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消毒设备

消毒设备

作者:北京欧博尔科技有    来源:OBL 文章关键词:消毒,设备,3.7,消毒,设备,我国,2002年,12月,2    发布时间:2020-04-26 16:14    浏览量:
3.7  消毒设备

       我国2002年12月24日颁布的《城镇污水处理厂污染的排放标准》(GB189182002)中首次将微生物指标列为基本控制指标,规定污水处理厂出水必须进行消毒处理,并要求执
行二级标准和一级B标准的污水处理厂大肠菌群数的最高允许排放浓度不得超过10^4个/L,从而使我国污水处理标准的病理指标与国际接轨。
       消毒技术是伴随着人类对环境保护认识的不断加深而迅速发展的,目前污水处理消毒方式主要有紫外线消毒、氯消毒、臭氧消毒、二氧化氯消毒、次氯酸钠消毒等,见表3-10和表3-11。
表3-10污水处理厂消毒方法比较

项目 液氯 二氧化氯 臭氧 紫外线 次氯酸钠
消毒设备的可靠性 较高 一般 一般 较高 一般
对细菌的杀灭情况 很好 很好 很好 很好 很好
对病毒的杀灭情况 很差 很差 很好 很好 很差
对芽孢的杀灭情况 很差 较差 很好 很好 较差
二次污染
消毒时间 很长 较长 较短 很短 很长
消毒持久性 较长 很短 很短 较长
消毒剂毒性 较大 较大 较小 较大
脱色去味效果 明显
适用的污水处理厂规模 大、中 中、小 大、中、小 中、小

表3-11   污水处理厂消毒方法经济性能比较

项目 液氯 二氧化氯 臭氧 紫外线 次氯酸钠
土建投资 较大 较大 较小 很小 很小
占地面积 较大 较大 较大 很小 较小
辅助投资 一般 较大 较大 很小 很小
设备投资 较大 一般 很大 一般 较大
运行费用 很低 较低 很高 较低 较小
 
3.7.1  紫外线消毒设备

      (1)紫外线消毒原理

      紫外线是一种频率高于可见光的电磁波,按其波长可以分为UVA(315~400m)、UV-B(280~315nm)和UV-C(100-280m)三个波段。其中UV-C波段恰好处在微生物的吸收峰范围之内,因此UV-C波段的紫外线杀菌效果最好。实验证明,在260nm左右的紫外光杀菌效率最高,目前用于污水处理消毒的紫外波长均为253.7nm。
       紫外线消毒设备采用特殊设计的高效率、高强度和长寿命的紫外UVC光发生装置产生的强紫外UVC光照射流水。当水中的细菌、病毒等受到一定剂量的紫外UV-C光(波长253.7nm)照射后,其细胞DNA及结构被破坏,细胞再生无法进行,从而达到水的消毒和净化,波长185nm的谱线还可以分解水中的有机物分子,产生羟基自由基,并将水中有机
物分子氧化为二氧化碳,达到去除TOC的目的。
       紫外线消毒广泛应用于市政污水、中水回用、市政饮用水、食品加工、半导体、制药、一级民用水消毒等。

       (2)紫外线消毒的优势
 
       ①紫外线消毒杀菌效率高。
       ②紫外线消毒具有广谱性
       ③紫外线消毒无二次污染
       ④紫外线消毒设备运行安全、可靠。
       ⑤紫外线消毒设备成本及运行维护费用低。

      (3)紫外线消毒设备的特点

       ①紫外线消毒设备选用高效率的UVC紫外灯,选用世界领先的低压高强度紫外线灯管,灯管使用寿命保证在8000~10000以上。
       ②紫外线消毒设备选用高透光率、高纯度的石英套管,保证紫外线透过在90%以上。
       ③紫外线消毒设备选用世界先进的恒定、高强度紫外线专用整流设备,能保证整个系统在复杂的情况下正常运行。
       ④紫外线消毒设备选用优质不锈钢作反应设备(304或316材质),反应设备内壁进行特殊抛光处理,以提高杀菌效果。

3.7.2   液氯消毒设备
 
     (1)液氯消毒的作用原理
 
       液氯是一种强氧化剂,最早用于污水处理厂消毒。由于其杀菌能力强,价格低廉,消毒可靠,是目前应用最为广泛的消毒剂。液氯消毒法的消毒机理是利用液氯溶解于水生成次氯酸和盐酸(Cl2+H2O—HClO+HC1),次氯酸HClO扩散到细菌表面,并穿过细菌的细胞壁到达细胞内部,发生氧化作用破坏细菌的酶系统而使细菌死亡。
       液氯消毒的缺点:①液氯消毒的安全性较差;②液氯消毒存在二次污染,氯与污水中某些有机和无机成分反应,生成一系列稳定的含氯化合物,其大部分对人体健康有害,有些含氯化合物有致癌性;③氯与污水中的氨反应生成的氯氨,会降低消毒效力,而且氯氨排入水体后会对环境生物产生毒性作用。

    (2)液氯消毒设备
 
       目前从加氯设备的使用情况看,主要采用的是真空加氯机。相对于过去使用的正压式加氯设备及转子加氯机,真空式加氯机具有更高的安全性,成为各类水厂加氯设备的首选
根据水厂的规模及所处理水耗氯量不同,主要有两种形式的加氯系统设备。
       ①中小型加氯系统设备(一般氯气总投加量小于60kg/h)。(吊装设备)(称重)(压力检测)(压力水系统)氯瓶储存-氯瓶供氯-正压管路及切换系统-真空调节器-真空加氯机-水射器投加点(室温供氯)(调节加氯)(余氯检测)。该系统设备构成可大可小、配置灵活,根据投加量不同可单瓶供气,也可多瓶并联供气。对自动化程度较高、较复杂的系统设备配置需要专业技术人员或专业供货商提供设计。
       ②大型加氯系统设备(一般氯气投加量大于60kg/h)。(吊装设备)(称重)(压力检测)氯瓶储存-氯瓶供氯-正压管路及切换系统-蒸发器及自动减压系统-真空调节器-真空加氯机水射器投加点(调节加氯)(压力水系统)(余氯测量)。该系统适用于大型水厂加氯,系统设备配置需要专业技术人员或专业供货商提供设计。

   (3)加氯系统设备

 
       ①氯瓶。氯瓶是氯气消毒剂的供给源,也是危险来源,安全正确地使用氯瓶是加氯系统设备安全运行的前提。氯瓶储存是根据加氯量的大小储存一定量的瓶装液氯,瓶装液氯一般有吨级氯瓶和立式小氯瓶两类,吨级氯瓶规格有500kg/瓶和1000kg/瓶两种;立式小氯瓶有50kg/瓶和70kg/瓶两种。在使用中要空瓶和满瓶分别堆放,并且设有吊装设备。
      ②全真空加氯系统。由于正压管路及切换系统中存在接头泄漏的安全隐患,在小型加氯系统中,采用全真空加氯可极大地提高系统安全性,特别适用于小型水厂。
      ③液氯蒸发设备。在大型加氯系统中,由于需氯量较大,在采用多氯瓶并联自然蒸发方式已不能满足需求时,可用电热蒸发器对液相氯气进行强制加热,使之蒸发成气相氯气以满足加氯机的投加量要求。
      ④真空加氯机。加氯机是净水厂普遍采用的一种加氯消毒设备,用于氯气投加有近百年历史,经历了由正压式、转子式到真空式的发展历程。自20世纪60年代初美国的某公司
首次推出全真空式加氯机起,真空式加氯机已有50多年的发展过程。国内外一些专业厂商所生产的产品已经系列化,能满足各类水司的需求。

3.7.3  臭氧消毒设备

      (1) 臭氧消毒原理
 
       臭氧消毒法是利用组成臭氧的三个氧原子的不稳定特性,分解时放出新生态氧,而新生态氧具有非常强的氧化能力,对细菌和病毒产生强大的杀伤力,致使细菌和病毒死亡。臭氧消毒效率高,并能有效地降解污水中残留的有机物,脱色除味效果优异,而且污水的pH值、温度对消毒效果影响较小,不产生二次污染。
       臭氧是一种强氧化剂,灭菌过程属生物化学氧化反应,O3灭菌有以下3种形式。
      ①臭氧能氧化分解细菌内部葡萄糖所需的酶,使细菌灭活死亡
      ②直接与细菌、病毒作用,破坏它们的细胞器和DNA、RNA,使细菌的新陈代谢受到破坏,导致细菌死亡。
      ③透过细胞膜组织侵入细胞内,作用于外膜的脂蛋白和内部的脂多糖,使细菌发生通透性畸变而溶解死亡。

       (2)  臭氧消毒特点

       ①臭氧消毒功能。臭氧的可溶解性是氧气的13倍,杀菌速度是氯的3000倍,系菌能力强、杀菌彻底,更重要的是臭氧在杀菌后还原氧,生成物是水和二氧化碳,因而没有任何
残留和二次污染,所以臭氧又被称为绿色环保元素。
      ②臭氧去除重金属的功能原理。臭氧是由3个氧原子组成的分子,其氧化作用远大于由2个氧原子组成的氧分子,一旦与源水中的重金属离子相遇,即可将重金属氧化生成氧化
物从水中沉淀下来,只需经过简单过滤就可去除。
      ③臭氧的选择功能。对于人体所需的碳酸根离子、钙镁离子和碱性离子,臭氧基本上不会与其产生作用,特别适用于南方水质的处理。
      ④臭氧具有预防二次污染的作用。臭氧溶于水中,对于二次污染的主要成分具有较强的抑制作用,如杀虫剂、藻类、病毒、絮状物等有机物质。
      ⑤除电费外基本无运行成本。臭氧采用空气为原料生成,所以该系统基本无原料的成本。
      ⑥操作简单。多功能全自动定时器,可无人值守,操作简便,可移动。

     (3)  臭氧消毒设备

       ①臭氧发生器为箱式结构,将臭氧发生器单元、臭氧电源、不锈钢外壳、电压表、风扇、开关、多功能全自动定时器、电磁式空气压缩机做成移动式装置。
       ②标准型臭氧发生器由内电极、外电极、管座、风冷散热、放电室、气源输入口、臭氧输出口等构成。为有效降低工作区温度,提高臭氧产率,臭氧管采用风冷散热冷却技术
在外电极加装铝合金散热器。工作外电极风冷,工作稳定,抗潮湿,抗氧化,臭氧浓度高,气路采用螺母锁紧式胶管接口。
      臭氧还具有脱色功能,因此国内大型城市污水处理厂与工业废水处理回用再生水厂都把臭氧作为消毒脱色的主要手段。

3.7.4   二氧化氯消毒设备
 
      (1)  二氧化氯的特性
 
      二氧化氯化学性质活泼,易溶于水,在20℃下溶解度为107.98g/L,是氯气的5倍。二氧化氯是广谱型消毒剂,其氧化能力是氯的25倍。对水中的病原微生物包括病毒、芽孢、真菌、致病菌及肉毒杆菌均有很高的灭活效果,有剩余消毒能力。二氧化氯在控制三卤甲烷的形成和减少总有机卤方面,与氯相比具有优越性:二氧化氯去除水中的色度、莫、味的能力也较强,是世界卫生组织和世界粮农组织向全世界推荐的广普、安全和高效的消海剂。

      (2)  二氧化氯的作用

        ①二氧化氯杀灭病毒和病菌的作用。二氧化氯是一种广谱型的消毒剂,二氧化氯能在pH值很宽的范围内杀夹大肠杆菌、细菌芽孢、配水网中的异养菌、硫酸盐还原菌及真菌
等,二氧化氯对孢子的杀火作用比氯强,对水中的野生菌种、放线菌、孢子体等均有较好的杀灭作用。
       ②二氧化氯的灭藻作用。二氧化氯对藻类的控制主要是因为它对笨环有一定的亲和性,苯环发生变化而无臭味。二氧化氯氧化叶绿素,植物新陈代谢终止,使得蛋白质的合成
中断,这个反应对植物的损害在于原生质脱水面造成质壁分离,这是个不可逆过程,导致藻类死亡。
       ③二氧化氯的漂白、脱色作用,使用二氧化氢作为漂自剂,与其他漂白粉和氯气相比,二氧化氯可以提高白度,防止纤维强度降低,简化生产工艺,避免产生游离氧面生成大量致癌物。
       ④二氧化氯的除臭作用,二氧化氯可以与硫化物发生氧化反应,而臭味往往是硫化物(如硫化铵、硫化氢、二甲基硫化物等)所致。二氧化氯气体与有臭味的含硫污染物接触之
后,迅速发生氧化反应,转变为其他物质,从而除去臭气。
       ⑤二氧化氢的保鲜作用。据有关报道,经40~60mg/浓度的二氧化氢水溶液浸渍5min处理的禽肉类能有效地控制家禽躯体微生物污染,在5℃以下,可有效地延长储藏期。二氧化氯消毒杀菌的同时,不会使生物蛋白质变性而丧失已有的营养成分和价值,对水生物细胞无影响。
       二氧化氯的氧化作用。二氧化氯对有机物的氧化降解,与氯所不同的最大特点是它不会生成有机氯代物。二氧化氯可以控制三卤甲烷的形成,减少总有机卤的生成。

        (3)二氧化氯消毒设备

       二氧化氯的发生方法主要有两种—化学法和电解法,电解法发生二氧化氯技术因其耗电量大,运行费用高、二氧化氯含量低、故障率高等缺陷,目前在市场上和使用中已逐渐被淘汰。化学法发生二氧化氯的技术已趋成熟,化学法分为亚氯酸钠法和氯酸钠法两种。
      ①亚氯酸钠法制备二氧化氯,亚氯酸钠(NaCO2)的摩尔质量为90.442g/mol,Cl 原子的标准氧化态是+3价,纯NaClO2为白色晶体或结晶状粉末,有做吸水性,且易溶于水。
       NaCIO2具有氧化性,它在弱碱性溶液中是非常稳定的,然而在强碱性溶液中加热,它分解成ClO3-和Cl-,酸性条件下,ClO2-分解成ClO2和Cl-。
       盐酸与亚氯酸钠反应:5NaClO2+4HC4Cl===4CIO2+5NaCl+2H2O。
      ②氯酸钠法制备二氧化氯,以氯酸盐为原料化学合成法生产二氧化氯有十几种方法,基本上都是通过在强酸性介质存在条件下还原氯酸盐这一途径制得的。

3.7.5次氯酸钠消毒设备

       (1)次氯酸钠消毒原理

       次氯酸钠消毒最主要的作用方式是通过它水解形成次氯酸,次氯酸再进一步分解形成新生态氧(O),新生态氧的极强氧化性使菌体和病毒上的蛋白质等物质变性,从而致死病原微生物。其实,氯气消毒的原理也主要是产生次氯酸,然后释放出新生态氧(O)。
       根据化学测定,次氯酸钠在水里几乎是完全水解成次氯酸,其效率高于99.99%。其过程可用化学方程式简单表示如下:
NaClO+H2O====HCIO+NaOH
HClO→HCl+(O)
        其次,次氯酸在杀菌、杀病毒过程中,不仅可作用于细胞壁、病毒外壳,而且因次氯酸分子小,不带电荷,还可渗透入菌(病毒)体内,与菌(病毒)体蛋白、核酸和酶等有机高
分子发生氧化反应,从而杀死病原微生物。
R-NH-R+HCIOR2NCI+H2O

      (2)次氟酸钠的特性

      次氯酸钠有以下特性:①极强的氧化性;②易溶于水;③方便灵活;④储藏时间短。

     (3)次氯酸钠发生器
 
       我国已于2011年发布了《次氯酸钠发生器安全与卫生标准》(GB28233-2011),次氯酸钠发生器是一种运行成本很低、药物投加准确、消毒效果极佳的设备。目前,次氯酸钠发生器作为一种安全实效的常规水处理设备已被广泛使用。
       ①次氯酸钠发生器工作原理次氯酸钠发生器是一套由低浓度食盐水通过通电电极发生电化学反应以后生成次氯酸钠溶液的装置,其总反应表达如下
NaCl+H2O→ NaClO+H2↑
       电极反应:
       阳极:2C1--2e- → Cl2
      阴极:2H++2e- H2
      溶液反应:2NaOH+Cl2NaCl+ NaCIO+H2O
      ②次氯酸钠发生器组成结构说明次氯酸钠发生器采用了先进的电脑智能控制电源及特殊材料涂层钛电极,电解槽采用耐强酸碱的全塑材料制成。采用一体化设计及微电脑精密
控制,具有自动检测、语音提示功能,电解过程控制采用四级自动定时,外观采用美学设计,结构更加合理、紧凑,整机可灵活移动,方便用户生产使用生产工艺简单、投入少、见效快,用水和盐作为生产原料,使用交流220V电源,取材方便,生产简单,消毒液产量稳定、产量高、产品使用寿命长。


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