氯化消毒

消毒是指杀灭外环境中病源微生物的方法。

其目的是切断传染病的传播途径，预防传染病的发生或流行。

据研究，可污染饮用水的致病微生物有上百种，为杜绝介水传染病的发生和流行，保证人体健康，生活饮用水必须经过消毒处理方可供饮用。

目前我国用于饮用水消毒的方法主要有氯化消毒、二氧化氯消毒、紫外线消毒和臭氧消毒。

一氯化消毒1．常用氯消毒剂的种类1．1氯分子式为Cl2，分子量是70．91。

氯是一种强氧化物质，在常温常压下呈黄绿色气体，氯气较空气重2．5倍，具有强烈的刺激性和氯臭味。

当加压至6—7个大气压时可液化，体积缩小 457倍，可灌入钢瓶中贮存，故又称液氯。

液氯较水重1．5倍，将液氯置于大气中，立即变成气体，将氯气通入水中可得氯水。

氯加入水中可变为盐酸和次氯酸。

1．2漂白粉漂白粉又称含氯石灰、氯化石灰。

它是将氯气通入熟石灰中而制成的混合物，主要成分为次氯酸钙(含32%—36%)，还含氯化钙(29%)、氧化钙(10%—18%)、氢氧化钙(15%)及水(10%)，通常以Ca0Cl2代表其分子式。

漂白粉为白色颗粒状粉末，有氯臭，能溶于水，溶液呈碱性，有大量沉渣。

漂白粉稳定性差，在一般保存过程中，有效氯每月可减少1%—3%，因此不宜保存过长时间。

1．3漂白粉精将氯化石灰乳经过结晶分离，再溶解喷雾干燥即制成漂白粉精，漂白粉精含次氯酸钙约80%，还含少量的氯化钙(2．74%)、氢氧化钙(1．9%)。

漂白粉精为白色粉末，有氯臭，易溶于水，溶液呈碱性，有少量沉渣，稳定性较漂白粉好，有效氯含量是漂白粉的一倍。

1．4有机含氯消毒剂目前最常用于各种物品消毒的是二氯异氰尿酸钠(优氯净)，二氯异氰尿酸钠为白色粉末，有氯臭气，有效氯含量为60%—64%，性质稳定，易溶于水，溶液呈弱酸性。

但据研究报道有机氯毒性危害程度比无机氯大，且可能有致癌作用，因此，采用有机含氯消毒剂作长期饮用水消毒是不适宜的。

1．5次氯酸钠电解食盐所得氯气与氢氧化钠作用生成次氯酸钠，分子式NaOCl，分子量为74．44。

次氯酸钠为淡黄色液体，有氯臭，有效氯含量为12%—14%，易溶于水，稳定性差，受热及阳光照射有效氯易丧失，故不宜长时间保存。

2.氯化消毒的基本原理2.1氯的杀菌机理氯的杀菌作用是由于次氯酸体积小，电荷中性，易于穿过细胞壁；同时，它又是一种强氧化剂，能损害细胞膜，使蛋白质、RNA和DNA等物质释出，并影响多种酶系统(主要是磷酸葡萄糖去氢酶的巯基被氧化破坏)，从而使细菌死亡。

氯对病毒的作用，在于对核酸的致死性损害。

有资料指出病毒对氯的抵抗力较细菌强，其原因可能是病毒缺乏一系列的代谢酶；氯较易破坏—SH键，而较难使蛋白质变性。

2.2影响消毒效果的因素氯化消毒的效果受下列各因素的影响：加氯量、接触时间、PH值、水温、水的浑浊度和微生物的种类及数量。

2．2．1加氯量：用氯及含氯化合物消毒饮水时，氯不仅与水中细菌作用，还要氧化水中的有机物和还原性无机物，其需要的氯的总量称为“需氯量”。

为保证消毒效果，加氯量必须超过水的需氯量，使在氧化和杀菌后还能剩余一些有效氯，称为“余氯”。

一般要求氯加入水中后，接触30分钟，水中至少应保持游离性余氯0．3mg/l。

在配水管网末梢，游离性余氯不应低于0．05mg/l。

余氯分为游离性余氯和化合性余氯两种，游离性的HOCl、OCl-和Cl2;化合性如NH2Cl和NHCl2。

前者杀菌力较强，后者杀菌力较弱。

2．2．2接触时间：氯加入水中后，必须保证与水有一定的接触时间，才能充分发挥消毒作用。

用游离性有效氯(指HOCl和OCl—)消毒时，接触时间应至少30分钟，游离性余氯达0．3—0．5mg/l；采用氯胺(指NH2C1和NHCl2)消毒时，接触时间应在l—2小时，化合性余氯达1—2mg/l。

2．2．3水的PH值：次氯酸是弱电解质，其离解程度取决于水温和水的PH值。

当PH值＜5．0时，HOCL呈100%形式存在于水中，随着PH值的增高，HOCl逐渐减少而OCL-逐渐增多。

PH值在6．0时，HOCl在95%以上；PH值＞7．0值，H0CL含量急剧减少；PH＝7．5时，HOCl和OCl-大致相等；PH值＞9时，OCl-接近100%。

根据对大肠杆菌的实验，次氯酸(HOCl)的杀菌效率比次氯酸离子(OCL-)高约80倍。

因此，消毒时应注意控制水的PH值，不要太高，以免生成OCl-较多，H0CL较少而影响杀菌效率。

用漂白粉消毒时，因同时产生Ca(OH)2，可使PH值升高。

故当漂白粉因保存不当或放置过久而使有效氯含量低时，消毒效果会受影响。

二氯胺的杀菌效果较一氯胺高，三氯胺则几乎无杀菌作用。

它们之间的生成量比例，取决于氨和氯的相对浓底，PH值和温度等因素。

一般而言，当PH值＞7时，一氯胺的生成量较多；PH＝7．0时，一氯胺和二氯胺近似相等;PH值＜6．5时，主要为二氯胺；三氯胺只有当PH值＜4．4时才存在。

2．2．4水温：水温高，杀菌效果好。

水温每提高10℃，病菌杀灭率约提高2—3倍。

2．2．5水的浑浊度：用氯消毒时，必须使生成的次氯酸(HOC1)和次氯酸离子(OCl-)直接与水中细菌接触，方能达到杀菌效果。

如水的浑浊度很高，悬浮物质较多，细菌多附着在这些悬浮颗粒上，则氯的作用达不到细菌本身，使杀菌效果降低。

这说明消毒前混凝沉淀和过滤处理的必要性。

悬浮颗粒对消毒的影响，因颗粒性质、微生物种类而不同。

如粘土颗粒吸附微生物后，对消毒效果影响甚小，而粪尿中的细胞碎片、或污水中的有机颗粒与微生物结合后，会使微生物获得明显的保护作用。

病毒因体积小，表面积大，易被吸附成团，因而颗粒对病毒的保护作用较细菌大。

2．2．6水中微生物的种类和数量不同微生物对氯的耐受性不尽相同，除腺病毒外，肠道病毒对氯的耐受性较肠道病原菌强。

消毒往往达不到100%的杀灭效果，常以99%、99．9%或99．99%的效果为参数。

故消毒前若水中细菌过多，则消毒后水中细菌数就不易达到卫生标准的要求。

3．氯消毒的几种方法3．1普通氯化消毒法当水中需氯量较低，且基本无氨(＜0．3mg/L)时，加入少量氯即可达到消毒目的一种消毒法。

此法产生的主要是游离性余氯，所需接触时间短，效果可靠；但要求源水污染较轻，且基本无酚类物质(氯能与酚形成有嗅味的氯酚)；游离性余氯较不稳定，不易在较长管网中保持至管网末梢。

3．2折点氯消毒法采用超过折点的加氯量，使水中形成适量的游离性余氯，称为折点氯消毒法。

本法的优点是：消毒效果可靠；能明显降低锰、铁、酚和有机物含量；并具有降低臭味和色度的作用。

缺点是耗氯多，因而有可能产生较多的氯化副产物三卤甲烷;需事先求出折点加氯量，比较麻烦，有时水样折点不明显；会使水的PH值过低，故必要时尚需加碱调整。

3．3氯胺消毒法在水中加入氨(液氨、硫酸胺或氯化胺)，则加氯后生成一氯胺和二氯胺，这种方法为氯胺消毒。

氨与氯的比例应通过试验确定，其范围一般为1：3—1：6。

本法的优点是：三卤甲烷类物质的形成明显较普通氯化法低；如先加氨后加氯，则可防止氯酚臭，化合性余氯较稳定，在管网中可维持较长时间，使管网末梢余氯得到保证。

缺点是：氯胺的消毒作用不如次氯酸强，要求保证足够长的接触时间(2小时)和较高的余氯量(1—2mg/l)，因此接触时间长，费用较贵；需加氨而操作复杂；对病毒的杀灭效果较差。

3．4过量氯消毒法当水源受有机物和细菌污染较严重时，或在野外工作、行军等条件下，需在短时间内达到消毒效果时，可加过量氯于水中，使余氯达l—5mg/l。

消毒后的水需用亚硫酸钠、亚硫酸氢钠,硫代硫酸钠)或活性炭脱氯。

4．加氯地点和加氯设备4．1加氯地点在水的净化处理流程中，加氯地点可选择为： 4．1．1滤前加氯指在混凝沉淀前加氯，其主要目的在于改良混凝沉淀和防止藻类生长，但易生成大量氯化副产物。

4．1．2滤后加氯指在滤后水中加氯，其目的是杀灭水中病原微生物，它是最常用的消毒方法。

也可采取二次加氯，即混凝沉淀前和滤后各加一次。

4．1．3中途加氯在输水管线较长时，在管网中途的加压泵站或贮水池泵站的补充加氯。

采用此法既能保证末梢余氯，又不致使水厂附近的管网水含余氯过高。

4．2加氯设备大中型水厂一般均采用液氯消毒。

液氯和干燥的氯气对铜、铁和钢等金属没有腐蚀性，但遇水或受潮时，化学活性增强，对金属的腐蚀性很大，因此为避免氯瓶进水，氯瓶中的氯气不能直接用管道加入水中，必须经过加氯机后投加。

氯的投加设备种类很多，常用的有真空加氯机和转子加氯机。

真空加氯机上部为一玻璃罩，浸于水盘中，罩内压力较大气压低。

液氯钢瓶内的氯经减压气化后吸人玻璃罩内，由另一管孔通往水射器，与压力水混合后送至加氯点。

转子加氯机钢瓶内氯气先进入旋风分离器，除去铁锈、油污后再经弹簧膜阀、控制阀到转子流量计和中转玻璃罩，在水射器抽吸下，氯与压力水混合并溶解，氯浓度大于1%，经加氯管道送往加氯点。

加氯点应选在无压的管渠内。

近来国内一些水厂引进了国外较先进的真空加氯系统，可根据原水流量以及加氯后的余氯量进行自动运行。

小水厂可用漂白粉消毒。

所用漂白粉其有效氯应达到25%。

调制和投加漂白粉溶液桶应有两个，以便轮流使用。

溶液桶内可配成浓度1%—2%的漂白粉澄清液备用。

有的水厂也采用漂白粉精片或次氯酸钠进行消毒。

5．氯化消毒的安全性问题5．1氯化副产物的形成及危害在氯化消毒杀灭水中病原微生物的同时，氯与水中的有机物反应，产生一系列氯的副产物。

通常，将水中能与氯形成氯化副产物的有机物称为有机前体物。

天然水中有机前体物以腐殖质(含腐殖酸和富里酸)为主要成分，其次有藻类及其代谢产物、蛋白质等。

腐殖质是氯化消毒过程中形成氯化副产物三卤甲烷的主要前体物质。

三卤甲烷属挥发性卤代有机物，主要有四种：即氯仿,一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷和溴仿。

其中以氯仿含量最高。

据研究表明氯仿具有致突变性和动物致癌性。

氯化副产物中非挥发性卤代有机物有卤乙腈、卤乙酸、卤代酚、卤代酮和卤代醛等。

这类物质目前现有仪器难以检测，但它们仍具有一定的突变性和致癌性。

5．2防治措施对氯化副产物的防治，可根据情况采取以下措施：尽可能选择有机前体物含量低的水源；加强混凝沉淀和过滤等净化措施；防止藻类在制水构筑物内的生长，以降低有机前体物的含量；改善氯化消毒方法，如取消预氯化和避免折点氯消毒，采用管网中途加氯等，以减少氯化副产物的形成；采用颗粒活性炭过滤，以除去已形成的氯化副产物；此外还可考虑采用二氧化氯或臭氧作氧化剂／消毒剂，也可改用氯胺消毒。

6．氯制剂效果测定用于饮水消毒的含氯制剂有液氯、漂白粉、漂白粉精片和次氯酸钠等，其消毒效果取决于有效氯的含量，液氯含有效氯在99%以上；新鲜漂白粉含有效氯在30%—35%；漂白粉精片含有效氯高达60%—70%；刚生产的次氯酸钠有效氯在13%-14%。