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07章2氯氧化与消毒课案

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 点B。
4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。
曲线的测定:应结合生产实际进行。
7.2.2 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。
0Clˉ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7-3)。
考虑因素:消毒效果和经济性。
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);
起消毒作用的主要是HOCI。
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反应(7-7)(7-8)会受到温度和pH值的影响, 其平衡常数为:
表1-6列出了不同温度下次氯酸离解平衡常数
H0Cl与0Clˉ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。
HAA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;
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:
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。 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。
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。
3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:
(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。
加氯量与余氯量的关系:
①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
②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②,特别是当水中主要含有氨和氮化合物时。
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。
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、0Clˉ。
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
原水游离氨在0.3~0.5mg/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。
消毒副产物:500种以上,大多数浓度只是μg/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
目的:消除水中的致病微生物的致病作用
7.2.1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⒛℃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。
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的生成。 控制水中氯化消毒副产物方法:
强化混凝、活性炭吸附及膜过滤。
(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。
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。
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。
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。
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