自來(lái)水的消毒小知識(shí),你知道多少?
1897年英國(guó)初次使用氯氣對(duì)給水管網(wǎng)消毒以來(lái),氯氣用于自來(lái)水消毒已經(jīng)經(jīng)歷了100多年的歷史。目前,我國(guó)大多數(shù)城市仍然采用氯氣消毒法。氯加到水中后生成次氯酸HOCl和次氯酸根,其中次氯酸是很小的中性分子,容易擴(kuò)散到帶負(fù)電的細(xì)菌表面,并通過(guò)細(xì)菌壁到細(xì)菌內(nèi)部,因氧化作用破壞了細(xì)菌的酶系統(tǒng),從而使細(xì)菌死亡;次氯酸根也具有殺菌能力,但因帶有負(fù)電,不容易接近帶負(fù)電的細(xì)菌表面,殺菌能力比HOCl差得多。
氯消毒主要受到加氯量、氯與水的接觸時(shí)間、水的濁度、水的pH值、水溫、氨氮含量等因素的影響。
(1)液氯消毒
采用氯瓶貯存液氯進(jìn)行消毒,在常溫下,當(dāng)按規(guī)定打開(kāi)氯閥時(shí),液態(tài)氯變成氣態(tài)氯,氯氣是一種氧化能力很強(qiáng)的黃綠色有毒氣體,是一種具有特殊強(qiáng)烈刺鼻味的窒息性氣體。加氯氣消毒的原理:
氯氣易溶于水,與水結(jié)合生成次氯酸和鹽酸,在整個(gè)消毒過(guò)程中起主要作用的是次氯酸。對(duì)產(chǎn)生臭味的無(wú)機(jī)物來(lái)說(shuō),它能將其充分的氧化消毒,對(duì)于有生命的天然物質(zhì),如水藻、細(xì)菌等,它能穿透細(xì)胞壁,氧化其酶系統(tǒng)(酶為生物催化劑),使其失去活性,讓細(xì)菌的生命活動(dòng)受到障礙而死亡。次氯酸本身呈電中性,容易接近細(xì)菌體而顯示出良好的滅菌效果,次氯酸根離子也具有一定的消毒作用,但它帶負(fù)電荷而難以接近細(xì)菌體(細(xì)菌體帶負(fù)電荷),因而較之次氯酸,其滅菌效果要差得多,所以氯氣消毒效果要比采用漂白粉消毒更佳。
當(dāng)水中無(wú)氨氮存在時(shí),起消毒作用的主要是次氯酸;當(dāng)水中存在氨氮時(shí),會(huì)生成氯胺,且隨著加氯量的不斷增加,氯胺的性質(zhì)產(chǎn)生變化,分別生成一氯胺、二氯胺、三氯胺。氯胺的消毒作用比次氯酸要慢的多。
?。?)次氯酸鈉消毒
次氯酸鈉內(nèi)的有效氯,因容易受日光、溫度的影響而分解,所以采用次氯酸鈉發(fā)生器就地制造、應(yīng)用。次氯酸鈉發(fā)生器利用鈦陽(yáng)極電解食鹽水而產(chǎn)生次氯酸鈉,反應(yīng)式為:NaCl+H2O→NaClO+H2
次氯酸鈉在水溶液中的反應(yīng)式為:NaCIO+H2O→HOCl+Na++0H-
由發(fā)生器生產(chǎn)出的次氯酸鈉,是淡黃色透明液體,次氯酸鈉的滅菌原理主要是水解形成次氯酸進(jìn)行消毒。
?。?)氯胺消毒
當(dāng)原水有機(jī)物較多,含氨量高,給水管網(wǎng)中藻類和細(xì)菌有再生長(zhǎng)的可能,要達(dá)到出廠水全部都是游離氯確實(shí)有困難,或者需要減輕或避免自來(lái)水中的氯酚臭味時(shí),可以考慮使用氯胺消毒。氯胺消毒是同時(shí)向水中加氯和加氨,氨可以是液氨、硫酸銨或氯化銨溶液;一般重量比控制在氨:氯=1:3或1:6,在水溫高時(shí)可取1:3,在水溫低時(shí)取1:6;除了控制加氯量和加氨量外,還要注意投藥的順序,一般是“先氯后氨”。氯和氨作用后生成氯胺,如果天然水中含有氨氮,也可和氯反應(yīng)生成氯胺。氯胺消毒的殺菌持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),所以當(dāng)給水管和給水管網(wǎng)很長(zhǎng)時(shí),可防止細(xì)菌在管網(wǎng)中再度生長(zhǎng),但氯胺是逐漸放出次氯酸,其殺菌能力遠(yuǎn)比游離氯差,所以需要有2h以上的接觸時(shí)間。
?。?)漂白粉消毒
漂白粉是氯氣和石灰加工而成,其組成復(fù)雜,含氯量為25%~30%,漂白精的分子式為Ca(OCl)2,含氯量為50%~60%,易受光、熱和潮氣作用而分解,含氯量隨之降低,貯藏在干燥和通風(fēng)處。漂白粉與水作用的反應(yīng)式為:
Ca(OCl)2+2H2O-2HOCl+Ca(OH)2+CaCl2
消毒原理與氯相同。
?。?)二氧化氯
近年來(lái),自來(lái)水廠陸續(xù)采用了二氧化氯發(fā)生器,由發(fā)生器生產(chǎn)出的二氧化氯溶液對(duì)自來(lái)水進(jìn)行消毒,二氧化氯是黃綠色氣體有一種辛辣的氣味,在水溶液中相當(dāng)穩(wěn)定,可作為消毒劑安全使用。它的水溶液顏色和濃度有關(guān),低濃度時(shí)為黃綠色,高濃度時(shí)為桔紅色。是一種高效氧化劑,有強(qiáng)大的去色和漂白能力。
對(duì)經(jīng)水傳播的病原微生物,包括病毒、牙孢及水路系統(tǒng)中的異養(yǎng)菌、硫酸鹽還原菌和真菌均有很好的消毒效果。它主要的作用是對(duì)細(xì)胞壁有較好的吸附和透過(guò)性,可有效地氧化細(xì)胞內(nèi)含基的酶,并可快速地控制微生物蛋白質(zhì)的合成。二氧化氯先同水發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生亞氯酸HClO2,亞氯酸是一種相當(dāng)弱的弱酸,具有氧化漂白作用。
二氧化氯被認(rèn)為是氯消毒劑的理想替代品。二氧化氯的消毒機(jī)理主要是通過(guò)吸附、滲透作用,進(jìn)入細(xì)胞體,氧化細(xì)胞內(nèi)酶系統(tǒng)和生物大分子,較好地殺滅細(xì)菌、病毒,且不對(duì)動(dòng)、植物產(chǎn)生損傷,殺菌作用持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),受PH影響不敏感。二氧化氯與水中有機(jī)物的反應(yīng)為氧化作用,而氯則以取代反應(yīng)為主。
(6)臭氧
臭氧一種強(qiáng)氧化劑,可自動(dòng)分解為氧氣,屬易燃易爆品。臭氧常用空氣作為原料制備,空氣須先經(jīng)過(guò)凈化和干燥處理以提高臭氧生產(chǎn)率,防止設(shè)備積垢和降低能量消耗。臭氧在水中的溶解度有限,需要有臭氧和水的接觸室,以及尾氣回收利用和處置設(shè)備,才能提高使用效率。但由于臭氧制取設(shè)備復(fù)雜,投資大,運(yùn)行費(fèi)用高,一直沒(méi)有得到普遍推廣。
臭氧的消毒機(jī)理包括直接氧化和產(chǎn)生自由基的間接氧化,與氯和二氧化氯一樣,通過(guò)氧化來(lái)破壞微生物的結(jié)構(gòu),達(dá)到消毒的目的。因此消毒效果與其氧化還原電位直接相關(guān)。由于臭氧分子不穩(wěn)定,易自行分解,在水中保留時(shí)間很短,因此不能維持管網(wǎng)持續(xù)的消毒效率,而且臭氧消毒產(chǎn)生溴酸鹽、醛、酮等副產(chǎn)物,其中溴酸鹽在水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中有規(guī)定,醛、酮等副產(chǎn)物部分是有害健康的化合物,部分使管網(wǎng)水生物穩(wěn)定性下降,因此臭氧消毒在使用中受到一定的限制。對(duì)于大、中型管網(wǎng)系統(tǒng),采用臭氧消毒時(shí)需要依靠氯來(lái)維持管網(wǎng)中持續(xù)的消毒效果。
?。?)紫外線
氯、二氧化氯和臭氧消毒是化學(xué)法消毒,而紫外線則是物理消毒,紫外線是指電磁波波長(zhǎng)處于200~380nm的光波,紫外線消毒機(jī)理與其它氧化劑不同,是利用波長(zhǎng)254nm及其附近波長(zhǎng)區(qū)域?qū)ξ⑸顳NA的破壞,阻止蛋白質(zhì)合成而使細(xì)菌不能繁殖。由于紫外線對(duì)隱孢子蟲(chóng)的高效殺滅作用和不產(chǎn)生副產(chǎn)物,紫外線消毒在給水處理中顯示了很好的市場(chǎng)潛力。
因?yàn)槁认静荒苡行珉[孢子蟲(chóng)卵囊,而紫外線對(duì)隱孢子蟲(chóng)卵囊有很好殺滅效果。而且在常規(guī)消毒劑量范圍內(nèi)紫外線消毒不產(chǎn)生有害副產(chǎn)物,但紫外線消毒不能維持管網(wǎng)內(nèi)持續(xù)的消毒效果,在大型水廠的應(yīng)用應(yīng)該跟氯結(jié)合,其使用目前還受到一定限制。