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2019環(huán)保工程師專業(yè)知識考點(diǎn):主要消毒方法和機(jī)理

發(fā)表時間:2018/11/9 15:30:54 來源:互聯(lián)網(wǎng) 點(diǎn)擊關(guān)注微信:關(guān)注中大網(wǎng)校微信
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主要消毒方法和機(jī)理

1、消毒方法的選擇

主要消毒方法有液氯、臭氧、二氧化氯、次氯酸鈉和紫外線等,每種消毒方法均有各自的優(yōu)缺點(diǎn)和選擇適用條件。消毒方法的選擇要求能高效快速地滅活多種致病微生物,又要具有較好的適應(yīng)性、經(jīng)濟(jì)性、安全 性、無二次污染以及操作方便和耗材便于運(yùn)輸儲存等特點(diǎn)。 由于氯的價格低廉,消毒效果良好和使用較方便等,所以它是當(dāng)前較常用的消毒藥劑。

2、主要的消毒方法

(1)氯消毒

加氯處理的方法也稱氯化處理或氯化法。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 果與水溫、pH 值、接觸時間、混合程度、污水濁度以及所含干擾物質(zhì)、有效氯濃度有關(guān)。 由于氯是強(qiáng)氧化劑,污水中氣有具有還原性的物質(zhì)均要消耗氯,因此污水消毒的加氯量應(yīng)該經(jīng)試驗確定。 對于生活污水,可參考的數(shù)值為:一級處理水排放時,投氯量為20~30mg/L,二級處理水排放時,投氯量 為5~10mg/L。 氯加入水中后,一部分被能與氯化合的雜質(zhì)消耗掉,剩余的部分稱為余氯。保留一定量余氯的目的是為了 保證自來水出廠后還具有持續(xù)的殺菌力。 氯氣是一種有毒氣體,因此氯的運(yùn)輸貯存和使用應(yīng)小心,加氯設(shè)備的安裝位置應(yīng)盡量靠近加氯點(diǎn)。加氯間 應(yīng)結(jié)構(gòu)堅固,能防凍保溫,通風(fēng)良好,并宜安裝排風(fēng)扇。 液氯消毒的工藝流程一般是:液氯通過加氯機(jī)與污水在混合池內(nèi)反應(yīng),然后在接觸池內(nèi)接觸一定時間后即 可出水。在混合池內(nèi)的混合反應(yīng)時間為5~15min,在接觸內(nèi)的接觸時間為30min 左右,沉淀速度采用1~ 1.3mm/s,保證余氯量不小于0.5mg/L。 國內(nèi)使用的加氯機(jī)種類很多。例如ZJ 型轉(zhuǎn)子加氯機(jī),來自氯瓶的氯氣首先進(jìn)入旋風(fēng)分離器,再通過彈簧膜 閥和控制閥進(jìn)入轉(zhuǎn)子流量計和中轉(zhuǎn)玻璃罩,于是經(jīng)水射器與壓力水混合、溶解于水內(nèi)被輸送至加氯點(diǎn)。

(2)次氯酸鈉消毒

電解食鹽水可以得到次氯酸鈉,然后將次氯酸鈉加入污水后與水反應(yīng)產(chǎn)生次氯酸,所以說次氯酸鈉的消毒 作用依然靠次氯酸,但其消毒作用不及氯強(qiáng)。 因次氯酸鈉易分解,所以通常采用次氯酸鈉發(fā)生器現(xiàn)場制取,就地投加,不宜貯運(yùn)。它一般適用于小型工 廠。

(3)二氧化氯消毒

二氧化氯用于受污染水源消毒時,可減少氯化有機(jī)物的產(chǎn)生,故二氧化氯作為消毒劑日益受到重視。

①消毒原理

二氧化氯溶于水,不與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng),其殺菌主要依靠吸附和滲透作用。二氧化氯對細(xì)菌壁的穿透能力 和吸附能力都較強(qiáng),大量二氧化氯分子聚集到細(xì)胞的周圍,通過封鎖作用,抑制其呼吸系統(tǒng),進(jìn)而滲透到 細(xì)胞內(nèi)部,破壞含硫基的酶,從而加速抑制微生物蛋白質(zhì)的合成。

②二氧化氯的制備

主要有還原法、氧化法和電解法。

③二氧化氯系統(tǒng)的運(yùn)行

在適當(dāng)?shù)臏囟确秶鷥?nèi),溫度越高,二氧化氯的殺菌能力越大。二氧化氯殺菌作用持續(xù)時間長,適用pH 值 范圍寬。 二氧化氯易揮發(fā),氣體和液態(tài)的二氧化氯均易爆炸,因此,二氧化氯裝置的安裝場所以及操作程序均應(yīng)符 合有關(guān)規(guī)定。

④二氧化氯消毒的特點(diǎn)

a.二氧化氯不僅可以將水體中的微生物氧化除去,還可以將水中引起臭味的物質(zhì)如硫化氫、硫醇等氧化分 解為無毒無味的硫酸或磺酸,能將氰類和酚類等有毒物質(zhì)氧化降解為氨根離子和簡單的有機(jī)物;

b.因為二氧化氯不與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng),所以其消毒作用受pH 值影響極小,在較高pH 值時二氧化氯消毒能 力比氯強(qiáng);

c.二氧化氯殺滅對象多,殺菌效果好,用量少,作用快,殺菌持續(xù)時間長,不僅能殺死細(xì)菌,而且能分解 殘留的細(xì)胞結(jié)構(gòu),并具有殺孢子和殺病毒的作用。因此,在醫(yī)院污水等可能含有較多病原微生物的污水處 理場合可以有應(yīng)用。

(4)臭氧消毒

①消毒原理

臭氧分子由三個氧原子組成,在常溫常壓下為無色氣體,它是淡藍(lán)色的具有強(qiáng)烈刺激性的氣體。臭氧極不 穩(wěn)定,分解時放出新生態(tài)氧[O]。新生態(tài)氧具有極強(qiáng)的氧化能力,對具有頑強(qiáng)抵抗力的微生物如病毒、芽子 孢等具有強(qiáng)大的殺傷力。臭氧能氧化有機(jī)物,去除水中的色、味,還可去除水中溶解性的鐵、錳鹽類及酚 等。

②臭氧消毒系統(tǒng)簡介

臭氧是空氣中的氧通過高壓放電產(chǎn)生的,制造臭氧的空氣必須先行凈化和干燥,以提高臭氧發(fā)生器效率并 減少腐蝕。臭氧發(fā)生系統(tǒng)的前部為空氣凈化和干燥裝置,以后為臭氧發(fā)生器。其系統(tǒng)布置為:空氣壓縮機(jī) 將空氣送至冷卻器,然后再經(jīng)過濾加以凈化,再經(jīng)過1~2 級硅膠或分子篩干燥器,將空氣干燥至露點(diǎn)(-50 ℃)以下,最后經(jīng)臭氧發(fā)生器,通過15000~17000V 高壓電,在空氣中放電后產(chǎn)生臭氧。

現(xiàn)場用空氣或氧氣為原料制備的臭氧的濃度在2%~10%之間。 臭氧具有高腐蝕性能,通常橡膠、大多數(shù)塑料、普通鋼鐵、銅以及鋁等材料都不能用于臭氧系統(tǒng)??捎玫?材料主要包括316 和305 不銹鋼、玻璃、氯磺烯化聚乙烯合成橡膠、聚四氟乙烯以及混凝土。

③臭氧消毒的特點(diǎn)

a.由于臭氧比氯有較高的氧化電位,比氯消毒具有更強(qiáng)的殺菌作用,對細(xì)菌的作用比氯快,消耗量明顯較 小,例如,在0.45mg/L 臭氧作用下,經(jīng)過2min 后脊髓灰質(zhì)炎病毒死亡,如果用氯消毒,則劑量為2mg/L 時需經(jīng)過3h。

b.臭氧消毒在很大程度上不受pH 值的影響;

c.在某些特定的用水中,如食品加工、飲料生產(chǎn)以及微電子工業(yè)等,臭氧消毒不需要從已凈化的水中去除 過剩殺菌劑的附加工序,如用氯消毒時的脫氯工序。

d.不會產(chǎn)生象氯酚那樣的臭味;

e.不會產(chǎn)生三鹵甲烷等氯消毒的副產(chǎn)物;

f.缺點(diǎn):大量研究表明,含有機(jī)物污染的水經(jīng)臭氧處理后,有可能將致突變物或THMS(三氯甲烷)的前體物 如腐殖酸等大分子有機(jī)物分解成分子較小的有可能致突變物;水中含有氨氮時,在臭氧投量有限的情況下, 臭氧不可能去除氨氮,有可能把有機(jī)氨氮氧化為氨氮,致使水中氨氮含量增高。因此,在使用臭氧時,應(yīng) 注意解決可能產(chǎn)生的問題。

g.臭氧在水中不穩(wěn)定,容易消失,不能在管網(wǎng)中繼續(xù)保持殺菌能力,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)紫外線消毒

①消毒原理

紫外線殺菌機(jī)理是細(xì)菌受紫外線光照射后,紫外光譜能量為細(xì)菌核酸所吸收,使核酸結(jié)構(gòu)破壞。根據(jù)試驗, 紫外線的波長范圍在200~390nm,波長260nm 左右的紫外線殺菌能力最強(qiáng)。這是因為細(xì)菌DNA 對紫外線 的吸收峰在260nm 處,DNA 吸收紫外線后分子結(jié)構(gòu)被破壞,引起內(nèi)蛋白質(zhì)和酶的合成發(fā)生障礙,最終導(dǎo) 致細(xì)菌死亡。

②紫外線消毒設(shè)備

紫外線光源由紫外燈管提供。不同型號、規(guī)格的紫外燈管所提供的紫外光主波長不同a,應(yīng)根據(jù)需要選用。 消毒設(shè)備主要有兩種形式:浸入式和水平式。

③紫外線消毒的特點(diǎn): 優(yōu)點(diǎn):不需化學(xué)藥品,不存在THMS(三氯甲烷)類副產(chǎn)物,處理后的水無味無色;操作容易,管理簡單,運(yùn) 行和維修費(fèi)用較低; 缺點(diǎn):消毒效力受水中懸浮物含量影響,消毒后不能保持殺菌能力,同時,消毒費(fèi)用高。

④影響紫外線消毒的主要因素

a.微生物的類型;

b.微生物數(shù)量;

c.照射時間與水層厚度;

d.水的色度和其他雜質(zhì)均會降低紫外線的消毒效果;

e. 消毒環(huán)境。

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