閱讀材料：水的消毒

1、水的消毒水的消毒是指用化學和物理方法殺滅生活用水、城市污水和工業(yè)廢水中的病原體 ( 病原菌、病毒和寄生蟲卵) ，以防止疾病傳染，維護人群健康。水處理過程中的氯化消毒是最通用的最重要的消毒步驟， 但是在此以前的其他處理步驟也能有效地去除病原體。 例如，廢水的二級處理出水用混凝沉淀法能去除病菌和病毒 99.845%，而混凝沉淀過濾法的去除率達 99.985%。石灰混凝沉淀已被證明在高 pH 條件下能有效地去除病毒并使其失去活性。氯化消毒能保證更徹底地殺滅病原體，水中的余氯還具有持續(xù)消毒作用。有實用價值的消毒方法如下：物理消毒法，如加熱法， 輻射、紫外線照射法等；化學消毒法，如投加重金屬離子 ( 如

2、銀和銅 ) ，投加堿或酸，投加表面活性化學劑，投加氧化劑 ( 氧及其化合物、溴、碘、臭氧 ) 等。在這些方法中，以氧化劑消毒應用最廣， 其中以氯及其化合物消毒尤為通用， 其次是臭氧消毒。 紫外線照射法和投加溴、 碘及其化合物的方法用于小規(guī)模水廠或特殊設施 ( 如游泳池 ) 用水的消毒。消毒劑是通過與病原體細胞在新陳代謝過程中所必需的酶作用， 使酶失去活性而導致細胞死亡的。 因為酶是在細胞原生質內產(chǎn)生的， 所以對病菌的化學消毒在理論上是分兩步進行的：穿透細胞壁；與細胞中的酶反應。給水和廢水的化學消毒效果主要取決于如下三個因素： 病原體的性質及其在水中的濃度、分布和狀態(tài)；消毒劑及其在水中的反應產(chǎn)物

3、的性質、分布和濃度；水的性質和狀況。氯化消毒 可用氯和次氯酸鹽。氯加入水中，會發(fā)生如下的水解和電離反應而形成次氯酸 (HOCl)和次氯酸根 (OCl - ) ：+-C12+H2OHOCl+H+ClHOClH+OCl-HOCl是中性分子，可以擴散到帶負電的細菌表面，水消毒處理方法一覽表1 / 4并穿透細胞壁進入細菌內部起氧化作用，破壞細菌的酶系統(tǒng)使細菌死亡。 OCl- 也具有殺菌能力，但帶負電，難以接近帶負電的細菌。 HOCl和 OCl-的殺菌效果在試驗的條件下大致為 801。HOCl和 OCl- 在不同 pH 下的分配率如圖 1。控制水的 pH，以保持水中 HOCl較高的百分率，能獲得較好的消

4、毒效果。2 / 4上面所說的是在沒有氨氮的水中的氯消毒狀況。實際上待消毒的水大多含有氨氮，向這種水中投氯后， 水中氯和氮化合物的最重要的反應，是次氯酸與氨的反應。這是一個分段反應過程：Cl 2+H2OHOCl+HClNH3+HOClNH2Cl+H2ONH2Cl+HOClNHCl2+H2ONHCl2+HOClNCl3+H2O在 pH大于 9 時，幾乎只生成一氯胺； 在 pH約為 7.5 時，一氯胺和二氯胺數(shù)量幾乎相同； 在 pH小于 6.5 時，二氯胺占優(yōu)勢； 三氯胺只有在 pH 低于 4.5 時才存在。在水中有氯胺存在時， HOCl仍起著消毒作用， 到水中的 HOCl消耗完了后，反應才向左進行

5、，繼續(xù)生成 HOCl。因此，水中有氮化合物時，會使消毒過程變慢。氯同氨的摩爾比大于 1 時，發(fā)生氨的氧化和氯的還原； 兩者的摩爾比為 21左右時，能發(fā)生基本上完全的氧化還原反應， 并且經(jīng)過一定的時間， 導致氨和起氧化作用的氯完全從溶液中消失， 此點稱為折點。 然后隨著投氯量增加， 水中的剩余有效氯才逐漸增加 ( 圖 2) 。在折點前氯化的剩余氯是化合態(tài)的有效余氯，而在折點后氯化的剩余氯則是游離態(tài)的有效余氯，這時消毒效果最好。在折點以后繼續(xù)投氯， 稱為折點氯化。 由圖可知，這種方法的氯耗量明顯增大，但對污染較嚴重的水的去污消毒效果十分顯著， 除殺滅細菌外， 還可以降低水的色度，去除惡臭，去除錳、

6、鐵，去除酚及其他有機污染物，并可控制藻類繁殖。采用折點加氯消毒后往往要有脫氯措施。脫氯可采用化學藥劑法 ( 投加二氧化硫，亞硫酸鈉 ) 和活性炭吸附法等。二氧化氯雖然不屬于有效氯化合物( 凡是水解形成次氯酸者 ) 家族，但是氧化3 / 4能力約為有效氯的 2.5 倍，能在較寬的 pH范圍內，包括在高 pH環(huán)境中比有效氯更迅速地殺滅細菌和孢子。此外，它還能有效地去除色、臭、味、錳、鐵、酚及氯化合物和藻類。 二氧化氯與有效氯不同， 在水溶液中不會與氨反應， 也不會與有機物反應生成三鹵代甲烷 (THM)類化合物 ( 其中有些被懷疑為致癌物質 ) 。因此，用二氧化氯代替有效氯進行消毒，近年來受到普遍的

7、重視。臭氧消毒臭氧不穩(wěn)定，不能貯存，故只能現(xiàn)場制造和應用。臭氧消毒的獨特優(yōu)點在于它能高速和高效地殺滅病菌和病毒，消除囊孢。此外，它能氧化許多種有機化合物，而且臭氧分解后的唯一產(chǎn)物是氧。消毒作用在很寬的溫度和pH范圍內有效。缺點是電耗大、費用大、沒有持續(xù)的剩余消毒作用。在大多數(shù)情況下，對低濁度( 1 度) 和低有機物的水消毒，臭氧化5min 后的臭氧剩余量為0.1mgL 即可滿足要求。達到這一剩余量的臭氧投量，取決于預處理的程度。在給水處理中，其投量范圍一般為1.5 3 mg L；而在廢水的高級處理中，為使每100 mL 水中的大腸桿菌含量降至2.2 個以下，每升水需要的臭氧投量約為15 mg。紫外線消毒紫外線是由低壓汞蒸氣燈產(chǎn)生的，其波長為2000 3000 埃，而波長為 2537 埃左右的紫外線殺菌作用最大。由紫外線消毒的水必須以盡可能薄的水層，圍繞紫外線燈流動，水必須完全清徹。波長2537 埃的紫外線的衰減系數(shù)，對過濾水為0.03 每厘米，而未過濾水為0.2 每厘米。一支