:不需化学药品,不存在THMS(三氯甲烷)类副产物,处理后的水无味无色;操作容易,管理简单,运 行和维修费用较低; 缺点:消毒效力受水中悬浮物含量影响,消毒后不能保持杀菌能力,同时,消毒费用高。

④影响紫外线消毒的主要因素

a.微生物的类型;

b.微生物数量;

c.照射时间与水层厚度;

d.水的色度和其他杂质均会降低紫外线的消毒效果;

e. 消毒环境。

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