專題三

消毒副產物及其控制技術

市政工程系時文歆第一節概述1.我國生活飲用水衛生標準（GB5749-2006）新標準加強了對水中有機物、微生物和水質消毒等方面的要求。統一了城鎮和農村飲用水衛生標準。實現飲用水標準與國際接軌。2、水中的病原微生物與水傳播疾病細菌：志賀氏、沙門氏、致病性大腸桿菌、霍亂弧菌、嗜肺軍團桿菌、結核桿菌等。病毒：脊髓灰質炎、柯薩奇、腺病毒、新型腸道病毒、人類輪狀病毒。原蟲（原生動物胞囊）類：阿米巴、賈第氏鞭毛蟲、隱孢子蟲等。滅活最容易滅活最困難沙門氏菌人畜共患病生化反應形態對理化因素的抵抗力革蘭氏陰性菌，桿菌無芽孢，無莢膜，具周生鞭毛。

不分解乳糖；可以檸檬酸鹽作為唯一碳源

60℃下，半小時可殺死5％石炭酸5分鐘后致死

傷寒沙門氏菌副傷寒沙門氏菌乙型副傷寒沙門氏菌多數不分解乳糖無莢膜、無鞭毛，有菌毛志賀氏菌生化反應形態對理化因素的抵抗力痢疾志賀氏菌副痢疾志賀氏菌

60℃10分鐘死亡0.1％石炭酸僅生存10～15min。弧型或逗點狀菌體，具鞭毛，革蘭氏陰性，無莢膜

霍亂弧菌（V.cholerae）霍亂弧菌生化反應形態對理化因素的抵抗力60℃10min殺死1％石炭酸5min

兼性厭氧，使硝酸鹽還原成亞硝酸鹽。水傳播疾病（介水疾病）

1850s,最早提出流行病和水可能有關；

1880s，Pasteur細菌的理論，使介水疾病得到了很好的解釋；

1880s，倫敦，BroadStreetWell霍亂大流行，Dr.JohnSnow，著名的流行病學理論：未消毒的水是傳播途徑；

霍亂是第一個被認定的介水疾病；

1993，Milwaukee，Wisconsin(USA)，隱孢子蟲病，400,000人感染，水源污染同時水廠內絮凝-過濾效果降低。水傳播疾病的爆發是由于：水源的污染或處理不當

3、水消毒的歷史沿革

1880s，Koch發現氯能滅活細菌。

1902，比利時一小鎮，首次連續加氯；

1908，美國，次氯酸鈣；

1941，美國，〉85%水消毒；自從水處理工藝引入了過濾和消毒，介水疾病被較好地控制。

1911-1915，NiagaraFalls,NY,USA,傷寒導致的死亡率從每100,000死亡185下降至0。4、水消毒的概念、目的和方法消毒：滅活水中絕大部分病原體，使水的微生物質量滿足人類健康要求的技術。

不同于滅菌（消滅全部微生物）；對水中病原體也非100%消滅；前處理去除大部分，消毒滅活殘余部分；消毒作用一直持續到用水點。目的：在水進入管網前，消除水中病原體的致病作用；維持配水系統中的持續消毒能力，防止病原體（細菌）的再增殖；除去水中污染物。

通常包括：

Primarydisinfection:滅活水中微生物

Secondarydisinfection:保持配水系統余氯。方法物理法:

加熱法、紫外線、超聲波等化學法:

氯化、臭氧、碘、高錳酸鉀消毒法等

④如水中有機物主要是氨和氮化合物含量較多時（>0.5mg/L）,按峰點以前的加氯量投加，使水中的余氯以氯胺形式存在。化合性余氯法消毒速度緩慢，但可保持較長時間，有利保證管網未梢的余氯量（尤其是當清水池大或給水管網比較長時）。第2節氯化消毒Cl2的制備：工業上用隔膜法電解飽和NaCl溶液制去。2NaCl+2H2O====H2+Cl2+2NaOH(陰極)(陽極)也可以是電解熔融NaCl制金屬Na的副產品：2NaCl（熔）====2Na+Cl2

(陰極)(陽極)實驗室用MnO2與鹽酸反應的化學法制取。電解電解ChlorineReactionsinWaterCl2

(g)+H2O=HOCl+H++Cl-pHdependentessentiallycompletewithinafewmillisecondsHOCl=H++OCl-HOClisabout80-100timesmoreeffectivethanisOCl-forE.Coli[HOCl]+[OCl-]=freeavailablechlorineHOCl+NH3=NH2Cl+H2ONH2Cl(monochloramine)islesseffectivebutlongerlastingcombinedchlorine

HClOH++ClO-pH值＜6.0時，HClO接近100%;pH值＝7.5時，HClO≈ClO-pH＞9.0時，

ClO-接近100%HOCl特點：不荷電→易接近并吸附于微生物分子小→顆粒小，易穿過微生物細胞壁消毒機理：

a.影響細菌多種酶系統，損傷細胞膜，強氧化劑→使蛋白、核酸釋出致細菌死亡；影響酶活性，糖代謝障礙，

b.氧化病毒核酸，使病毒死亡。第3節消毒副產物氯化消毒副產物消毒劑剩余物三鹵甲烷鹵乙酸乙酸一氯乙酸二氯乙酸三氯乙酸是NOM氯化的產物，而不是與水中乙酸反應的產物NOM的溴化一溴乙酸一溴二氯乙酸三溴甲烷三鹵甲烷類化合物對健康的影響是造成肝、腎、中樞神經系統疾病，增加致癌風險。鹵乙酸的危害是增加致癌風險。一般情況下，飲用水中由鹵乙酸引起的致癌風險要遠高于三氯甲烷。（2）減少消毒副產物的方法使用替代消毒劑去除NOM去除已生成的DPBsDBPFormationNeedstoBeControlledThroughaCombinationofEfforts

SourceWaterTreatmentPlantDistributionSystemChangeDisinfectantorApplicationPointSourceWaterChangeorManagementDistributionSystemModificationsPrecursorRemoval保護水源去除前驅物NOM替代消毒劑或不同投加點配水系統的變化消毒Vs消毒副產物第4節臭氧消毒·投加量≤1mg/L；接觸時間10~15分鐘，剩余O3為0.4mg/L。

·優點：

1）用量少；

2）接觸時間短；

3）PH在6~8.5范圍內均有效；

4）不影響水的感官性狀；

5）不產生三鹵甲烷。

·缺點：

1）投資大，消毒費用高。

2）O3不穩定，控制和檢測O3均需要一定技術。

3）出廠水無剩余O3（O3對水管腐蝕作用強，也不允許有剩余O3），故需使用第二消毒劑，以防止二次污染。

4）與有機物、鐵和錳反應，可產生微絮凝，使水渾濁度升高。消毒副產物問題對溴酸鹽副產物的控制加氨加入水中的氨會與HOBr結合生成溴胺,從而減少BrO-的生成量。溴胺生成反應非常復雜,決定于水體pH值、溴化物的含量以及氨含量等因素。降低pH值

HOBr/OBr-的氧化受·OH控制,降低pH值可使·OH的量減少,因此HOBr/OBr-被·OH氧化生成BrO3-的量也將減少。對溴酸鹽副產物的控制投加活性炭活性炭吸附對于溴酸鹽的去除具有良好的作用,大部分溴酸鹽通過與碳的反應而還原為Br-,從而降低了溴酸鹽的含量。活性炭能夠很好地控制溴酸鹽的生成,但是經過長時間使用后,活性炭的表面會被生物膜覆蓋,從而影響對溴酸鹽的有效去除。對溴酸鹽副產物的控制投加高錳酸鹽高錳酸鹽(指以高錳酸鉀為主劑、其他數種藥劑為輔劑的高錳酸鹽復合藥劑)預氧化技術表現出了良好的氧化和助凝效果,采用高錳酸鹽和臭氧復合氧化的方式可使兩種氧化劑優勢互補,從而減少臭氧氧化過程中所產生的副產物。對溴酸鹽副產物的控制優化臭氧投加方式采用相同的臭氧投加量,一次性投加和分次投加會生成不同量的BrO3-,增加臭氧投加點數量可使BrO3-生成量降低,其原因為縮短了臭氧的平均接觸時間和降低了水中剩余臭氧的平均濃度。研究表明,以單點瞬時投加臭氧的情況為基準,采用2個投加點可使BrO3-生成量降低33.3%,采用3個投加點可使BrO3-生成量降低40%,投加點數量無限多時最多可降低70%。在實際應用中,綜合考慮工程投資和控制效果,臭氧投加點數量以3~4個為宜。O3接觸池的形式1O3接觸池的形式2第5節組合消毒工藝的研究消毒工藝策略的選擇保障微生物學安全，通常以總大腸菌群、細菌總數等指標表征，目前也開始更多地關注兩蟲和病毒;避免或減少DBPs的產生，THMs、其它鹵代有機物、一些臭氧氧化副產物以及剩余消毒劑等都會產生一定的健康風險，因此必須控制其在水中的含量;保證管網剩余消毒劑的存在，控制微生物再生長。情形1：TOC濃度超過2mg/L考慮采用不生成DBPs或