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消毒設備

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作者:北京歐博爾科技有????來源:OBL 文章關鍵詞:消毒,設備,3.7,消毒,設備,我國,2002年,12月,2????發布時間:2020-04-26 16:14????瀏覽量:
3.7  消毒設備

       我國2002年12月24日頒布的《城鎮污水處理廠污染的排放標準》(GB189182002)中首次將微生物指標列為基本控制指標,規定污水處理廠出水必須進行消毒處理,并要求執
行二級標準和一級B標準的污水處理廠大腸菌群數的最高允許排放濃度不得超過10^4個/L,從而使我國污水處理標準的病理指標與國際接軌。
       消毒技術是伴隨著人類對環境保護認識的不斷加深而迅速發展的,目前污水處理消毒方式主要有紫外線消毒、氯消毒、臭氧消毒、二氧化氯消毒、次氯酸鈉消毒等,見表3-10和表3-11。
表3-10污水處理廠消毒方法比較

項目 液氯 二氧化氯 臭氧 紫外線 次氯酸鈉
消毒設備的可靠性 較高 一般 一般 較高 一般
對細菌的殺滅情況 很好 很好 很好 很好 很好
對病毒的殺滅情況 很差 很差 很好 很好 很差
對芽孢的殺滅情況 很差 較差 很好 很好 較差
二次污染
消毒時間 很長 較長 較短 很短 很長
消毒持久性 較長 很短 很短 較長
消毒劑毒性 較大 較大 較小 較大
脫色去味效果 明顯
適用的污水處理廠規模 大、中 中、小 大、中、小 中、小

表3-11   污水處理廠消毒方法經濟性能比較

項目 液氯 二氧化氯 臭氧 紫外線 次氯酸鈉
土建投資 較大 較大 較小 很小 很小
占地面積 較大 較大 較大 很小 較小
輔助投資 一般 較大 較大 很小 很小
設備投資 較大 一般 很大 一般 較大
運行費用 很低 較低 很高 較低 較小
 
3.7.1  紫外線消毒設備

      (1)紫外線消毒原理

      紫外線是一種頻率高于可見光的電磁波,按其波長可以分為UVA(315~400m)、UV-B(280~315nm)和UV-C(100-280m)三個波段。其中UV-C波段恰好處在微生物的吸收峰范圍之內,因此UV-C波段的紫外線殺菌效果最好。實驗證明,在260nm左右的紫外光殺菌效率最高,目前用于污水處理消毒的紫外波長均為253.7nm。
       紫外線消毒設備采用特殊設計的高效率、高強度和長壽命的紫外UVC光發生裝置產生的強紫外UVC光照射流水。當水中的細菌、病毒等受到一定劑量的紫外UV-C光(波長253.7nm)照射后,其細胞DNA及結構被破壞,細胞再生無法進行,從而達到水的消毒和凈化,波長185nm的譜線還可以分解水中的有機物分子,產生羥基自由基,并將水中有機
物分子氧化為二氧化碳,達到去除TOC的目的。
       紫外線消毒廣泛應用于市政污水、中水回用、市政飲用水、食品加工、半導體、制藥、一級民用水消毒等。

       (2)紫外線消毒的優勢
 
       ①紫外線消毒殺菌效率高。
       ②紫外線消毒具有廣譜性
       ③紫外線消毒無二次污染
       ④紫外線消毒設備運行安全、可靠。
       ⑤紫外線消毒設備成本及運行維護費用低。

      (3)紫外線消毒設備的特點

       ①紫外線消毒設備選用高效率的UVC紫外燈,選用世界領先的低壓高強度紫外線燈管,燈管使用壽命保證在8000~10000以上。
       ②紫外線消毒設備選用高透光率、高純度的石英套管,保證紫外線透過在90%以上。
       ③紫外線消毒設備選用世界先進的恒定、高強度紫外線專用整流設備,能保證整個系統在復雜的情況下正常運行。
       ④紫外線消毒設備選用優質不銹鋼作反應設備(304或316材質),反應設備內壁進行特殊拋光處理,以提高殺菌效果。

3.7.2   液氯消毒設備
 
     (1)液氯消毒的作用原理
 
       液氯是一種強氧化劑,最早用于污水處理廠消毒。由于其殺菌能力強,價格低廉,消毒可靠,是目前應用最為廣泛的消毒劑。液氯消毒法的消毒機理是利用液氯溶解于水生成次氯酸和鹽酸(Cl2+H2O—HClO+HC1),次氯酸HClO擴散到細菌表面,并穿過細菌的細胞壁到達細胞內部,發生氧化作用破壞細菌的酶系統而使細菌死亡。
       液氯消毒的缺點:①液氯消毒的安全性較差;②液氯消毒存在二次污染,氯與污水中某些有機和無機成分反應,生成一系列穩定的含氯化合物,其大部分對人體健康有害,有些含氯化合物有致癌性;③氯與污水中的氨反應生成的氯氨,會降低消毒效力,而且氯氨排入水體后會對環境生物產生毒性作用。

    (2)液氯消毒設備
 
       目前從加氯設備的使用情況看,主要采用的是真空加氯機。相對于過去使用的正壓式加氯設備及轉子加氯機,真空式加氯機具有更高的安全性,成為各類水廠加氯設備的首選
根據水廠的規模及所處理水耗氯量不同,主要有兩種形式的加氯系統設備。
       ①中小型加氯系統設備(一般氯氣總投加量小于60kg/h)。(吊裝設備)(稱重)(壓力檢測)(壓力水系統)氯瓶儲存-氯瓶供氯-正壓管路及切換系統-真空調節器-真空加氯機-水射器投加點(室溫供氯)(調節加氯)(余氯檢測)。該系統設備構成可大可小、配置靈活,根據投加量不同可單瓶供氣,也可多瓶并聯供氣。對自動化程度較高、較復雜的系統設備配置需要專業技術人員或專業供貨商提供設計。
       ②大型加氯系統設備(一般氯氣投加量大于60kg/h)。(吊裝設備)(稱重)(壓力檢測)氯瓶儲存-氯瓶供氯-正壓管路及切換系統-蒸發器及自動減壓系統-真空調節器-真空加氯機水射器投加點(調節加氯)(壓力水系統)(余氯測量)。該系統適用于大型水廠加氯,系統設備配置需要專業技術人員或專業供貨商提供設計。

   (3)加氯系統設備

 
       ①氯瓶。氯瓶是氯氣消毒劑的供給源,也是危險來源,安全正確地使用氯瓶是加氯系統設備安全運行的前提。氯瓶儲存是根據加氯量的大小儲存一定量的瓶裝液氯,瓶裝液氯一般有噸級氯瓶和立式小氯瓶兩類,噸級氯瓶規格有500kg/瓶和1000kg/瓶兩種;立式小氯瓶有50kg/瓶和70kg/瓶兩種。在使用中要空瓶和滿瓶分別堆放,并且設有吊裝設備。
      ②全真空加氯系統。由于正壓管路及切換系統中存在接頭泄漏的安全隱患,在小型加氯系統中,采用全真空加氯可極大地提高系統安全性,特別適用于小型水廠。
      ③液氯蒸發設備。在大型加氯系統中,由于需氯量較大,在采用多氯瓶并聯自然蒸發方式已不能滿足需求時,可用電熱蒸發器對液相氯氣進行強制加熱,使之蒸發成氣相氯氣以滿足加氯機的投加量要求。
      ④真空加氯機。加氯機是凈水廠普遍采用的一種加氯消毒設備,用于氯氣投加有近百年歷史,經歷了由正壓式、轉子式到真空式的發展歷程。自20世紀60年代初美國的某公司
首次推出全真空式加氯機起,真空式加氯機已有50多年的發展過程。國內外一些專業廠商所生產的產品已經系列化,能滿足各類水司的需求。

3.7.3  臭氧消毒設備

      (1) 臭氧消毒原理
 
       臭氧消毒法是利用組成臭氧的三個氧原子的不穩定特性,分解時放出新生態氧,而新生態氧具有非常強的氧化能力,對細菌和病毒產生強大的殺傷力,致使細菌和病毒死亡。臭氧消毒效率高,并能有效地降解污水中殘留的有機物,脫色除味效果優異,而且污水的pH值、溫度對消毒效果影響較小,不產生二次污染。
       臭氧是一種強氧化劑,滅菌過程屬生物化學氧化反應,O3滅菌有以下3種形式。
      ①臭氧能氧化分解細菌內部葡萄糖所需的酶,使細菌滅活死亡
      ②直接與細菌、病毒作用,破壞它們的細胞器和DNA、RNA,使細菌的新陳代謝受到破壞,導致細菌死亡。
      ③透過細胞膜組織侵入細胞內,作用于外膜的脂蛋白和內部的脂多糖,使細菌發生通透性畸變而溶解死亡。

       (2)  臭氧消毒特點

       ①臭氧消毒功能。臭氧的可溶解性是氧氣的13倍,殺菌速度是氯的3000倍,系菌能力強、殺菌徹底,更重要的是臭氧在殺菌后還原氧,生成物是水和二氧化碳,因而沒有任何
殘留和二次污染,所以臭氧又被稱為綠色環保元素。
      ②臭氧去除重金屬的功能原理。臭氧是由3個氧原子組成的分子,其氧化作用遠大于由2個氧原子組成的氧分子,一旦與源水中的重金屬離子相遇,即可將重金屬氧化生成氧化
物從水中沉淀下來,只需經過簡單過濾就可去除。
      ③臭氧的選擇功能。對于人體所需的碳酸根離子、鈣鎂離子和堿性離子,臭氧基本上不會與其產生作用,特別適用于南方水質的處理。
      ④臭氧具有預防二次污染的作用。臭氧溶于水中,對于二次污染的主要成分具有較強的抑制作用,如殺蟲劑、藻類、病毒、絮狀物等有機物質。
      ⑤除電費外基本無運行成本。臭氧采用空氣為原料生成,所以該系統基本無原料的成本。
      ⑥操作簡單。多功能全自動定時器,可無人值守,操作簡便,可移動。

     (3)  臭氧消毒設備

       ①臭氧發生器為箱式結構,將臭氧發生器單元、臭氧電源、不銹鋼外殼、電壓表、風扇、開關、多功能全自動定時器、電磁式空氣壓縮機做成移動式裝置。
       ②標準型臭氧發生器由內電極、外電極、管座、風冷散熱、放電室、氣源輸入口、臭氧輸出口等構成。為有效降低工作區溫度,提高臭氧產率,臭氧管采用風冷散熱冷卻技術
在外電極加裝鋁合金散熱器。工作外電極風冷,工作穩定,抗潮濕,抗氧化,臭氧濃度高,氣路采用螺母鎖緊式膠管接口。
      臭氧還具有脫色功能,因此國內大型城市污水處理廠與工業廢水處理回用再生水廠都把臭氧作為消毒脫色的主要手段。

3.7.4   二氧化氯消毒設備
 
      (1)  二氧化氯的特性
 
      二氧化氯化學性質活潑,易溶于水,在20℃下溶解度為107.98g/L,是氯氣的5倍。二氧化氯是廣譜型消毒劑,其氧化能力是氯的25倍。對水中的病原微生物包括病毒、芽孢、真菌、致病菌及肉毒桿菌均有很高的滅活效果,有剩余消毒能力。二氧化氯在控制三鹵甲烷的形成和減少總有機鹵方面,與氯相比具有優越性:二氧化氯去除水中的色度、莫、味的能力也較強,是世界衛生組織和世界糧農組織向全世界推薦的廣普、安全和高效的消海劑。

      (2)  二氧化氯的作用

        ①二氧化氯殺滅病毒和病菌的作用。二氧化氯是一種廣譜型的消毒劑,二氧化氯能在pH值很寬的范圍內殺夾大腸桿菌、細菌芽孢、配水網中的異養菌、硫酸鹽還原菌及真菌
等,二氧化氯對孢子的殺火作用比氯強,對水中的野生菌種、放線菌、孢子體等均有較好的殺滅作用。
       ②二氧化氯的滅藻作用。二氧化氯對藻類的控制主要是因為它對笨環有一定的親和性,苯環發生變化而無臭味。二氧化氯氧化葉綠素,植物新陳代謝終止,使得蛋白質的合成
中斷,這個反應對植物的損害在于原生質脫水面造成質壁分離,這是個不可逆過程,導致藻類死亡。
       ③二氧化氯的漂白、脫色作用,使用二氧化氫作為漂自劑,與其他漂白粉和氯氣相比,二氧化氯可以提高白度,防止纖維強度降低,簡化生產工藝,避免產生游離氧面生成大量致癌物。
       ④二氧化氯的除臭作用,二氧化氯可以與硫化物發生氧化反應,而臭味往往是硫化物(如硫化銨、硫化氫、二甲基硫化物等)所致。二氧化氯氣體與有臭味的含硫污染物接觸之
后,迅速發生氧化反應,轉變為其他物質,從而除去臭氣。
       ⑤二氧化氫的保鮮作用。據有關報道,經40~60mg/濃度的二氧化氫水溶液浸漬5min處理的禽肉類能有效地控制家禽軀體微生物污染,在5℃以下,可有效地延長儲藏期。二氧化氯消毒殺菌的同時,不會使生物蛋白質變性而喪失已有的營養成分和價值,對水生物細胞無影響。
       二氧化氯的氧化作用。二氧化氯對有機物的氧化降解,與氯所不同的最大特點是它不會生成有機氯代物。二氧化氯可以控制三鹵甲烷的形成,減少總有機鹵的生成。

        (3)二氧化氯消毒設備

       二氧化氯的發生方法主要有兩種—化學法和電解法,電解法發生二氧化氯技術因其耗電量大,運行費用高、二氧化氯含量低、故障率高等缺陷,目前在市場上和使用中已逐漸被淘汰。化學法發生二氧化氯的技術已趨成熟,化學法分為亞氯酸鈉法和氯酸鈉法兩種。
      ①亞氯酸鈉法制備二氧化氯,亞氯酸鈉(NaCO2)的摩爾質量為90.442g/mol,Cl 原子的標準氧化態是+3價,純NaClO2為白色晶體或結晶狀粉末,有做吸水性,且易溶于水。
       NaCIO2具有氧化性,它在弱堿性溶液中是非常穩定的,然而在強堿性溶液中加熱,它分解成ClO3-和Cl-,酸性條件下,ClO2-分解成ClO2和Cl-。
       鹽酸與亞氯酸鈉反應:5NaClO2+4HC4Cl===4CIO2+5NaCl+2H2O。
      ②氯酸鈉法制備二氧化氯,以氯酸鹽為原料化學合成法生產二氧化氯有十幾種方法,基本上都是通過在強酸性介質存在條件下還原氯酸鹽這一途徑制得的。

3.7.5次氯酸鈉消毒設備

       (1)次氯酸鈉消毒原理

       次氯酸鈉消毒最主要的作用方式是通過它水解形成次氯酸,次氯酸再進一步分解形成新生態氧(O),新生態氧的極強氧化性使菌體和病毒上的蛋白質等物質變性,從而致死病原微生物。其實,氯氣消毒的原理也主要是產生次氯酸,然后釋放出新生態氧(O)。
       根據化學測定,次氯酸鈉在水里幾乎是完全水解成次氯酸,其效率高于99.99%。其過程可用化學方程式簡單表示如下:
NaClO+H2O====HCIO+NaOH
HClO→HCl+(O)
        其次,次氯酸在殺菌、殺病毒過程中,不僅可作用于細胞壁、病毒外殼,而且因次氯酸分子小,不帶電荷,還可滲透入菌(病毒)體內,與菌(病毒)體蛋白、核酸和酶等有機高
分子發生氧化反應,從而殺死病原微生物。
R-NH-R+HCIOR2NCI+H2O

      (2)次氟酸鈉的特性

      次氯酸鈉有以下特性:①極強的氧化性;②易溶于水;③方便靈活;④儲藏時間短。

     (3)次氯酸鈉發生器
 
       我國已于2011年發布了《次氯酸鈉發生器安全與衛生標準》(GB28233-2011),次氯酸鈉發生器是一種運行成本很低、藥物投加準確、消毒效果極佳的設備。目前,次氯酸鈉發生器作為一種安全實效的常規水處理設備已被廣泛使用。
       ①次氯酸鈉發生器工作原理次氯酸鈉發生器是一套由低濃度食鹽水通過通電電極發生電化學反應以后生成次氯酸鈉溶液的裝置,其總反應表達如下
NaCl+H2O→ NaClO+H2↑
       電極反應:
       陽極:2C1--2e- → Cl2
      陰極:2H++2e- H2
      溶液反應:2NaOH+Cl2NaCl+ NaCIO+H2O
      ②次氯酸鈉發生器組成結構說明次氯酸鈉發生器采用了先進的電腦智能控制電源及特殊材料涂層鈦電極,電解槽采用耐強酸堿的全塑材料制成。采用一體化設計及微電腦精密
控制,具有自動檢測、語音提示功能,電解過程控制采用四級自動定時,外觀采用美學設計,結構更加合理、緊湊,整機可靈活移動,方便用戶生產使用生產工藝簡單、投入少、見效快,用水和鹽作為生產原料,使用交流220V電源,取材方便,生產簡單,消毒液產量穩定、產量高、產品使用壽命長。


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