2.3 紫外线消毒
2.3.1 紫外线消毒的原理
紫外线杀菌就是通过紫外线的照射，破坏及 改变微生物的DNA（脱氧核糖核酸）结构，使细菌 当即死亡或不能繁殖后代，达到杀菌的目的。运 用得当的紫外线消毒技术和有效的紫外线剂量可 以确保饮用水安全。每天，全世界范围内有超过 3000万吨的饮用水是经过紫外线消毒处理的。
臭氧发生器主 要包括放电体 部分、电源 控制系统和冷 却水系统。
图2 一种臭氧发生器
2)尾气的破坏 加热催化法：将尾气加热至40℃~50℃，
利用催化剂对臭氧尾气进行分解破坏，催 化投剂资为和M运n行O能2 。耗加低热；催缺化点法是的处优理点尾是气设中备如 含硫化物、卤素等杂质会导致催化剂中毒 失效。
2.4.2 臭氧的消毒原理
臭氧在水中发生氧化还原反应，产生氧化能 力极强的单原子氧（O）和羟基自由基（OH-）， 瞬间分解水中的有机物质、细菌和微生物。羟基 自由基（OH-）是强氧化剂、催化剂，可使有机 物发生连锁反应，反应十分迅速。羟基自由基 （OH-）对各种致病微生物有极强的杀灭作用。 单原子氧（O）也具有强氧化能力，对顽强的微 生物如病毒、芽孢等有强大的杀伤力。臭氧杀灭 细菌和病毒的作用，通常是物理的、化学的及生 物的等几个方面的综合作用。
2.3.3 自来水厂用紫外技术的工程案例
位于德国中部的Essen 自来水厂, 日处理 量20万m3。系统采用单一紫外线消毒工艺, 整 套系统由四台大管径反应器并联组合而成, 由 于水源水质较高, 整套设备没有配套石英套管 的清洗系统。
2.4 臭氧(O3)消毒
2.4.1 臭氧的性质 与氧相比臭氧比重大、有味、有色、易溶
自来水消毒技术介绍
目录
一、 简介 1.1 常用的消毒方法 1.2 自来水厂消毒的工艺流程 二、常用消毒方法
2.4 臭氧（O3）消毒 2.4.1 臭氧的性质
2.4.2 臭氧的消毒原理
2.1 氯消毒
2.4.3 臭氧消毒的特点
2.1.1 氯消毒原理
2.4.4 自来水厂的臭氧消毒技术
2.1.2 氯消毒优缺点 2.1.3 氯消毒工艺 2.2 二，技术的进步，传 统的氯消毒方法将逐渐被其他消毒方法 所取代；
多种方法联合消毒将成为今后的发展 方向。
2)亚氯酸钠氧化法
反应方程式 为
5NaClO2+4HCl═4ClO2+5NaCl+2H2O 优点：具有工艺简单，设备容易操作及维护，产生物中二 氧化氯纯度高的优点。 缺点：成本较高，为达到95%的高产率，盐酸过量，使出口 药 需液N的aCplHO值2 1小.6于7吨1。，盐纯酸盐需酸要0大.5量3吨储。备。产生1吨ClO2理论上 上式中将亚氯酸钠中的氯转化成二氧化氯的理论转化率 为80%，但是按照实际反应获得的二氧化氯计算产率，往往 可以超过该理论值。制取二氧化氯时，要注意盐酸与亚氯酸 钠的浓度控制。反应物浓度过高（如32%的浓盐酸和高于24% 的亚氯酸钠）会发生爆炸。常用的盐酸浓度为9%，亚氯酸钠 的浓度7.5%。二氧化氯的生成速度和产率与pH值有很大关系， 当pH值分别为2和5时，二氧化氯的产率分别为70%和85%，但 pH值较高时的反应速度却很慢，发生器转换效率还与反应时 间和温度有关，一般约10—20min、19–26℃。通常要求使 用的盐酸过量，实践中使用的盐酸常常是化学计算值的3—4 倍，也有观点认为过量27%。即可获得约95%的产率，通常本 法反应速度较慢酸用量大，产品中常常带有一定量的剩余盐 酸，还可能因副反应产生氯酸。
挥发，微生物被杀灭，对水中的矿质营养 没有破坏； 3）无需耗能（不用加热），操作简单（气 体稀释后直接由通入水中）； 4）用量少，用0.1%的就可以； 5）消毒全面彻底速度快，气相与液相有较 快的扩散作用速度。
臭氧消毒的不足：
1）臭氧对物体有氧化性，主要是对天然 橡胶或天然橡胶制品以及铜制品（有水 汽存在时）有一定的腐蚀；
2.1.1 氯消毒原理 氯气与水反应生成次氯酸，而次氯酸的强
氧化性就是导致微生物细胞中的酶被氧化 并且蛋白质被阻止合成而死亡，从而实现 了消毒。
Cl2+H2O→HClO+HCl HClO→H++ClO-
2.1.2 氯消毒的优缺点
优点：
1）氯消毒操作简便，工艺成熟，便于控制； 2）氯消毒的价格较低，不需要庞大的设备； 3）低浓度时药效极高，且对人类健康危害
图1 典型二氧化氯发生器
2.2.2 二氧化氯消毒的特点
1）二氧化氯消毒的优势
作为一种氧化型消毒剂，二氧化氯具有较 强的杀灭病原体的能力，使用时不易水解，不 与氨氮反应，杀菌效果不受水pH 值影响，能 够有效去除水中的铁、锰、臭味和色度、藻类、 酚类及硫化物等，在自来水消毒中产生的三卤 甲烷要比氯化消毒低得多。
我国中小型水厂普遍采用的饮用水 二氧化氯消毒技术是氯酸钠盐酸法。 是以氯酸钠器产生的负压将空气吸入 反应室内，并将生成的二氧化氯和氯 气气体从液相中移出。该工艺二氧化 氯转化率低，同时，反应温度要求高， 在制备二氧化氯的同时还会有氯气的 存在，具有产生卤代烃的可能性。此 外，由于原料转化率低，如果处理不 当，未反应完全的原料可进入供水系 统，造成新的污染。
自来水厂采用紫外线消毒存在的不足有：
无持续杀菌能力，消毒后的水如果遇 到新的污染源，会再次被污染，需要与氯 配合使用；无后续杀菌作用；紫外灯套管 容易结垢，影响紫外光的透出和杀菌效果；
一些细菌被紫外照射失活的病毒细菌可通 过光的协助修复自身被破坏的组织，达到 复活目的，另外一些细菌可能存在着暗复 活现象（不需光照）；国内使用经验少， 对紫外线消毒技术的研究还没有完全开展 起来，对紫外线消毒的应用还存在着许多 问题。
3）长期饮用氯化水对生殖也有影响，可能 引起自然流产、早产和死胎以及出生缺陷， 也可能造成新生儿体重太轻，早熟或胎儿 生长延迟等；
4）液氯不能有效杀灭隐孢子虫及其孢囊。
2.1.3 氯消毒工艺
1)前加氯 即在加混凝剂时同时加氯，可氯化水中
的有机物，提高混凝效果。 2)后加氯
在过滤之后加氯，因消耗氯的物质已经大部 分去除，所以加氯量很少。滤后消毒为饮用水 处理的最后一步。因为城市管网延伸很长，管 网末梢的余氯难以保证时，需要在管网中途补 充加氯。这样即能保证管网末梢的余氯，又不 致使水厂附近管网中的余氯过高。管网中途加 氯的位置一般都设在加压泵站或水库泵站内。
于水、易分解。由于臭氧是由氧分子携带一个 氧原子组成，决定了它只是一种暂存形态，携 带的氧原子除氧化用掉外，剩余的又组合为氧 气进入稳定状态，所以臭氧在工作中没有二次 污染产生，这是臭氧技术应用的最大优越性。 臭氧是已知最强的氧化剂之一，仅次于氟，可 以氧化大多数有机物、无机物，其标准电极电 位比氟低外，比氧、氯和二氧化氯及高锰酸钾 等氧化剂都高。
臭氧消亡的途径，有两个，一是自然消亡， 臭氧在250nm-320nm的紫外线照射下自然分解为 O何2物；质二反是应化，合即消称亡为，化臭合氧消是亡强。氧由化此剂使，臭它氧可变与成任 了不稳定，可迅速分解的物质
2.4.3 臭氧消毒的特点
臭氧消毒的优势： 1）无毒、无味、无副反应、无物染、无水
质变化； 2）臭氧改变微生物蛋白结构后，氧气直接
二氧化氯可快速杀灭水中各种微生物，如 大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌和枯 草杆菌黑色变种芽孢等。与氯消毒剂相比，二 氧化氯具有更好的灭菌、除藻、除味和助凝效 果。
2）二氧化氯消毒的弊端
二氧化氯消毒灭菌效果好, 有机副 产物少, 毒性较轻, 但其主要无机副产物 为亚氯酸盐（ClO2- ）、氯酸盐（ClO3-） 等, 其中亚氯酸盐毒性较大, 可能对血液 中红细胞有影响, 国外研究雌鼠饮用含 有高浓度亚氯酸盐的水,生产的幼鼠体重 轻, 并有死胎。
2.3.2 紫外线消毒的优缺点
自来水厂中采用紫外线消毒的优点有： 对致病微生物有广谱消毒效果、消
毒效率高，运行安全可靠；对隐孢子虫、 贾第虫卵囊有特效消毒作用；不产生有 毒、有害副产物；占地面积小，停留时 间短；消毒效果受水温、pH影响小不 增加可同化有机碳（AOC）、生物可 降解溶解性有机碳（BDOC）等损害管 网水质生物稳定性的副产物；可以降解 水中的有机物和嗅味。
二氧化氯的制备方法有很多常用的有：
1)氯酸钠还原法
反应方程式为
NaClO3+2HCl═ClO2+½Cl2+H2O+NaCl 但该工艺最大的缺点是在二氧化氯产生的同时还 有约占二氧化氯产量一半的氯气发生。实验结果表明， 二氧化氯的有效转化率一般只有50％左右，并且受到 反应温度和盐酸浓度的影响。要提高二氧化氯的转化 率，必需保持较高的反应温度(约70℃)和加大盐酸的 过剩量，但这同时又会导致副产物氯气产率的提高， 使反应产物中氯气的含量增大。由于氯气的大量存在， 严格讲已经失去了二氧化氯投加的最基本的意义，即 降低水中三氯甲烷的含量。并且由于氯酸钠的转化率 在实际运行中通常不足50％，这使得在投加量较高时， 大量未反应的氯酸钠进入水中，水中剩余的C1O3-的 浓度较高，造成二次污染。
2.2 二氧化氯消毒
2.2.1 二氧化氯的制取 由于二氧化氯性质不稳定，易发生爆炸，不 易储存和运输，因此，二氧化氯一般采用 现场发生制取。目前，国内外市场上二氧 化氯产品主要有二氧化氯发生器、稳定性 二氧化氯(液体二氧化氯制剂和固体二氧化 氯制剂)。其中，发生器产生的二氧化氯可 以直接使用；而稳定性二氧化氯在使用时 需经过活化反应后才具有消毒作用。
2）臭氧发生器工作时，不宜导入超过爆 炸极限的易燃性气体；
3）产生臭化副产物；
4）臭氧的穿透力弱，对物体纵深处细菌 杀灭能力低；
5）臭氧极不稳定，且臭氧生产成本高。
2.4.4 自来水厂的臭氧消毒技术
1)臭氧气源系统
臭氧系统生产臭氧的原料有两种， 即空气和氧气，氧气主要通过现场制氧 或从外部采购。大部分城市自来水厂现 阶段采用的是液态氧为气源生产臭氧。 臭氧发生器需要加入1% 至3% 的微量 氮气(空气即可)，主要是为了提高设备 生产效率和保护放电管，尽量延长设备 使用寿命。