水处理消毒
一、消毒定义：
　　将水体中的病原微生物(pathogenic organisms)灭活，使之减少到可以接受的程度。 人体内致病微生物主要包括： 病菌(bacteria)、原生动物胞囊（protozoan oocysts and cysts）、病毒（viruses）（如传染性 肝炎病毒、脑膜炎病毒）等。 消毒与灭菌(sterilization)不同：灭菌是消灭所有活的生物。 评价指标：（生活饮用水卫生规范，卫生部, 2001.6） 细菌总数：<100 个/mL 总大肠菌群：每100mL 水样中不得检出 粪大肠菌群：每100mL 水样中不得检出
二、消毒简史
　　1854 年 John Snow 在伦敦发现霍乱（cholera）与饮用水密切相关 1881 年 Koch 发现氯可以杀死细菌 1902 年 比利时的Middleheike 市首次在公共水处理中采用氯消毒
三、消毒方法：
　　化学药剂（氧化剂等） 物理法（热和光） 机械法（格网、膜） 辐射（γ射线、电子束）
四、消毒机理
可能有以下几个方面的作用：
(1) 破坏细胞壁；(2)改变细胞通透性：（3）改变微生物的DNA 或RNA；(4)抑制酶的活性
氯消毒
氯化作用（chlorination）常用作消毒的同义词。
一、氯消毒原理
　　氯易溶于水中，在清水中，发生下列反应： Cl2 + H2O －HOCl + H+ + Cl- HOCl -H+ + OCl- HOCl 和OCl-的比例与水中温度和pH 有关。pH 高时，OCl-较多。 pH>9，OCl-接近100%。 pH<6，HOCl 接近100%。 pH=7.54,[HOCl]=[OCl-] HOCl 和OCl-都有氧化能力，但细菌是带负电的，所以一般认为主要是通过HOCl 的作用来消毒的。只有它才能扩散到细菌表面，并穿透细胞壁到细菌内部，破坏细菌酶系统。实践也表明pH 越低，消毒作用越强。
有关氯消毒理论仍有待研究。
如果有氨存在：
NH3 + HOCl - NH2Cl + H2O
NH2Cl + HOCl- NHCl2 + H2O
NHCl2 + HOCl- NCl3 + H2O
其比例与pH 有关。
pH>9，一氯胺占优势
pH 为7 时，一氯胺和二氯胺同时存在。
pH<6.5 时，二氯胺
pH<4.5 三氯胺
　　氯氨的消毒也是依靠HOCl。只有HOCl 消耗得差不多时，反应才会向左移动。因此，有氯胺存在时，消毒作用比较缓慢。

　　如氯消毒5 分钟，杀灭细菌99％以上，而用氯胺消毒，相同条件下仅杀灭50％ 三种氯胺中，二氯胺消毒效果最好，但有嗅味。三氯胺消毒作用极差，且有恶嗅味。 自由性或游离性氯（free available chlorine）：HOCl、OCl－化合性氯或结合性氯（combined available chlorine）：
三、加氯量
加氯量＝需氯量＋余氯
　　需氯量：灭活水中微生物、氧化有机物和还原性物质所消耗的部分。余氯：出厂水接触30 分后余氯不低于0.3mg/L；在管网末梢不应低于0.05mg/L。 加氯曲线：水中无任何微生物、有机物等，加氯量＝余氯， 水中有机物较少时，需氯量满足以后就是余氯②当水中的污染物主要是氨和氮化合物时，情况复杂。

H：峰点
B：折点
OA 段：水中杂质把氯消耗光。
AH 段：氯与氨反应，有余氯存在，有一定消毒效果，但余氯为化合性氯，其主要成分是一氯氨。 HB 段：仍然是化合性余氯，加氯量继续增加，氯氨被氧化成不起消毒作用的化合物，余氯反而减少。 BC 段：B 点以后，出现自由性余氯。 加氯量超过折点需要量：折点氯化 当原水游离氨<0.3mg/L 时→→加氯量控制在折点后 当原水游离>0.5mg/L 时→→加氯量控制在峰点前
四、加氯点：
滤后加氯
滤前加氯――混凝剂投加时加氯，提高混凝效果。
管网中途加氯
五、加氯设备与工艺
1. 加氯设备
　　一般用氯气：有毒气体，在6－8 气压下变成液氯 使用时采用氯瓶。干燥氯气和液氯对钢瓶无腐蚀作用，但遇水或受潮则会严重腐蚀金属。 因此，必须严格防止水和潮气进入氯瓶。加氯机：转子加氯机

六、氯化消毒副产物
　　有机物与氯生成有机氯化物，三卤甲烷。 我国新标准规定了三卤甲烷(THMs)浓度，包括：氯仿、溴仿、二溴一氯甲烷和一溴二 氯甲烷四种物质。
1993 年美国制订的消毒剂－消毒副产物方案中建议： THMs 80 μg/L， 卤乙酸（HAAS）：一共五种（一氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、一溴乙酸、二溴乙 酸），五种之和在1997 年低于60 μg/L，2000 年低于30μg/L。
第3 节其它消毒法
一、氯氨消毒
　　优点：水中含有有机物和酚时，氯氨消毒不会产生氯臭和氯酚臭，大大减少了THMs 的产生，能保持水中余氯较久。但作用缓慢，杀菌能力比自由氯弱。单独使用的情况较少。 人工投加氨可以是液氨、硫酸氨或氯化氨。氯和氨的投加量视水质不同而有所不同。一般采用氯：氨＝3：1～6：1 采用氯氨消毒时，一般先加氨，再加氯。
二、二氧化氯消毒
　　ClO2 在常温下是一种黄绿色气体，具有刺激性。溶解度是氯的5 倍。极不稳定，气态 和液态ClO2 均易爆炸。故必须以水溶液的形式现场制取。 制取方法：亚氯酸钠和氯制取：
Cl2 + H2O → HOCl + HCl
HOCl + HCl +2NaClO2 → 2 ClO2 + 2NaCl +H2O
用酸与亚氯酸钠制取:
5NaClO2 + 4HCl → 4 ClO2 + 5NaCl + 2H2O
ClO2 既是消毒剂又是氧化能力很强的氧化剂。对细菌的细胞具有较强的吸附和穿透能力，灭活能力强。不会与水中有机物作用生成有机氯化物。甚至本身的氧化能力能去除THMs 前驱体。
ClO2 消毒能力比氯强。
ClO2 不水解，消毒受pH 影响较小。
ClO2 余量能在管网中保持很长的时间。 作为氧化剂，能去除或降低水的色度等。但ClO2 本身和副产物ClO2 －对人体血红细胞有损害。有报道认为还对人的神经系统及生 殖系统有损害。
三、臭氧消毒
　　作用：既是氧化剂，又是消毒剂，渗入细胞壁。 作为消毒剂，不会产生三卤甲烷副产物，杀菌和氧化能力比氯强。但由于臭氧在水中 不稳定，易散失，因此在O3 之后，往往需要投加少量的氯等。欧洲普遍用臭氧处理饮用水，在美国也逐渐流行。 但近年来臭氧化的副作用也开始引起人们的关注。 水中大分子物质变成分子较小的中间产物，可能有毒性。或者中间产物和氯作用后致 突变反而增强。
四、其它
次氯酸钠消毒：次氯酸钠发生器食盐电解：NaCl+H2O→NaOCl+H2↑紫外线消毒：消毒速度 快，几十秒钟即能杀菌；不影响水的物理和化学性质；操作简单 电化学消毒：消毒效率高

污水消毒
污水经一级或二级处理以后，水质大大改善，细菌含量也幅度降低，但细菌的绝对值仍 很高，并存在有病原菌的可能。因此在排放之前或回用之前，应进行消毒一般采用氯消毒： Cl2 污水 → 混合池 → 接触池 → 排放
加氯量： 一般城市污水二级处理出水：加5－10mg/L 接触时间：30 分， 余氯量：>0.5mg/L
污水消毒的特点：
一般氨氮含量高，因此一般为化合性余氯有机氯化物的产生问题。