第八章氧化還原與水的消毒

第一節氧化還原工藝1.氧化法（一）氯氧化法常用的藥劑有液氯、漂白粉、次氯酸鈉等。這些藥劑能產生氧化能力極強的OCl-，將有毒有害物質氧化為無毒無害物質。（二）臭氧氧化法臭氧氧化法主要是使污染物氧化分解，用于降低BOD、COD，脫色、除味、殺菌、殺藻，除鐵、錳、氰、酚等。

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1.液氯消毒原理

氯易溶于水（20℃和98kPa時，溶解度為7160mg/L）。當氯溶解在清水中時，下列兩個反應幾乎同時發生：Cl2+H2OHOCl+HCl第二節氯氣與消毒2.還原法還原法主要用于冶煉工業產生的含銅、鉛、鋅、鉻、汞等重金屬離子廢水的處理。

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溫度(℃)0510152025Ki×10-8(mol/L)2.02.32.63.03.33.7表1不同溫度下次氯酸離解平衡常數Ki=

HOCl

H++OCl-次氯酸離解平衡常數Ki=

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圖1水中HOCl與OCl-的比例關系水中HOCl與OCl-的相對比例取決于溫度和pH值。HOCl(%)OCl-(%)pH20℃0℃

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2.加氯量有關概念：加氯量可分為兩部分：需氯量和余氯。余氯：包括自由性余氯和化合性余氯自由性余氯：Cl2、HOCl、OCl-化合性余氯：NH2Cl、NHCl2、NCl33.投氯點

參看(P140)。

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余氯（mg/L）折點加氯BH0加氯量（mg/L）Cab化合性余氯自由性余氯1區A2區3區4區2NH2Cl+HOCl→N2↑+3HCl+H2O

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4.投氯設備、加氯間和氯庫

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加氯間和氯庫位置除了靠近投氯點外，還應位于主導風向下游，且需與經常有人值班的車間隔開。加氯間及氯庫內需設置一系列的安全報警、事故處理等措施。建筑上的通風，照明、放火、保溫應特別注意。規范中還有一些具體的規定和要求。

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第三節其它消毒法1.二氧化氯消毒2.臭氧消毒3.次氯酸鈉消毒4.紫外線消毒

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1.特性二氧化氯（ClO2）在常溫下是一種黃綠色氣體，極不穩定，氣態和液態ClO2均易爆炸。故必須以水溶液的形式現場制取。2.制取方法（1）亞氯酸鈉和氯制取（2）酸與亞氯酸鈉制取二氧化氯消毒

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作用機理

ClO2既是消毒劑又是氧化能力很強的氧化劑，對細菌的細胞具有較強的吸附和穿透能力，能有效地破壞細菌內含巰基地酶；消毒能力比氯強。

ClO2的投加量約為1.0～2.0mg/L。

4.特點（1）不會與水中有機物作用生成三鹵甲烷,不會生成氯酚。（2）ClO2余量能在管網中保持很長的時間，即衰減速度比氯慢。（3）ClO2不水解，消毒受pH影響較小。（4）作為氧化劑，能去除或降低水的色、嗅及鐵、錳、酚等物質。

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副產物問題

ClO2本身和副產物ClO2對人體血紅細胞有損害。有報道認為還對人的神經系統及生殖系統有損害。因此，美國對水的剩余ClO2和亞氯酸鹽ClO2-的總量規定不超過1.0mg/L。歐洲一些國家有自己的一些規定，但目前我國還沒有規定。

臭氧消毒臭氧是空氣中的氧通過高壓放電產生的。其系統布置如下：冷卻器干燥器空氣投加出水

空壓機加壓過濾器臭氧發生器溶解接觸器高壓放電

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空壓機將空氣送至冷卻器，然后再經過濾器加以凈化，再經過1~2級硅膠或分子篩干燥器，將空氣干燥至0點（-50C）以下，最后經臭氧發生器，通過15000-175000伏高壓電，在空氣中放電后產生臭氧。據報道，生產1kg臭氧，需耗電20-30kw.臭氧消毒的主要缺點：1.基本建設的投資大、電耗量大、推廣受限制。2.O3不能在配水管網中保持殺菌能力，因O3在水中不穩定，容易消失。3.不能儲存，需邊生產邊使用。4.當水量和水質發生變化時，調節投加量比較困難。

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臭氧發生器

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臭氧消毒的副產物

臭氧消毒的副產物比氯消毒時少，但也有可能產生三鹵甲烷，溴酸鹽等副產物，此外臭氧消毒的生產設備復雜，投資較大，電耗也較高，目前我國很少應用。臭氧將大分子有機物氧化成小分子，可能存在有毒物，或更易產生氯消毒副產物。臭氧消毒產生的尾氣對人有危害。

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紫外線消毒

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紫外線

依據不同波長范圍,分a、b、c三種波段,其中的c波段紫外線波長在240-260nm之間,為最有效的殺菌波段,波段中之波長最強點是253.7nm。現代紫外線消毒技術是基于現代防疫學、光學、生物學和物理化學的基礎上，利用特殊設計的高效率，高強度和長壽命的c波段紫外光發生裝置，產生的強紫外c光照射水、空氣、物體表面，當水、空氣、物體表面中的各種細菌、病毒、寄生蟲、水藻以及其它病原體受到一定劑量的紫外c光輻射后，其細胞中的DNA結構受到破壞，達到消毒和凈化的目的。

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紫外線消毒作用◆紫外線V-UV的TOC降解及產生臭氧的功能

超純水中V-UV能夠與H2O發生光學反應