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常用的幾種自來水廠消毒方法優缺點匯總

文章出處:原創 人氣:2021 發表時間:2017-03-09
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以下是對一些消毒方法專業文章的摘要和概括,總結了不同消毒方式的優缺點。   

各種化學消毒的比較:   

直到二十世紀七十年代,加氯仍是唯一的飲用水消毒的方式。由于它工藝成熟,加氯消毒普遍被認為是最可靠的飲用水消毒方式。  


加氯消毒的優勢在于:  

1.對各種病菌有極強的滅活性。  

2.能提供防止細菌再次滋生的余氯,確保處理過的飲用水在長途配送中保持清潔。 

3.不會發生二次污染。 

4.適合不同的水質的消毒要求。 

5.檢測與控制相對簡單。 

6.成本較低


但是最近,飲用水的消毒問題遇到了一系列新的挑戰,對消毒方式有了更高的要求:   

1.需要消毒方式更有效的對付那些抗力強的病原菌。    

2.要在消毒過程中盡可能減少副產物的產生。 

3.消毒工藝要符合新頒布的安全及環保規程 

4.系統安全可靠性要更強。   


為面對這些新的挑戰并達到新的要求,我們應該根據水源的質量和相關特點設計與之相對應的消毒方式。目前,顯然加氯仍然是最普遍使用的消毒方式。其他消毒方式也在快速發展,包括氯氨,二氧化氯,紫外線。在對飲用水進行消毒時,采用哪種消毒方式,要具體問題具體分析,不同的消毒方式達到的效果不同,沒有哪一種消毒方式會適合所有的消毒工藝。    

以下是對一些消毒技術的的描述和介紹,并對各技術的優點缺點進行了對比。  
                       

加氯   

飲用水消毒工藝中。氯可以以三種形式進行參與,氯氣消毒、次氯酸消毒、次氯酸鈣消毒,這三種消毒方式均可以在水中產生自由氯。  


加氯消毒的優點: 

1.滅菌能力很強  

2.能夠產生防止二次污染的余氯,抑制在輸配水管線中產成的病菌和生物膜 

3.運行、控制、檢測簡單  

4.氯的氧化性可以滿足預氧化的需要 

5.運行穩定、可靠  

6.是目前性價比最高的消毒方式 


加氯消毒的缺點

1.會產生鹵代烷副產物(THMs, HAAs)。 

2.會把溴化物氧化為溴,并形成溴的有機副產物 

3.對隱孢菌素的滅活能力弱 

4.需要相關化學品的運輸和倉儲   


氯氣直接投加:   

直接投加氯氣是目前最常使用的消毒方式,氯在儲存和運輸過程中為液態,在水處理工藝中,常使用100和150磅的鋼瓶儲存氯,也可以使用噸級氯瓶,一些氯氣消耗量較大的消毒系統中甚至使用鐵道運輸儲罐或是槽車運送氯。


氯氣直接投加的優點:  

1.是所有使用氯消毒工藝中投資最低的。   

2.化學品的儲存壽命長,不易失效。


氯氣直接投加的缺點:  

1.氯氣為有毒氣體,需要特殊處理,并要進行相應的操作培訓  

2.這種消毒方式在使用時的安全性被美國環保署和衛生安全部門所關注 



次氯酸鈉消毒    

次氯酸鈉,我們有時也稱之為漂白粉,是氯氣與氫氧化鈉按一定比例制備出來的,次氯酸鈉中有效氯在5-15%左右,通常儲存在1噸或5000加侖的儲罐中,由卡車運輸。

次氯酸鈉消毒方式的優點  

1.溶液毒性小,并且比氯氣消毒系統更容易操作 

2.與氯氣消毒系統相比,所需的培訓少   


次氯酸鈉消毒方式的缺點 

1.次氯酸鈉易變質  

2.次氯酸鈉的投加有增加無機物副產品的可能。(氯酸鹽,次氯酸鹽和溴酸鹽) 

3.對一些物質有腐蝕作用,相對于其他溶液不易儲存 

4.化學藥劑的費用較氯氣高  


次氯酸鈣消毒 


次氯酸鈣是另一種可以產生氯的化學消毒方式。主要應用于小型水消毒工藝中。干燥的化學品中含有65%左右的有效氯,用戶通常可以買到粒狀或片狀的藥品。 

  
次氯酸鈣消毒方式的優點: 

1.比次氯酸鈉穩定,儲存壽命長 

2.人員培訓時間較傳統的加氯少   


次氯酸鈣消毒方式的缺點  

1.干化學品處理較次氯酸溶液復雜。 

2.溶解后形成的沉淀物為投加帶來了不便。 

3.藥劑的費用高于氯氣。 

4.處理不當會爆炸并引發火災  

5.有增加無機物副產品的可能。(氯酸鹽,次氯酸鹽和溴酸鹽)


現場制備次氯酸鈉消毒  

進些年,一些市政水消毒工藝中安裝了現場的次氯酸鹽發生器,使用電解單元和鹽水制備濃度較低的次氯酸鹽溶液(~0.8%)


現場制備次氯酸鈉的優點: 

1.化學品的存儲運輸量大大減少   


現場制備次氯酸鈉的缺點  

1.工藝較復雜,在系統的運行和維護上需要人員掌握較多的專業知識并具備相當的操作水平 

2.一次性投資較高  

3.運行成本比直接投加高次氯酸要高 

4.需要對鹽的質量精心控制  

5.在電解出次氯酸鹽時,產生出的副產物難于檢測和控制 

6.備用系統復雜且投資較大 


以氯為基礎的其他消毒方式    

氯胺消毒   

氯胺是由氯和氨按一定比例混合而成的化合物,由于氯胺的消毒效果較弱,它很少作為消毒系統中的主工藝。但氯胺持續滅菌的能力很強,因此經常與其他消毒方式配合使用,在長途的輸配水管線中。氯胺可以在維持滅菌效果的同時避免副產物的產生,在消毒工藝中也可以祛除水在味覺和嗅覺的上對人的刺激。   


氯胺消毒優點:  

1.減少了鹵代甲烷THMs, HAAs的產生 

2.不會把溴化物氧化為溴而產生溴化副產物 

3.持續消毒過程中比余氯更加穩定  

4.二次消毒中效果非常的好,比余氯有更好的持續滅菌作用 

5.有效的降低水中不良的味覺和嗅覺影響  


氯胺消毒的缺點: 

1.消毒效果和氧化效果相對較弱。  

2.在加氯的同時還要同時投加控制氨或氨的化合物。 

3.對魚有毒害作用,有可能危及到水產養殖業主的利益。 

4.如果在進入人體前沒有清除,會對人體腎的透析作用造成影響  

5.如果在使用前沒有完全清除,在電解制液氯的過程中會產生三氯化氮,從而引起液氯使用過程中的危險。   


二氧化氯消毒  


二氧化氯是一種強氧化劑,其氧化能力為氯氣的27倍,有效氯的含量是氯氣的2.6倍。  

二氧化氯通常都是在現場制備的。二氧化氯與氯氣的性質差異很大。在溶液中,二氧化氯完全溶解在水中,因此,它受PH的影響極小,但易從水中揮發,雖然二氧化氯是一種強消毒劑和選擇性的氧化劑,但是它后期殘留余量很少,難以滿足持續消毒的要求。   


二氧化氯消毒方式的優點: 

1.對隱孢菌素的滅活力強  

2.對于賈第鞭毛蟲這種病原菌,二氧化氯將它滅活的速度是氯的5倍 

3.受pH的影響較小  

4.不會形成鹵代甲烷(THMs, HAAs)  

5.不會把溴化物氧化為溴(除非在陽光直射的情況下) 

6.在消除味覺和嗅覺刺激上,作用上比氯明顯  

7.針對那些對不易被氯氧化的有機物,二氧化氯作用明顯  

8.可以去除少量的S2-,SnO22+, AsO32+顯,對Fe2+, Mn2+也有很好的去除效果   


二氧化氯消毒缺點: 

1.會形成無機副產物(亞硫酸鹽,氯酸鹽) 

2.剩余藥劑易揮發  

3.制備現場需要安裝二氧化氯發生器并準備制備原料如氯,鹽酸及亞氯酸鈉等 

4.需要操作人員具有較高的技術水平來完成設備的運行和檢測 

5.有時候會引發特殊的味覺和嗅覺問題 

6.運行費用高昂   


非氯消毒方式   


臭氧消毒   

臭氧是一種強氧化劑,臭氧化和氯化一樣,即起消毒的作用,也起氧化的作用。臭氧的消毒能力和氧化能力都比氯強,是一種廣譜消毒劑。  臭氧也是在水處理消毒工藝的現場進行制備和投加的,它的制備原理是對干燥的氧或空氣進行高壓電解,臭氧是一種強氧化劑,消毒效果良好,它的反應能力強,溶解能力差,在具體的應用和控制上有一定的難度。為了避免腐蝕和毒性,殘留在反應室內的臭氧在排放之前 必須破壞掉。在水處理工藝中,臭氧更多的應用于氧化而不是消毒。 

臭氧消毒優點   

1.是現有消毒方式中氧化能力消毒能力最強的 

2.消毒過程中不會產生鹵代甲烷THMs, HAAs 

3.對隱孢子菌有更強的滅活性 

4.對有機化合物的氧化分解作用明顯   


臭氧消毒缺點 

1.需要操作人員具備較高的技術水平和能力對臭氧消毒過程的控制和日常的維護 

2.不能產生余量滿足持續消毒的要求。 

3.會形成溴化副產物和有機副產物 

4.會形成非鹵化的副產物。  

5.可以分解復雜有機物,但是小的有機物會促進微生物在管網中的生長,在二次消毒中會增加DBP的形成。 

6.無論在運行還是在一次性投資上都比加氯高很多  

7.在控制和檢測方面比加氯系統復雜。尤其是水質波動較頻繁的狀態   


紫外線消毒   

紫外線由水銀弧光燈發生,為非化學消毒方式。  

通常我們將波長在200nm以上的光稱為紫外線,根據生物效應的不同,將紫外線按照波長劃分為A,B,C,D四個波段。其中水處理消毒主要采用C波段紫外線,波長范圍為200~280nm,微生物細胞中的脫氧核糖核酸及核糖核酸對此波段光波具有最大的吸收。當微生物細胞受到紫外線直接照射時,其體內核酸吸收了紫外線的光能,DNA及RNA分子結構收到破壞,進而使DNA無法復制,最終導致細胞死亡,從而達到消毒效果。紫外消毒是一種不會產生其他副產物的消毒方式。   


紫外線消毒優點:  

1.對大多數病毒都有很好的良好的滅活性,象孢子 

2.無需化學藥劑的制備,倉儲,運輸 

3.對隱孢子菌的滅活效果理想 

4.不會產生副產物   


紫外線消毒缺點: 

1.沒有確保持續消毒所需要的剩余化學藥劑  

2.對一些病毒的滅活能力較弱,如腸弧病毒和輪狀病毒 

3.難以檢測殺菌效果  

4.一些沒有被完全滅活的病菌經過一段時間有可能恢復過來,恢復活性 

5.對于消毒效果要求高的工藝,還要使用其他消毒手段配套進行輔助 

6.不能改善水的味覺和嗅覺感官 

7.維護費用與附加投入高  

8.水銀燈可能會在對飲用水帶來毒害作用    

9.在工藝水SS超過30mg/l時滅活能力大大降低  

10.在工藝水濁度大于5NTU或色度大于15NTU時,滅活能力大大降低   

加氯消毒的未來   

1.隨著新政策的頒布和微生物控制技術的發展,人們對化學處理的安全性和可靠性越來越關注,其他消毒工藝在技術上正漸漸成熟 起來,但即使這樣,氯氣消毒仍將是水質消毒中最常用的手段。  

2.消毒是飲用水處理環節中很重要的一個步驟。加氯,由于它廣闊的適用性,仍然不能被哪一種單一的消毒方式所取代。  

3.現在還很難證明加氯以外的其他消毒方法可以有效的減少有害副產物的出現,可以說,幾乎現有的所有消毒方式都會帶來副產物, 最好的消除這些副產物的方式就是水在進入消毒工藝前,降低有機物含量。  

4.為滿足即將出臺的全新的水處理要求,針對一些隱孢菌素含量較多的水源進行處理時也許會考慮選用其他的消毒方式(如二氧化 氯,臭氧,或紫外線),但是絕大多數的水處理廠都希望在達到消毒要求的前提下,不改變原有的處理技術。 

5.只有加氯是唯一的能產生持續消毒效果的消毒工藝,它在控制水引發的疾病中層層防護,是不可替代的消毒方式。  

6.世界的領導者越來越認識到安全的飲用水在維護社會穩定發展中所起到的重要作用。加氯由于它具備成本低,運行可靠的特點, 無論對于遙遠的鄉村還是巨大城市的飲水系統,加氯都會滿足消毒的要求。       


綜合比較:  



注:以10萬噸污水處理廠為例。氯氣設備為進口加氯機配置國產氯氣中和裝置;二氧化氯為國產設備;臭氧為進口設備。次氯酸鈉是按照投  加商品溶液計算。  

投資費用貨幣為人民幣;運行費用單位為元人民幣/立方米。


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