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水處理設(shè)備中消毒劑種類(lèi)如何選擇？
【合肥純水設(shè)備http://m23327.cn/】廢水經(jīng)一級(jí)或二級(jí)處理后，水質(zhì)改善，細(xì)菌含量也大幅度減少，但其絕對(duì)值仍很可觀，并有存在病原菌的可能。因此，廢水排入水體前應(yīng)進(jìn)行消毒處理。
一、消毒劑的選擇
目前，用氯化法消毒能產(chǎn)生有害物質(zhì)，影響人體健康已廣為人知，這是因?yàn)槁扰c水中有機(jī)物作用，同時(shí)有氧化和取代作用，氧化作用可以促使去除有機(jī)物，而取代作用則是氯與有機(jī)物結(jié)合，形成了有致突變或致癌活性的鹵化物。美國(guó)規(guī)定三鹵甲烷(THMS)的最大濃度為100μg/L，德國(guó)、加拿大、日本也分別規(guī)定為25μg/L、350μg/L、100μg/L，我國(guó)1985年版《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中也規(guī)定了氯仿的上限為60μg/L。有鑒于此，廢水消毒一是要控制恰當(dāng)?shù)耐秳┝浚遣捎闷渌緞┐?，如二氧化氯、臭氧、紫外線輻射等，以減少有害物質(zhì)的生成。
各種消毒劑的優(yōu)缺點(diǎn)和適用條件見(jiàn)思維導(dǎo)圖。參考此圖，可以初步確定應(yīng)該使用的消毒劑。
二、消毒劑的種類(lèi)
常用的消毒劑有次氯酸類(lèi)、二氧化氯、臭氧、紫外線輻射等。次氯酸類(lèi)消毒劑有液氯、漂白粉、漂粉精、氯片、次氯酸鈉等形態(tài)，主要是通過(guò)HOCl起消毒作用。次氯酸類(lèi)消毒劑的弱點(diǎn)是容易和水中的有機(jī)物生成氯代烴，而氯代烴已被確認(rèn)為是對(duì)人體健康極為不利的，同時(shí)處理過(guò)的水會(huì)有一些令人不快的氣味。次氯酸類(lèi)消毒劑粉塵和放出的氯氣對(duì)人的呼吸道、眼睛及皮膚都有強(qiáng)烈的刺激作用，如果不慎濺入眼睛或觸及皮膚，要立即用大量清水沖洗。存放環(huán)境要陰涼、通風(fēng)和干燥，遠(yuǎn)離熱源和火種，不能與有機(jī)物、酸類(lèi)及還原劑共儲(chǔ)混運(yùn)，運(yùn)輸過(guò)程中要防止雨淋和日光曝曬，裝卸時(shí)動(dòng)作要輕，避免碰撞和滾動(dòng)。
次氯酸類(lèi)消毒劑消毒時(shí)往往發(fā)生的是取代反應(yīng)，這也是使用次氯酸類(lèi)消毒劑會(huì)產(chǎn)生氯代烴的根本原因，而臭氧和二氧化氯消毒時(shí)發(fā)生的是純氧化反應(yīng)，因而可以破壞有機(jī)物的結(jié)構(gòu)，在殺菌的同時(shí)還可以提高廢水的可生化性（BOD5/CODCr值），去除水中的部分CODCr。二氧化氯消毒與臭氧或紫外線消毒相比，前者一次性投資低，運(yùn)行費(fèi)用高（大約0.1元/m3）；后者一次性投資高，運(yùn)行費(fèi)用低（大約0.02元/m3）。
臭氧消毒和紫外線消毒可以在很短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到消毒的效果，經(jīng)過(guò)臭氧消毒和紫外線消毒的二沉池出水或回用水細(xì)菌總數(shù)和總大腸菌群等微生物指標(biāo)可以達(dá)到要求，但他們的缺點(diǎn)是瞬時(shí)反應(yīng)，無(wú)法保持效果，抵抗管道內(nèi)微生物的滋生和繁殖，因此在回用水系統(tǒng)使用這兩種方法消毒時(shí)，往往需要在其出水中再投加0.05～0.1mg/L二氧化氯或0.3～0.5mg/L的氯，以保持管網(wǎng)末梢有足夠的余氯量。
三、常用消毒劑的介紹
1、氯氣
1）氯的物化性質(zhì)是怎樣的？
氯在常壓下是黃綠色氣體，在0oC和一個(gè)大氣壓時(shí)的密度為3.2mg/mL，即約為空氣的2.5倍重，具有強(qiáng)烈的刺激性。一般采用電解食鹽水溶液的方法制取氯氣，然后將氯氣加壓冷卻制得液氯，液氯極易氣化，沸點(diǎn)是-34.5oC。加壓后的液氯成為黃綠色透明液體，1kg液氯氣化后體積可以變?yōu)?span>300L。氯性質(zhì)很活潑，能溶于水，溶解度隨水溫的升高而降低。氯是具有強(qiáng)烈刺激性的窒息氣體，對(duì)人的呼吸系統(tǒng)、眼部及皮膚都能產(chǎn)生傷害，空氣中最高允許濃度為1mL/m3。雖不自燃，但可以助燃，在日光下與其他易燃?xì)怏w混合時(shí)會(huì)發(fā)生燃燒和爆炸，可以和大多數(shù)物質(zhì)起反應(yīng)。
氯是一種強(qiáng)氧化劑，具有殺菌能力強(qiáng)、價(jià)格低廉、來(lái)源方便的優(yōu)點(diǎn)，是水處理行業(yè)應(yīng)用歷史最為悠久的消毒劑。氯消毒的機(jī)理是依靠水解生成的次氯酸HOCl向微生物的細(xì)胞壁內(nèi)擴(kuò)散，與細(xì)胞的蛋白質(zhì)反應(yīng)生成化學(xué)穩(wěn)定性極好的N-Cl鍵。另外，氯能氧化微生物的某些活性物質(zhì)，抑制并殺死微生物。
2）如何防止氯中毒？
雖然空氣中最高允許濃度為1mL/m3，但長(zhǎng)期在低于此值的環(huán)境中工作，也會(huì)導(dǎo)致慢性中毒，表現(xiàn)為患慢性支氣管炎、慢性胃腸炎、牙齦炎、口腔炎、皮膚搔癢癥等疾病。短時(shí)間暴露在高氯環(huán)境中，會(huì)導(dǎo)致急性中毒。輕度急性中毒表現(xiàn)為喉干胸悶、脈搏加快等癥狀，重度急性中毒表現(xiàn)為支氣管痙攣和水腫，純水設(shè)備甚至出現(xiàn)昏迷或休克。為防止出現(xiàn)氯中毒的措施可總結(jié)如下：
⑴經(jīng)常接觸氯氣的工作人員對(duì)氯味的敏感程度會(huì)有所降低，常常會(huì)在聞不到氯味的時(shí)候，人就已經(jīng)受到氯的傷害。因此操作人員的值班室要和加氯間分開(kāi)設(shè)置，并在加氯間安裝監(jiān)測(cè)及警報(bào)裝置，隨時(shí)對(duì)其中的氯濃度進(jìn)行檢測(cè)。
⑵加氯間要靠近加氯點(diǎn)，兩者間距不超過(guò)30m。加氯間建筑要堅(jiān)固防火、耐凍保溫、通風(fēng)良好、大門(mén)外開(kāi)，并與其他工作間嚴(yán)格分開(kāi)、沒(méi)有任何直接連通。由于氯比空氣重，因此當(dāng)氯氣在室內(nèi)泄漏后，會(huì)將空氣排擠出去，在封閉的室內(nèi)下部積聚并逐漸向上擴(kuò)散。所以加氯間的底部必須安裝強(qiáng)制排風(fēng)設(shè)施，進(jìn)氣孔要設(shè)在高處。
⑶加氯間門(mén)外要備用檢修工具、防毒面具和搶救器具等，照明和通風(fēng)設(shè)備的開(kāi)關(guān)也要設(shè)在室外，在進(jìn)入加氯間之前，先進(jìn)行通風(fēng)。通向加氯間的壓力水管必須保證不間斷供水，并保持水壓穩(wěn)定，同時(shí)還要有應(yīng)對(duì)突然停水的措施。加氯間內(nèi)要設(shè)置堿液池，并定時(shí)檢驗(yàn)，保證堿液隨時(shí)有效。當(dāng)發(fā)現(xiàn)氯瓶有嚴(yán)重泄漏時(shí)，戴好防毒面具，然后將氯瓶迅速移入堿液池中。
⑷當(dāng)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)有人急性氯中毒后，要設(shè)法迅速將中毒者轉(zhuǎn)移到具有新鮮空氣的地方，對(duì)呼吸困難者，應(yīng)當(dāng)讓其吸氧，嚴(yán)禁進(jìn)行人工呼吸，可以用2%的碳酸氫鈉溶液為其洗眼、鼻、口等部位，還可以讓其吸入霧化的5%碳酸氫鈉溶液。
3）使用液氯瓶時(shí)的注意事項(xiàng)有哪些？
液氯是目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最廣的消毒劑，除消毒外還有氧化作用。液氯通常在鋼瓶中貯存和運(yùn)輸，使用時(shí)，液氯轉(zhuǎn)變成氯氣加入水中。
⑴氯瓶?jī)?nèi)壓力一般為0.6～0.8MPa，所以不能在太陽(yáng)下曝曬或靠近爐火或其他高溫?zé)嵩?，以免氣化時(shí)壓力過(guò)高發(fā)生爆炸。液氯和干燥的氯氣對(duì)銅、鐵和鋼等金屬?zèng)]有腐蝕性，但遇水或受潮時(shí)，化學(xué)活性增強(qiáng)，能腐蝕大多數(shù)金屬。因此貯氯鋼瓶必須保持0.05～0.1MPa的余壓，不能全部用空，以免進(jìn)水。
⑵液氯變成氯氣要吸收熱量，1kg液氯變成1kg氯氣約需要289kJ熱量。在氣溫較低時(shí)，氯瓶從空氣中吸收的熱量有限，液氯氣化的數(shù)量受到限制時(shí)，需要對(duì)氯瓶進(jìn)行加熱。但切不可用明火、蒸汽直接加熱氯瓶，也不宜使氯瓶溫度升高太多或太快，一般可使用15～25oC的溫水連續(xù)淋灑氯瓶的方法對(duì)氯瓶加溫。
⑶要經(jīng)常用10%氨水檢查加氯機(jī)與氯瓶的連接處是否泄漏，如果發(fā)現(xiàn)加氯機(jī)的氯氣管出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，切不可用水沖洗，可以用鋼絲疏通，再用打氣筒或壓縮空氣將雜物吹掉。⑷開(kāi)啟前要檢查氯瓶的放置位置是否正確，一定要保證出口朝上，即放出來(lái)的是氯氣而不是液氯。開(kāi)氯瓶總閥時(shí)，要先緩慢開(kāi)半圈，隨即用10%氨水檢查是否漏氣，一切正常后再逐漸打開(kāi)。如果閥門(mén)難以開(kāi)啟，不能用榔頭敲擊，也不能長(zhǎng)板手硬扳，以防將閥桿擰斷。
2、次氯酸鈉
固態(tài)次氯酸鈉NaClO為白色粉末，具有刺激性氣味，在空氣中極不穩(wěn)定，受熱后迅速分解。商品固態(tài)次氯酸鈉的有效氯一般為10%～12%，常用制備方法是液堿氯化法，即在30%以下的氫氧化鈉溶液中通入氯氣進(jìn)行反應(yīng)。商品固態(tài)次氯酸鈉使用方便，但消毒效果比氯差，費(fèi)用也高于氯消毒。
由于次氯酸鈉容易因陽(yáng)光、溫度的作用而分解，一般用次氯酸鈉發(fā)生器就地制備后立即投加。利用鈦陽(yáng)極電解食鹽水(沿海地區(qū)可用海水作為鹽溶液)，得到的次氯酸鈉溶液是淡黃色透明液體，含有效氯6g/L～11g/L。一般每生產(chǎn)1kg有效氯，食鹽消耗量約3～4.5kg，耗電量5～10kWh，通常其消耗比使用漂白粉消毒還要低。
次氯酸鈉固體或溶液都不宜久存，而且必須在避光低溫環(huán)境下存放。電解生產(chǎn)次氯酸鈉溶液最好是使用多少，隨時(shí)生產(chǎn)多少。氣溫低于30oC時(shí)，每天損失有效氯0.1～0.15mg/L，如果氣溫超過(guò)30oC，每天損失有效氯可達(dá)0.3～0.7mg/L。因此，如果為了具有一定儲(chǔ)備量以備用，一般夏天儲(chǔ)存時(shí)間不超過(guò)一天，冬天不超過(guò)7d。
3、漂白粉
漂白粉CaCl2?Ca(OCl)2?2H2O為白色粉末，有氯的氣味，含有效氯20%～25%。漂白粉易吸潮，性質(zhì)極不穩(wěn)定，日光照射、受熱均能使其變質(zhì)而降低有效氯成分。與有機(jī)物、易燃液體混合能發(fā)熱自燃，受高熱會(huì)發(fā)生爆炸。氯片是用漂粉精3Ca(OCl)2?2Ca(OH)2?2H2O加工成的片劑，含有效氯60%～70%。氯片和漂粉精穩(wěn)定性比漂白粉高，可以在常溫下儲(chǔ)存200d以上不分解。兩者的消毒作用與氯相同，以有效氯計(jì)的加氯量、接觸時(shí)間等參數(shù)可以參照液氯。
使用漂白粉作消毒劑，需配成溶液加注，而且一般需設(shè)混合池。每包50kg的漂白粉先加400～500kg水?dāng)嚢璩?span>10%～15%溶液，再加水調(diào)成1%～2%濃度的溶液?；旌铣赝ǔＳ懈舭迨脚c鼓風(fēng)式兩種。用氯片消毒時(shí)，廢水流入特制的氯片消毒器，浸潤(rùn)溶解氯片，并與之混合，然后再進(jìn)接觸池。
4、二氧化氯
1）二氧化氯的物化性質(zhì)是怎樣的？
二氧化氯（ClO2）是一種黃綠色氣體，性質(zhì)極不穩(wěn)定，與氯一樣的刺激性氣味，毒性比氯要大，相對(duì)密度為2.4。二氧化氯在常溫下即能壓縮成液體，并很容易揮發(fā)。二氧化氯很容易爆炸，溫度升高、暴露在光線下或與某些有機(jī)物接觸摩擦，都可能發(fā)生爆炸，而且液體二氧化氯比氣體二氧化氯更易爆炸。在空氣中的體積濃度超過(guò)10%時(shí)或水中二氧化氯濃度超過(guò)30%就會(huì)發(fā)生爆炸。二氧化氯易溶于水，在水中的溶解度是氯的5倍，但ClO2不和水起化學(xué)反應(yīng)，在水中極易揮發(fā)，在光線照射下容易發(fā)生光化學(xué)分解。貯存在敞開(kāi)容器中的ClO2水溶液，ClO2含量會(huì)下降很快。因此，二氧化氯不宜貯存，最好現(xiàn)場(chǎng)制取和使用。
市場(chǎng)上銷(xiāo)售的商品穩(wěn)定二氧化氯溶液，多為無(wú)色或略帶黃綠色透明液體，二氧化氯含量一般在2%左右，而且要加入一定量的特制穩(wěn)定劑（如碳酸鈉、硼酸鈉及過(guò)氯化物的水溶液或二乙烯三胺五亞甲基膦酸等），但運(yùn)輸和儲(chǔ)存時(shí)仍要注意避開(kāi)高溫和強(qiáng)光。因此，采用二氧化氯消毒時(shí)，最好在現(xiàn)場(chǎng)邊生產(chǎn)邊使用。二氧化氯殺菌后生成無(wú)毒物質(zhì)，對(duì)環(huán)境水體沒(méi)有污染。
2）使用二氧化氯時(shí)的注意事項(xiàng)有哪些？
⑴在水處理中，二氧化氯的投加量一般為0.1～1.5mg/L，具體投加量隨原水性質(zhì)和投加用途而定。當(dāng)僅作為消毒劑時(shí)，投加范圍是0.1～1.3mg/L；當(dāng)兼用作除嗅劑時(shí)，投加范圍是0.6～1.3mg/L；當(dāng)兼用作氧化劑去除鐵、錳和有機(jī)物時(shí)，投加范圍是1～1.5mg/L。
⑵二氧化氯是一種強(qiáng)氧化劑，其輸送和存儲(chǔ)都要使用防腐蝕、抗氧化的惰性材料，要避免與還原劑接觸，以免引起爆炸。
⑶采用現(xiàn)場(chǎng)制備二氧化氯的方法時(shí)，要防止二氧化氯在空氣中的積聚濃度過(guò)高而引起爆炸，一般要配備收集和中和二氧化氯制取過(guò)程中析出或泄漏氣體的措施。
⑷在工作區(qū)和成品儲(chǔ)藏室內(nèi)，要有通風(fēng)裝置和監(jiān)測(cè)及警報(bào)裝置，門(mén)外配備防護(hù)用品。
⑸穩(wěn)定二氧化氯溶液本身沒(méi)有毒性，活化后才能釋放出二氧化氯，因此活化時(shí)要控制好反應(yīng)強(qiáng)度，以免產(chǎn)生的二氧化氯在空氣中的積聚濃度過(guò)高而引起爆炸。
⑹二氧化氯溶液要采用深色塑料桶密閉包裝，儲(chǔ)存于陰涼通風(fēng)處，避免陽(yáng)光直射和與空氣接觸，運(yùn)輸時(shí)要注意避開(kāi)高溫和強(qiáng)光環(huán)境，并盡量平穩(wěn)。
3）二氧化氯的制備方法有哪些？
二氧化氯的制備方法有很多種，在水處理行業(yè)中，一般用氯、鹽酸或稀硫酸與亞氯酸鈉或氯酸鈉反應(yīng)的辦法生產(chǎn)，還有使用次氯酸鈉酸化后與亞氯酸鈉合成二氧化氯的。反應(yīng)式分別如下：
2NaClO3+2NaCl+2H2SO4→2ClO2+Cl2+2Na2SO4+2H2O
Cl2+2NaClO2→2ClO2+2NaCl
5NaClO2+4HCl→4ClO2+5NaCl+2H2O
10NaClO2+5H2SO4→8ClO2+5Na2SO4+4H2O+2HCl
NaClO+2HCl+2NaClO2→2ClO2+3NaCl+H2O
使用氯和亞氯酸鈉合成二氧化氯時(shí)，先調(diào)制pH﹤2.5的氯水溶液，再和一定量的10%亞氯酸鈉溶液一起進(jìn)入反應(yīng)室，在反應(yīng)室中充分混合和反應(yīng)，生成二氧化氯。理論上，每10g亞氯酸鈉加3.9g氯，可生成7.5g二氧化氯。純水設(shè)備為了防止未起反應(yīng)的亞氯酸鈉被帶入水中，通常要加入比理論值多的過(guò)量氯。
其他方法與上述方法的操作基本類(lèi)似，為保證反應(yīng)過(guò)程的安全性，酸和氯酸鈉或次氯酸鈉都配成水溶液，也都是要加入過(guò)量的酸，以提高氯酸鈉或次氯酸鈉的轉(zhuǎn)化率。生成的ClO2溶液可按照合適的投加量直接加到水中進(jìn)行消毒。
國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上有許多使用電解法生產(chǎn)二氧化氯的設(shè)備，但實(shí)際上，這些設(shè)備制造的所謂二氧化氯至多是二氧化氯和氯的復(fù)合物，不可能徹底解決氯類(lèi)消毒劑會(huì)產(chǎn)生氯代烴的問(wèn)題，而且已經(jīng)有使用復(fù)合二氧化氯時(shí)發(fā)生爆炸的事例。
5、臭氧
1）臭氧的物化性質(zhì)是怎樣的？
人類(lèi)發(fā)現(xiàn)臭氧已經(jīng)有一百年的歷史。在距離地球表面15～25公里的高空，因受太陽(yáng)紫外線照射的緣故，形成了包圍在地球外圍空間的臭氧層，這厚厚的臭氧層正是人類(lèi)賴以生存的保護(hù)傘。
臭氧分子式為O3，是氧的同素異構(gòu)體，又名三原子氧，因其類(lèi)似魚(yú)腥味的臭味而得名，雷電后的腥臭味即是電擊產(chǎn)生臭氧而使空氣具有的氣味。在常溫常壓下，較低濃度的臭氧是無(wú)色氣體，當(dāng)濃度達(dá)到15%時(shí)，呈現(xiàn)出淡藍(lán)色。臭氧的沸點(diǎn)是-112oC，密度是2.144g/m3，是氧的1.65倍?？扇嘉镌诔粞踔腥紵仍谘鯕庵腥紵用土?，可獲得更高的溫度。
臭氧在水中的溶解度較高，在同樣條件下是純氧的10倍。臭氧分子結(jié)構(gòu)極不穩(wěn)定，容易分解成氧氣，而且臭氧在水中比在空氣中更容易自行分解。臭氧在空氣中的半衰期一般為20～50分鐘，一般隨溫度與濕度的增高而加快。臭氧在水中半衰期約為35分鐘，隨水質(zhì)與水溫的不同而有所變化。臭氧在水溶液中的穩(wěn)定性受水中所含雜質(zhì)的影響較大，特別是有金屬離子存在時(shí)，臭氧可迅速分解為氧氣。
2）臭氧在水處理中的應(yīng)用有哪些？
臭氧和氯的氧化還原電位分別是2.07V和1.36V，因此，臭氧的氧化性僅次于羥基自由基?OH和氟，是一種比氯性質(zhì)更強(qiáng)烈的氧化劑和殺生劑，在水處理中的可以作為氧化劑或消毒劑。
作為消毒劑消毒時(shí)，其殺菌和除病毒效果較好，而且接觸時(shí)間較短。比如臭氧達(dá)到某種消毒效果要求投加量與接觸時(shí)間的乘積是5的話，要達(dá)到同樣效果，氯的投加量與接觸時(shí)間的乘積是1440。臭氧消毒的最大特點(diǎn)是當(dāng)水中含有有機(jī)物時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生氯消毒時(shí)容易生成的有機(jī)氯化物一類(lèi)有毒物質(zhì)。而且由于臭氧的氧化力極強(qiáng)，不但可以殺菌，還可以除去水中的色味等有機(jī)物，即同時(shí)具有殺菌、除臭、去色、除酚等多種作用。由于其分解快而沒(méi)有殘留物質(zhì)存在，因此特別適用于對(duì)微污染地表水為水源的飲用水消毒和污水深度處理出水的消毒。
利用臭氧的強(qiáng)氧化性，可以將污水中的Fe2+、Mn2+等金屬離子氧化到較高或最高氧化態(tài)，再加堿形成更難溶的氫氧化物沉淀從水中除去。當(dāng)廢水中含有氰化物、硫化物、亞硝酸鹽等有毒還原性無(wú)機(jī)物時(shí)，可以使用臭氧氧化的方法，將其氧化為CO2、N2O、SO42-、NO3-等無(wú)毒或毒性較小的物質(zhì)。
與有機(jī)物反應(yīng)時(shí)，臭氧的氧化作用可導(dǎo)致不飽和的有機(jī)分子的破裂而發(fā)生臭氧分解。即臭氧分子在極性有機(jī)分子原來(lái)的雙鍵位置上發(fā)生反應(yīng)，把其分子分裂為兩個(gè)羧酸類(lèi)分子。臭氧化物的自發(fā)性分裂產(chǎn)生一個(gè)羧基化合物和帶有酸性和堿性基團(tuán)的兩性離子，后者是不穩(wěn)定的，可分解成酸和醛。因此，在廢水處理領(lǐng)域，已開(kāi)始廣泛利用臭氧的這一性質(zhì)對(duì)一些難以生物降解的有機(jī)廢水進(jìn)行處理，作為二級(jí)生物處理的預(yù)處理。紫外/臭氧光化學(xué)系統(tǒng)能促進(jìn)臭氧分解產(chǎn)生氧化能力更強(qiáng)的?OH自由基，從而提高臭氧的氧化速率和效率，實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)物徹底的礦化處理。比如這樣的系統(tǒng)對(duì)含二甲苯廢水進(jìn)行處理時(shí)，可以將二甲苯徹底氧化成無(wú)毒的水及二氧化碳。
3）使用臭氧時(shí)的注意事項(xiàng)有哪些？
⑴臭氧是一種有毒氣體，對(duì)人體眼和呼吸器官有強(qiáng)烈的刺激作用，正常大氣中的臭氧的體積比濃度是(1～4)×10-8m3/m3，當(dāng)空氣中臭氧體積比濃度達(dá)到(1～10)×10-6m3/m3時(shí)，就會(huì)使人出現(xiàn)頭痛、惡心等癥狀?！豆I(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》GBZ1—2002規(guī)定車(chē)間空氣中O3的最高允許濃度為0.3mg/m3。
⑵臭氧極不穩(wěn)定，在常溫常壓下容易自行分解成為氧氣并放出熱量。在空氣中，臭氧的分解速度與溫度和其濃度有關(guān)，溫度越高，分解越快，濃度越高，分解越快。臭氧在水中的分解速度比在空氣中的分解速度要快得多，水中的羥離子對(duì)其分解有強(qiáng)烈的催化作用，所以pH值越高，臭氧分解越快。因此不能貯存和運(yùn)輸，必須在使用現(xiàn)場(chǎng)制備。
⑶臭氧具有強(qiáng)烈的腐蝕性，除鉑、金、銥、氟以外，臭氧幾乎可與元素周期表中的所有元素反應(yīng)。因此凡與其接觸的容器、管道、擴(kuò)散器均要采用不繡鋼、陶瓷、聚氯乙烯塑料等耐腐蝕材料或作防腐處理。
⑷臭氧在水中的溶解度只有10mg/L，因此通入污水中的臭氧往往不能被全部利用。為了提高臭氧的利用率，接觸反應(yīng)池最好建成水深5～6m的深水池，或建成封閉的多格串聯(lián)式接觸池，并設(shè)置管式或板式微孔擴(kuò)散器散布臭氧。
4）臭氧的制備方法有哪些？
臭氧的制備方法有化學(xué)法、電解法、紫外線法、輻照法和無(wú)聲放電法等。水處理中應(yīng)用的多是無(wú)聲放電法，其生產(chǎn)臭氧的原理是在兩平行高壓電極之間隔以一層介電體(又稱(chēng)誘電體，通常是特種玻璃材料)并保持一定的放電間隙；通入15000～17500V高壓交流電后，在放電間隙形成均勻的藍(lán)紫色電暈放電，經(jīng)過(guò)凈化和干燥的空氣或氧氣通過(guò)放電間隙，氧分子受高能電子激發(fā)獲得能量，純水設(shè)備并相互發(fā)生碰撞聚合形成臭氧分子。生產(chǎn)1kg臭氧耗電約20～30kW。
臭氧由臭氧發(fā)生器制取，一般以空氣或氧氣為原料，空氣中含有的蒸氣和灰塵都會(huì)形成弧電損壞電極和降低臭氧產(chǎn)量，所以進(jìn)入臭氧發(fā)生器的空氣必須預(yù)先經(jīng)過(guò)凈化和干燥。利用氧氣作為制造臭氧的原料時(shí)，并不是純氧效果最好，一般氧氣濃度在92%～99%臭氧產(chǎn)率最高，這可能是因?yàn)槠渲械碾s質(zhì)起到了催化劑的作用。利用氧氣為原料的臭氧發(fā)生器，國(guó)外單機(jī)發(fā)生量已可達(dá)250kg/h，這為大規(guī)模利用臭氧消毒打下了良好的基礎(chǔ)。
為了提高臭氧的溶水效果，一般使用水深較大（5～6m）的接觸池，而且應(yīng)使臭氧以微氣泡形式，在水中迅速混合和擴(kuò)散。常用臭氧加注方法有靜態(tài)混合器、文丘里管和微孔曝氣等形式，這一過(guò)程要在接觸池內(nèi)完成，接觸時(shí)間通常只要數(shù)分鐘，結(jié)合不同的水質(zhì)，臭氧的投加量一般為1～5mg/L之間。為此，臭氧氧化工藝主要包括空氣凈化干燥裝置、臭氧發(fā)生器以及水-臭氧的接觸池。
6、紫外線
1）紫外線的殺菌原理
紫外線殺菌就是通過(guò)紫外線的照射，破壞及改變微生物的DNA（脫氧核糖核酸）結(jié)構(gòu)，使細(xì)菌當(dāng)即死亡或不能繁殖后代，達(dá)到殺菌的目的。真正具有殺菌作用的是UVC紫外線，因?yàn)椋?span>C波段紫外線很易被生物體的DNA吸收，尤以253.7nm左右的紫外線最佳。
紫外線殺菌燈的發(fā)光譜線主要有254nm和185nm兩條。254nm紫外線通過(guò)照射微生物的DNA來(lái)殺滅細(xì)菌，185nm紫外線可將空氣中的O2變成O3(臭氧)，臭氧具有強(qiáng)氧化作用，可有效地殺滅細(xì)菌，臭氧的彌散性恰好可彌補(bǔ)由于紫外線只沿直線傳播、消毒有死角的缺點(diǎn)。
紫外線殺菌屬于純物理消毒方法，具有簡(jiǎn)單便捷、廣譜高效、無(wú)二次污染、便于管理和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，隨著各種新型設(shè)計(jì)的紫外線燈管的推出，紫外線殺菌的應(yīng)用范圍也不斷在擴(kuò)大。
2）紫外線殺菌燈的結(jié)構(gòu)
紫外線殺菌燈（UV燈）實(shí)際上是屬于一種低壓汞燈，和普通日光燈一樣，利用低壓汞蒸汽（<10-2Pa）被激發(fā)后發(fā)射紫外線。不同的是日光燈的燈管采用的是普通玻璃，254nm紫外線不能透出來(lái)，只能被燈管內(nèi)壁的熒光粉吸收后激發(fā)出可見(jiàn)光。如果改變熒光粉的成分和比例，它就可以發(fā)出我們通常所見(jiàn)的不同顏色的光。一般殺菌燈的燈管都采用石英玻璃制作，因?yàn)槭⒉Ａ?duì)紫外線各波段都有很高的透過(guò)率，達(dá)80%～90%，是做殺菌燈的最佳材料。
殺菌燈有熱陰極低壓汞蒸氣放電燈、冷陰極低壓汞蒸氣放電燈等幾種結(jié)構(gòu)，可按外型和功率分為多種類(lèi)型。
石英玻璃與普通玻璃在性能上有很大的差別，主要是熱膨脹系數(shù)不同，一般不能封接鋁蓋燈頭，所以殺菌燈的燈頭材質(zhì)多采用膠木、塑料或陶瓷。3、紫外線殺菌燈的燈管
因成本關(guān)系與用途不同，也有用紫外線穿透率＜50%的高硼砂玻璃管代替石英玻璃的。高硼玻璃的生產(chǎn)工藝與節(jié)能燈一樣，因此成本很低，但它在性能上遠(yuǎn)比不上石英殺菌燈，其殺菌效果有相當(dāng)大的差異。
高硼燈管的紫外光強(qiáng)度很容易衰減，點(diǎn)燈數(shù)百小時(shí)后紫外線強(qiáng)度就大幅下降到初始時(shí)的50%～70%。而石英燈管在點(diǎn)燃2000～3000小時(shí)后，紫外線強(qiáng)度只減到初始時(shí)的80%～70%，光衰程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于高硼燈。還一種透紫外光較高的普通玻璃，比高硼玻璃要高得多，比石英玻璃略低。但光衰比石英殺菌燈大，并且不能產(chǎn)生臭氧。菲利浦生產(chǎn)的一種殺菌燈上的燈管就使用這種玻璃制作。
四、紫外線殺菌燈的種類(lèi)
紫外線殺菌燈的發(fā)光譜線主要有254nm和185nm兩條。254nm紫外線通過(guò)照射微生物的DNA來(lái)殺滅細(xì)菌，185nm紫外線可將空氣中的O2變成O3(臭氧)，臭氧具有強(qiáng)氧化作用，可有效地殺滅細(xì)菌，臭氧的彌散性恰好可彌補(bǔ)由于紫外線只沿直線傳播、消毒有死角的缺點(diǎn)。
石英玻璃在煉制的時(shí)候，如果添加足夠數(shù)量的鈦（Ti）元素，就能使透過(guò)它的紫外線在200nm以下發(fā)生截止，而對(duì)254nm紫外線透過(guò)基本無(wú)影響。純水設(shè)備適當(dāng)控制鈦元素的添加量，就可有效的控制185nm紫外線的逸出量。根據(jù)這一特點(diǎn)，我們可以制作低臭氧(無(wú)臭氧)、臭氧、高臭氧等三種紫外線殺菌燈管。
五、紫外線殺菌燈的應(yīng)用
1)每一種微生物都有其特定紫外線殺滅、死亡劑量標(biāo)準(zhǔn)，其劑量是照射強(qiáng)度與照射時(shí)間的乘積（殺菌劑量＝照射強(qiáng)度·照射時(shí)間/K=I·t)，即，紫外線的照射劑量則取決于紫外線的強(qiáng)度大小以及照射時(shí)間的長(zhǎng)短，高強(qiáng)度短時(shí)間與低強(qiáng)度長(zhǎng)時(shí)間之照射其效果是相同的。
2)石英燈管使用一段時(shí)間后會(huì)逐漸老化，紫外線照射強(qiáng)度會(huì)發(fā)生衰退，為達(dá)到徹底消毒的效果，應(yīng)定期檢查測(cè)石英燈的照射強(qiáng)度，發(fā)現(xiàn)強(qiáng)度不夠時(shí)應(yīng)立即更換。
3)紫外線只能沿直線傳播，穿透能力弱，任何紙片、鉛玻璃、塑料都會(huì)大幅降低照射強(qiáng)度。因此消毒時(shí)盡量應(yīng)使消毒部位充分暴露于紫外線下，定期擦拭燈管，以免影響紫外線穿透率及照射強(qiáng)度。
4)紫外線對(duì)人體的的皮膚能產(chǎn)生很大的傷害性，不要在有人的場(chǎng)所使用UV燈，更不要用眼睛直視點(diǎn)燃的燈管，由于短波紫外線不能透過(guò)普通玻璃，所以戴眼鏡可避免眼睛受傷害。
5)在有人員活動(dòng)的場(chǎng)所，一般不能使用臭氧燈管，因?yàn)槌粞鯐?huì)促進(jìn)人體的血紅蛋白凝結(jié)，造成人體供氧不足，發(fā)生頭暈、惡心的感覺(jué)，影響身體健康，特別在臭氧濃度達(dá)到＞0.3ppm(mg/m2)時(shí)，將會(huì)對(duì)人體造成嚴(yán)重的傷害。
6)低壓放電燈中之紫藍(lán)色光芒為汞蒸氣壓，雖然汞蒸氣壓的強(qiáng)度與紫外線仍然有其關(guān)聯(lián)性，但是并不直接代表紫外線之強(qiáng)度，這也就是說(shuō)，紫外線的強(qiáng)度無(wú)法用肉眼來(lái)判定。
7)燈具加反光罩可以保證紫外線能量的集中純水設(shè)備，另外可以避免給工作人員造成損傷。反光罩一定要用對(duì)253.7nm紫外線材料吸引少反射多的材料制作，表面氧化拋光處理過(guò)的鋁對(duì)短波紫外線的反射系數(shù)最大，所以一般紫外線燈具的反光系統(tǒng)均用鋁材制成。純水設(shè)備，合肥純水設(shè)備
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