專利名稱：短時(shí)游離氯后轉(zhuǎn)氯胺的順序水處理消毒方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種短時(shí)游離氯后轉(zhuǎn)氯胺的順序水處理消毒方法，尤其是涉及一種飲用水短時(shí)游離氯后轉(zhuǎn)氯胺的順序水處理消毒方法，屬于水處理中的消毒技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前飲用水處理領(lǐng)域中常用的消毒工藝包括游離氯、氯胺、二氧化氯、臭氧和紫外消毒工藝等。
1.氯消毒是目前使用最多的消毒工藝，技術(shù)成熟；具有滅活微生物高效迅速的優(yōu)點(diǎn)；費(fèi)用較低。缺點(diǎn)是氯代消毒副產(chǎn)物(如三鹵甲烷、鹵乙酸等)生產(chǎn)量大，對人體有“三致”效應(yīng)的危險(xiǎn)；衰減速度較快，無法有效維持管網(wǎng)末梢余氯。如附圖1所示。
2.氯胺消毒的優(yōu)點(diǎn)是消毒副產(chǎn)物生產(chǎn)量小；在水中衰減慢，可以維持管網(wǎng)中長效的消毒效果，但滅活微生物速度較慢。
3.二氧化氯消毒，其優(yōu)點(diǎn)是滅活微生物迅速；氯代消毒副產(chǎn)物生產(chǎn)量低。但二氧化氯只能現(xiàn)場制備，產(chǎn)量有限，不適合大規(guī)模水廠使用；相對氯消毒成本較高；會(huì)生成對人體有致癌作用的副產(chǎn)物——亞氯酸鹽(ClO2-)。
4.臭氧消毒法滅活微生物最為迅速；不生成氯代消毒副產(chǎn)物。但缺點(diǎn)是只能現(xiàn)場制備，設(shè)備和操作復(fù)雜，成本高；衰減速度很快，不能產(chǎn)生剩余消毒劑保護(hù)；在含溴離子的水中會(huì)生成對人體有致癌作用的溴酸鹽(BrO3-)。
5.紫外消毒法不產(chǎn)生消毒副產(chǎn)物；滅活微生物迅速。但設(shè)備較復(fù)雜，成本較高；無法維持剩余消毒劑保護(hù)。
6.其他消毒工藝目前部分水廠采用了清水池前加氯，清水池出水加氨轉(zhuǎn)為氯胺的消毒工藝，如附圖2所示。該工藝中加氨的目的是為了維持管網(wǎng)中的剩余消毒劑含量，而不是為了控制消毒副產(chǎn)物的生成，同時(shí)在清水池停留時(shí)間內(nèi)(一般為120min以上)，氯消毒會(huì)生成大量的消毒副產(chǎn)物，達(dá)不到控制副產(chǎn)物生成的目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種短時(shí)游離氯后轉(zhuǎn)氯胺的順序水處理消毒方法，經(jīng)濟(jì)、安全、高效的實(shí)現(xiàn)水中微生物和消毒副產(chǎn)物的雙重控制，以解決目前的消毒工藝無法兼顧消毒效果、剩余消毒劑保護(hù)、消毒副產(chǎn)物生成控制以及經(jīng)濟(jì)性、可操作性的不足。
本發(fā)明提出的短時(shí)游離氯后轉(zhuǎn)氯胺的順序水處理消毒方法，其特征在于該方法是在水處理構(gòu)筑物內(nèi)短時(shí)加氯后加氨轉(zhuǎn)為氯胺的消毒方法，所述方法在水廠消毒工藝中，先加入氯進(jìn)行游離氯消毒，在5～30分鐘的接觸時(shí)間后再向水中加入氨，把水中的游離氯轉(zhuǎn)化為氯胺，繼續(xù)進(jìn)行氯胺消毒，根據(jù)水質(zhì)選擇適當(dāng)?shù)募勇攘?、游離氯消毒時(shí)間和適當(dāng)比例的氨；清水池采用特殊的構(gòu)造以滿足調(diào)整短時(shí)游離氯消毒接觸時(shí)間的要求在上述短時(shí)游離氯后轉(zhuǎn)氯胺的順序水處理消毒方法中，所述方法是在清水池入口前設(shè)加氯點(diǎn)，在清水池中設(shè)多個(gè)加氨管，分別對應(yīng)于不同的短時(shí)游離氯消毒時(shí)間，運(yùn)行中根據(jù)水質(zhì)情況選擇其中一個(gè)加氨管來加氨，清水池中設(shè)置導(dǎo)流墻以形成推流式流態(tài)，并滿足加氨后的混合要求。
在上述短時(shí)游離氯后轉(zhuǎn)氯胺的順序水處理消毒方法中，所述短時(shí)游離氯消毒時(shí)間為5～30min，氯氨比為4∶1，清水池接觸時(shí)間后(一般大于120min)出水余氯保持在1.0～1.5mg/L，以滿足城市大型供水管網(wǎng)中保持剩余余氯的要求。
本發(fā)明提出的短時(shí)游離氯后轉(zhuǎn)氯胺的順序水處理消毒方法，具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)可經(jīng)濟(jì)、安全、高效的實(shí)現(xiàn)水中微生物和消毒副產(chǎn)物的雙重控制；(2)游離氯在較短時(shí)間內(nèi)就可以迅速滅活水中絕大部分微生物，同時(shí)因接觸時(shí)間較短不會(huì)產(chǎn)生太多的消毒副產(chǎn)物；(3)因氯胺生成氯代消毒副產(chǎn)物的反應(yīng)活性遠(yuǎn)低于游離氯，游離氯轉(zhuǎn)為氯胺后水中消毒副產(chǎn)物的生成速率大大降低，副產(chǎn)物生產(chǎn)量得到有效控制；(4)氯胺的穩(wěn)定性比游離氯強(qiáng)，轉(zhuǎn)為氯胺有利于在管網(wǎng)中保持充足的剩余消毒劑保護(hù)，維持管網(wǎng)末梢余氯要求，特別適用于較大供水管網(wǎng)；(5)可根據(jù)水質(zhì)特點(diǎn)靈活選擇短時(shí)游離氯消毒時(shí)間和氯氨比，經(jīng)濟(jì)高效的實(shí)現(xiàn)最佳消毒效果；(6)設(shè)備、操作簡單，運(yùn)行成本不高，便于傳統(tǒng)加氯消毒工藝改造。
本發(fā)明的運(yùn)行效果實(shí)驗(yàn)室和中試研究表明，該工藝可以經(jīng)濟(jì)、安全、高效的實(shí)現(xiàn)微生物和消毒副產(chǎn)物的雙重控制。
實(shí)驗(yàn)室配水試驗(yàn)表明，分別采用5、10、15min短時(shí)游離氯消毒后再轉(zhuǎn)為氯胺消毒，累計(jì)120min后對大腸桿菌的滅活率均在99.99％以上。同時(shí)對消毒副產(chǎn)物前體物配水的消毒數(shù)據(jù)表明主要消毒副產(chǎn)物(三鹵甲烷和鹵乙酸)的生成量比單純游離氯消毒降低了50％以上。
在某水廠的中試現(xiàn)場試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，短時(shí)游離氯后轉(zhuǎn)氯胺的順序消毒工藝對細(xì)菌總數(shù)、總大腸菌群和病毒的消毒效果與傳統(tǒng)的氯消毒相當(dāng)，三鹵甲烷、鹵乙酸的生成量減少了50％以上，同時(shí)消毒劑投加量明顯少于氯消毒，消毒成本大致相同。
本發(fā)明提供的方法適宜于源水氨氮濃度較低的飲用水消毒凈化處理。


圖1為傳統(tǒng)的氯消毒工藝流程圖。
圖2為現(xiàn)有技術(shù)清水池前加氯后加氨消毒工藝流程圖。
圖3為本發(fā)明短時(shí)游離氯后轉(zhuǎn)氯胺的順序消毒工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明技術(shù)方案做進(jìn)一步說明本發(fā)明在水廠消毒工藝中，先加入氯進(jìn)行游離氯消毒，在適當(dāng)?shù)慕佑|時(shí)間(一般小于30min，短于常規(guī)的氯消毒接觸時(shí)間)后再向水中加入氨，把水中的游離氯轉(zhuǎn)化為氯胺，繼續(xù)進(jìn)行氯胺消毒。根據(jù)水質(zhì)的不同(如水溫、pH、細(xì)菌學(xué)指標(biāo)、消毒副產(chǎn)物前體物濃度或有機(jī)物含量)，選擇適當(dāng)?shù)募勇攘?、游離氯消毒時(shí)間和適當(dāng)比例的氨。清水池采用特殊的構(gòu)造以滿足調(diào)整短時(shí)游離氯消毒接觸時(shí)間的要求。參見附圖3。
天津市自來水公司某水廠改造中采用短時(shí)游離氯后轉(zhuǎn)氯胺的順序消毒工藝。清水池入口前設(shè)加氯點(diǎn)。在清水池中設(shè)多個(gè)加氨管，分別對應(yīng)于不同的短時(shí)游離氯消毒時(shí)間，運(yùn)行中根據(jù)水質(zhì)情況選擇其中一個(gè)加氨管來加氨。清水池中設(shè)置導(dǎo)流墻以形成推流式流態(tài)，并滿足加氨后的混合要求。
根據(jù)耗氯量試驗(yàn)，選擇加氯量2.5mg/L，短時(shí)游離氯消毒時(shí)間10min(此時(shí)余氯約為2.0mg/L)，加氨量0.5mg/L，水廠出水余氯為1.0～1.5mg/L。
作為對照的傳統(tǒng)氯消毒工藝投氯量為3.5mg/L，水廠出水余氯為1.0～1.5mg/L。
在保持出水余氯基本一致且滿足水廠余氯要求時(shí)，兩種消毒工藝對細(xì)菌總數(shù)、總大腸菌群的控制效果相當(dāng)。120min總大腸菌群均無檢出，細(xì)菌總數(shù)均小于10CFU/mL，短時(shí)游離氯后轉(zhuǎn)氯胺的順序消毒工藝略好于單純游離氯消毒，遠(yuǎn)低于國標(biāo)中100CFU/mL的要求。
同步監(jiān)測消毒副產(chǎn)物濃度的數(shù)據(jù)表明，加氯消毒生成總?cè)u甲烷(TTHMs)80.37μg/L，采用短時(shí)游離氯后轉(zhuǎn)氯胺的順序消毒工藝產(chǎn)生TTHMs 18.51μg/L，比加氯消毒減少77.0％；其中三氯甲烷分別為11.7μg/L和4.26μg/L，后者比前者降低了63.6％。
加氯消毒生成五種鹵乙酸(HAA5)總濃度為42.06μg/L，采用短時(shí)游離氯后轉(zhuǎn)氯胺的順序消毒工藝產(chǎn)生HAA5的總濃度19.25μg/L，比加氯消毒減少54.2％。
權(quán)利要求
1.短時(shí)游離氯后轉(zhuǎn)氯胺的順序水處理消毒方法，其特征在于該方法是在水處理構(gòu)筑物內(nèi)短時(shí)加氯后加氨轉(zhuǎn)為氯胺的消毒方法，所述方法在水廠消毒工藝中，先加入氯進(jìn)行游離氯消毒，在5～30分鐘的接觸時(shí)間后再向水中加入氨，把水中的游離氯轉(zhuǎn)化為氯胺，繼續(xù)進(jìn)行氯胺消毒，根據(jù)水質(zhì)選擇適當(dāng)?shù)募勇攘俊⒂坞x氯消毒時(shí)間和適當(dāng)比例的氨；清水池采用特殊的構(gòu)造以滿足調(diào)整短時(shí)游離氯消毒接觸時(shí)間的要求。
2.按照權(quán)利要求1所述的短時(shí)游離氯后轉(zhuǎn)氯胺的順序水處理消毒方法，其特征在于所述方法是在清水池入口前設(shè)加氯點(diǎn)，在清水池中設(shè)多個(gè)加氨管，分別對應(yīng)于不同的短時(shí)游離氯消毒時(shí)間，運(yùn)行中根據(jù)水質(zhì)情況選擇其中一個(gè)加氨管來加氨，清水池中設(shè)置導(dǎo)流墻以形成推流式流態(tài)，并滿足加氨后的混合要求。
3.按照權(quán)利要求1所述的短時(shí)游離氯后轉(zhuǎn)氯胺的順序水處理消毒方法，其特征在于所述短時(shí)游離氯消毒時(shí)間為5～30分鐘，氯氨比為4∶1，清水池接觸時(shí)間后出水余氯保持在1.0～1.5mg/L，以滿足城市大型供水管網(wǎng)中保持剩余余氯的要求。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種短時(shí)游離氯后轉(zhuǎn)氯胺的順序水處理消毒方法，屬于水處理中的消毒技術(shù)領(lǐng)域。其特征是所述方法在水廠消毒工藝中，先加入氯進(jìn)行游離氯消毒，在5～30分鐘的接觸時(shí)間后再向水中加入氨，把水中的游離氯轉(zhuǎn)化為氯胺，繼續(xù)進(jìn)行氯胺消毒，根據(jù)水質(zhì)選擇適當(dāng)?shù)募勇攘?、游離氯消毒時(shí)間和適當(dāng)比例的氨；清水池采用特殊的構(gòu)造以滿足調(diào)整短時(shí)游離氯消毒接觸時(shí)間的要求。本發(fā)明的短時(shí)游離氯后轉(zhuǎn)氯胺的順序消毒工藝對細(xì)菌總數(shù)、總大腸菌群和病毒的消毒效果與傳統(tǒng)的氯消毒相當(dāng)，三鹵甲烷、鹵乙酸的生成量減少了50％以上，同時(shí)消毒劑投加量明顯少于氯消毒，消毒成本大致相同?？蓮V泛應(yīng)用于源水氨氮濃度較低的飲用水消毒凈化處理。
文檔編號(hào)C02F1/50GK1583591SQ200410042790
公開日2005年2月23日 申請日期2004年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月28日
發(fā)明者張曉健, 陳超, 何文杰, 韓宏大 申請人:清華大學(xué), 天津市自來水集團(tuán)有限公司