1、饮用水消毒及常用消毒剂 主讲人： 广 西 工 业 职 业 技 术 学 院 :教教 授授 南宁绿城环保消毒剂科技有限公司 :副总经理副总经理 陆清 w 前言 w 常用饮用水消毒剂及比较 w 二氧化氯用于饮用水消毒的两种方法 w 稳定二氧化氯消毒液的正确使用 w 饮用水中消毒剂的投加指标 w 余氯的检测 前言 1974年荷兰 (ROOK)及美国 (BELLER)在自来水中检出了氯仿 为主的三卤甲烷。到目前为止，人们已在水源中检测出 2221种 有害人类健康的有机物，而饮用水中有 765种，其中致癌物有 20 种，可疑致癌物 23种，促癌物有 18种，致突变物有 56种。 这些物质除致癌外，还会引起
2、人们的肝中毒、神经中毒、代 谢紊乱等危害。 因此，如何选用环保、安全、高效的消毒剂处理饮用水，确 保饮水安全，是我们大家都十分重视和关注的课题。 水中氯化副产物对人类健康的影响 试剂种类 副产物 毒理作用 三卤甲烷 氯仿 致癌、肝中毒、肾中毒 二氯 溴甲烷 肝中毒、肾中毒 二溴 氯甲烷 肝中毒、肾中毒 溴仿 肝中毒、肾中毒 卤 乙 晴 氯乙晴 基因中毒 二氯乙晴 诱变、基因中毒 三氯乙晴 基因中毒 溴氯乙晴 诱变、基因中毒 二溴乙晴 基因中毒 卤代酸衍生物 二氯乙酸 代谢紊乱、神经中毒、眼损伤、 不产生精子、增加肝的过氧化物三氯乙酸 氯代酚 2-氯代酚 胎儿中毒，肿瘤促进剂 2， 4-二氯酚
3、胎儿中毒，肿瘤促进剂 2， 4， 6-二氯酚 致癌 氯代酮 1， 1- 二氯丙酮 诱变 1， 1， 1-三氯丙酮 诱变 1， 1， 3， 3-四氯丙酮 诱变 一常用饮用水消毒剂比较 液氯及其氯制剂 臭氧 二氧化氯 （一）液氯及其氯制剂 液氯及其氯制剂是指液氯、漂白粉、漂白粉精、 次氯酸钠、氯胺等。 氯气是一种黄色气体，有刺激性，密度氯气是一种黄色气体，有刺激性，密度 3.2kg/m3(0 ,0.1MPa), 极易被压缩成琥珀色的液氯。极易被压缩成琥珀色的液氯。 液氯的密度 液氯的密度 1460 kg/m3(0 ,0.1Mpa)。在常温常压条件下。在常温常压条件下 极易气化，沸点极易气化，沸点
4、-34.5 ， 1kg液氯可气化成液氯可气化成 0.31 m3氯气。氯气。 氯气与水接触发生岐化反应生成次氯酸和盐酸，具有 氯气与水接触发生岐化反应生成次氯酸和盐酸，具有 较强的氧化能力。较强的氧化能力。 物化性质： w 自上世纪初用于给水消毒以来已成居主导地 位的消毒剂，具有广谱杀菌作用，使用和投加方 便，在管网中可长时间保持稳定的余氯量及价格 较低等优点，也是唯一可将氨完全氧化去除的消 毒剂。 w 水中的有机物与氯作用产生大量的三致物（ 致癌、致畸、致突变），使氯消毒给人们的饮水 安全带来了极大的担忧，其所引发的环境、健康 问题我们饮水工作者不能熟视无睹。 消毒特点： 漂白粉和漂粉精 w
5、漂白粉的化学成分是 CaOCl2，有效氯含量只 有 2030%，漂粉精的化学成分为 Ca(OCl)2，有 效氯 6070%。具有与液氯的持续消毒作用，投加 设备简单，一次性投入及运行成本均是最低的， 适用于农村供水及应急供水消毒，但其缺点同液 氯一样，会产生氯化消毒副产物。并易受光、热 、潮气作用而分解失效，在使用过程会产生沉渣 。 次氯酸钠 w 次氯酸钠的化学成分是 NaOCl，为淡黄色 透明状溶液，在溶液中产生次氯酸离子，通过 水解反应生成次氯酸，具有于液氯相同的消毒 作用，但是消毒效果不如液氯。一般采用次氯 酸钠发生器现场制备，就地投加。此法操作简 单，比液氯消毒安全、方便， 80-90
6、年代较广泛 用于农村供水。但因电极使用寿命有限，若不 注意及时更换，则会大大影响次氯酸钠的生成 量。 （二）臭氧 臭氧是氧的同素异形体，有鱼腥臭味。气态呈淡臭氧是氧的同素异形体，有鱼腥臭味。气态呈淡 蓝色，液态为蓝色。蓝色，液态为蓝色。 在自然界中臭氧存在于大气里，在地面附近的大 在自然界中臭氧存在于大气里，在地面附近的大 气中含量极少，海面上臭氧浓度比陆地上高。气中含量极少，海面上臭氧浓度比陆地上高。 臭氧可在实验室制备，工业上使用臭氧发生器制 臭氧可在实验室制备，工业上使用臭氧发生器制 造臭氧造臭氧 。 臭氧的氧化能力极强，空气中有微量的臭氧存在 臭氧的氧化能力极强，空气中有微量的臭氧存在
7、 ，对人体健康有益；臭氧应用于水消毒、空气消毒。，对人体健康有益；臭氧应用于水消毒、空气消毒。 当水中臭氧的剩余浓度为当水中臭氧的剩余浓度为 0.05mg/L时，即可满足杀时，即可满足杀 菌要求菌要求 。 （三）二氧化氯 二氧化氯是二氧化氯是 1911年出现的。早年人们并未用它杀菌消毒，年出现的。早年人们并未用它杀菌消毒， 直到直到 1940年前后次氯酸钠工业化生产之后，人们才开始大规模年前后次氯酸钠工业化生产之后，人们才开始大规模 使用。使用。 1940年美国的尼亚加拉大瀑布厂率先采用它处理饮用水年美国的尼亚加拉大瀑布厂率先采用它处理饮用水 ，取得良好效果，现已被国际上发达国家广泛应用，且应
8、用范围，取得良好效果，现已被国际上发达国家广泛应用，且应用范围 越来越广。美国农业部（越来越广。美国农业部（ EPV）和环保局（）和环保局（ EPA）于）于 1985年将年将 其确认为食品消毒剂和环保型水处理剂，食品与药物管理局（其确认为食品消毒剂和环保型水处理剂，食品与药物管理局（ FDA）批准其为食品添加剂。日本、澳大利亚和西欧各国相继立）批准其为食品添加剂。日本、澳大利亚和西欧各国相继立 法，将其确认为替代氯系消毒剂的第四代安全消毒剂和食品添加法，将其确认为替代氯系消毒剂的第四代安全消毒剂和食品添加 剂。鉴于其优良的特性，世界卫生组织（剂。鉴于其优良的特性，世界卫生组织（ WHO）确认二
9、氧化氯）确认二氧化氯 为为 A1级安全消毒剂，在世界范围内大力推广级安全消毒剂，在世界范围内大力推广 。 氯气、二氧化氯、臭氧三种药剂消 毒特点及比较 Cl2 ClO2 O3 消毒效果 好 很好 很好 除臭去味 无作用 好 很好 THMs生成 极明 显 无 无 去除 THMs 前 驱 物 无作用 很好 很好 致 变 物生成 明 显 不明 显 不明 显 毒性物 质 生成 明 显 不明 显 不明 显 对 生物降解影响 不明 显 很明 显 很明 显 除 铁锰 作用 不明 显 极好 较 好 去氨作用 极好 无 无 二氧化氯在饮水处理中的优势 ： 1. 能直接氧化水中的腐殖酸 (HA)或黄腐酸 (FA)
10、等天 然有机物，不与其形成三卤甲烷，大大降低消毒后水中三 卤甲烷 (THMs)等氯消毒副产物； 2. 在水中不发生水解，不与水中的氨氮反应，因此， 其杀菌效率不受水中 PH值和水中氨氮浓度的影响； 3能有效地氧化去除水中的藻类、酚类及硫化物等有 害物质，对这些物质造成水的色、嗅、味等具有比氯气更 佳的去除效果； 4能有效杀灭水中用氯消毒效果较差的病毒和孢子等 ; 5. 和臭氧相比，持效时间较长。 二二氧化氯的性质 物理性质 : 黄绿色气体，具有与氯相似的刺激性气味，沸 点 11 ，凝固点 -59 ，易溶于水，溶解度约为氯的 5倍，与 氯的溶解不同的是二氧化氯在水中以纯粹的溶解气体存在， 不易发
11、生水解反应。 化学性质化学性质 : 二氧化氯分子中有二氧化氯分子中有 19个价电子，有一个未成对个价电子，有一个未成对 的价电子，非常活泼，这种特殊的分子结构决定了二氧化氯的价电子，非常活泼，这种特殊的分子结构决定了二氧化氯 具有强氧化性，氧化能力约为氯气的具有强氧化性，氧化能力约为氯气的 2.6倍；倍； 能很好地氧化分解水中的酚、氯酚、硫醇、仲胺、叔胺能很好地氧化分解水中的酚、氯酚、硫醇、仲胺、叔胺 等难降解的有机物和剧毒的氰化物及硫化物、铁、锰等无机等难降解的有机物和剧毒的氰化物及硫化物、铁、锰等无机 物，并使之转化成无毒性残留、无二次污染的少量的氯化钠物，并使之转化成无毒性残留、无二次污
12、染的少量的氯化钠 、葡萄糖等，与氯消毒的氯化机理完全不同。、葡萄糖等，与氯消毒的氯化机理完全不同。 三二氧化氯的消毒、净水特点 1二氧化氯能迅速杀灭经水传播的病原微生物 ，包 括病毒、细菌芽孢、配水管网中的异养菌、硫 酸盐还原菌及真菌等。 2有效去除铁、锰，降低水的色度，并可有效 控制水的 臭和味 。 3氧化水中 THMs的前驱物（如腐植酸、灰黄霉 酸等），因而有效控制后续工艺中三卤甲烷的形成 。 四 二氧化氯用于饮水消毒的两种方法 二氧化氯发生器及二氧化氯溶液 （一）二氧化氯发生器 二氧化氯发生器二氧化氯发生器 是是 采用特制设备现场加入原 料氯酸钠和盐酸现场产生二氧化氯气体并及时抽出到 水
13、体中 进行消毒 。 （二）稳定二氧化氯消毒液 稳定二氧化氯消毒液 是在反应系统内通过严格控制 压力、温度等反应条件，同时在催化剂的作用下生成二氧 化氯气体，再用符合食品要求的稳定的络合液进行物理吸 收而制得的溶液。 这种消毒液性质稳定，能长期贮存，运输方便、安全 。 反应系统配料系统 吸收系统 检验、包装 发生器在实际使用中出现的几个问题 归纳起来主要有以下几点： 1小供水系统缺乏必要的技术人员，对发生器运行过程 中出现的故障无法及时解决，很难对设备进行必要的维护和 管理； 2二氧化氯发生器使用氯酸钠、盐酸等危险化学原料， 乡镇以下地方一般没有供应，购买困难，原料得不到充分保 障； 3由于小供
14、水系统需水量较小，制水不连续，时开时停 ，使发生器的相关组件容易腐蚀、老化、损坏，致使发生器 的使用期限很短，消毒成本提高； 4操作人员缺乏专业素质，不严格按照操作规程操作， 泄漏、爆炸等安全事故时有发生，导致很多水厂不敢开机， 二氧化氯发生器形同虚设。 稳定液与发生器相比有着明显的特点： 1使用安全、操作简单，既可连续投加也可间歇投加，使用 过程可根据供水量的大小、水质的好坏来任意调节加药量。 2产品来源稳定。全国已有相当数量的企业生产，有充足的 货源供应。南宁绿城环保消毒剂科技有限公司生产二氧化氯消 毒液已有多年的历史，是广西消毒剂生产的骨干企业，足以保 障全区各乡镇供水系统的需要。 3成
15、本估算。区内小供水系统地处乡镇，工业污染较少，水 质较稳定，水源品质较好，因此，消毒所需的二氧化氯浓度较 低，消毒成本不高，绝大部分水厂是可以承担的。 五稳定二氧化氯消毒液的正确使用 （一）二氧化氯的使用浓度 二氧化氯的使用浓度与原水水质和处理 目的及水的用途有关： 一般水体消毒约 0.1 0.5 mg/L； 当兼作除臭时，约 0.6 1.3 mg/L； 当兼作前处理，氧化有机物和铁、锰时， 约为 1.0 1.5 mg/L。 投加量必须保证管网末梢至少 0.02 mg/L 二氧化氯。 （二）二氧化氯的活化 1. 稳定性二氧化氯溶液未经活化时，本身没 有杀菌能力，只有用活化剂活化释放出游离态的
16、二氧化氯后才能进行灭菌，所以活化控制得好与 否是稳定二氧化氯溶液应用的关键。稳定二氧化 氯溶液的生产，国家已制订有相应的标准（ GB/T 20783-2006），只要是按国家标准生产 的二氧化氯溶液产品，其活化方法、活化时间都 大致相同。 2活化操作： 演 示 3注意事项 单组分的稳定液或活化液均无杀菌能力， 不能单独加入水体中。 活化时应严格按照操作步骤进行。（应将 活化剂加入到稳定二氧化氯溶液中，而不能 将二氧化氯溶液加入活化剂中，否则会因瞬 间活化剧烈而发生事故） 活化时有少量二氧化氯气体逸出，最好能 在通风处进行，操作者尽量避免直接吸入。 饮用水中消毒剂的投加指标 w 消毒剂的投加量应
17、按照消毒剂生产厂家的说 明书规定的量进行投加，以保证出厂水及管网末 梢达到规定余量，如用二氧化氯消毒剂，出厂水 余量不小于 0.1 mg/L，末梢水不小于 0.02 mg/L， 并使水中细菌及大肠菌值不超过 生活饮用水卫 生标准 中规定的指标。在洪水季节，因水质情 况恶化而要相对加大消毒剂的投加量。同等条件 下，增加消毒剂的投加量会提高消毒效果，但要 注意余氯不能超过相关指标，消毒剂加入水体后 ，要保证与水有一定的接触时间，才能发挥消毒 作用。 饮用水中消毒剂常规指标及要求 消毒 剂 名称 与水接触 时间 出厂水中 限 值 出厂水中 余量 管网末梢水 中余量 液 氯 及 氯 制 剂 (游离 氯 ， mg/L) 至少 30min 4 0.3 0.05 一 氯 胺 (总氯 ， mg/L) 至少 120min 3 0.5 0.05 臭氧 (O3， mg/L) 至少 12min 0.3 - 0.02 二氧化 氯 (ClO2， mg/L) 至少 30min 0.8 0.1 0.02 余氯检测 w 有很多方法可检测出厂水或末梢水中的 余氯，较适合小型水厂的检测方法就是比色 法。其操作简单、方便快捷。 w （演示）
