环保工程师考试辅导：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，将空气干燥至露点(-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。 |