1
第 3章 化学处理法
3.氯氧化
disinfection
2
3.1 氯消毒 连
3.2污水氯氧化 连
3.3加氯量 连
3.4加氯设备与工艺 连
3.5氯化消毒副产物 连
3.6其他消毒方法 连
3.7污水消毒 连作业
3
简介：
氯在常温下为黄绿色气体，具强烈刺激性及特殊臭味，氧化能力很强。在 6,7个大气压下，
可变成液态氯，体积缩小 457倍。液态氯灌入钢瓶，有利于贮存和运输。
除氯外，漂白粉 [Ca(OCl)Cl)和漂粉精
[Ca(OCl)2]等也能用于消毒。含氯化合物中，
氯的价数大于一 l者，称为有效氯，
3.1氯消毒
4
1） 氯消毒原理
（ 1） 反应式氯易溶于水中,在清水中,发生下列反应：
Cl2 + H2O? HOCl + H+ + Cl-
HOCl? H+ + OCl-
5
（ 2） 影响消毒因素
（ i） 加氯量和接触时间：
加氯量除需满足需氯量外,尚应有一定量的剩余氯 。 需氯量是指因灭菌,氧化有机物和还原性无机物以及某些氯化反应等所消耗的氯量 。
所需余氯量的多少,与余氯性质有关 。
就 游离性余氯而言 (指 HOCl和 OCl— ),则要求接触 30分钟后,有 0.3-0.5mg/L余氯； 对于化合性余氯 (指 NH2Cl和 NHCl2),要求接触 1-2小时后,有 1-2mg／ L。
（ ii） 温度同 PH值时温度越低,HOCl越多
6
（ iii） PH的影响
pH高时,OCl-较多 。
pH>9,OCl-接近 100%。
pH<6,HOCl接近 100%。
pH=7.54,[HOCl]=[OCl-]
HOCl和 OCl-都有氧化能力,
但细菌是带负电的,所以一般认为 主要是通过
HOCl的作用来消毒的 。
实 践也表明 pH越低,消毒作用越强 。
7
2） 氯胺消毒,
（ 1） 生成反应式
NH3 + HOCl? NH2Cl + H2O （ 一氯胺 ）
NH2Cl + HOCl? NHCl2 + H2O（ 二 氯胺 ）
NHCl2 + HOCl? NCl3 + H2O（ 三 氯胺 ）
其比例与 pH有关 。
pH>9,一氯胺占优势
pH为 7时,一氯胺和二氯胺同时存在 。
pH<6.5时，二氯胺
pH<4.5 三氯胺
8
氯氨的消毒也是 依靠 HOCl。 只有 HOCl消耗得差不多时,反应才会向左移动 。
因此，有氯胺存在时，消毒作用比较缓慢,如氯消毒 5分钟，杀灭细菌 99％以上，而用氯胺消毒，相同条件下仅杀灭 50％。
二氯胺的杀菌效果较一氯胺高，三氯胺则几乎无杀菌作用。 它们之间的生成量比例，取决于氨和氯的相对浓度,pH值和温度等因素。一般而言，
pH＞ 7时，一氯胺的生成量较多；
pH＝ 7,0时，一氯胺和二氯胺近似相等；
pH＜ 6,5时，主要为二氯胺；
三氯胺只有当 pH＜ 4.4时才存在。
因二氯胺很臭，故 主要应以一氯胺消毒 。
9
（ 2） 特点
优点,水中含有有机物和酚时,氯氨消毒不会产生氯臭和氯酚臭,大大减少了 THMs的产生,
能保持水中余氯较久 。
缺点,作用缓慢,杀菌能力比自由氯弱 。 单独使用的情况较少 。
（ 3） 常用药剂,
液氨,硫酸氨或氯化氨 。
（ 4） 投加量,氯和氨的投加量视水质不同而有所不同 。 一般采用氯：氨＝ 3,1～ 6,1，
（ 5） 投加顺序,先加氨,再加氯,为防止生成三氯胺返回目录
10
3.2污水氯氧化氯氧化广泛应用于污水处理中，如医院污水处理、
除臭、消毒等。
1）含氰污水处理含氰污水氧化反应分为两阶段进行第一阶段,CN- CNO-，
PH维持在 10~11，时间,5min。
若用 Cl2作氧化剂要不断加碱，以维持一定的碱度，若用 NaOCl，由于水解呈碱性，所以不用加碱
11
第二阶段,CNO- NH3（酸性条件）
或 N2（ PH,8~8.5），
反应时间 1h，
反应设备：反应池（压缩空气搅拌或水泵循环搅拌），
沉淀池（二池交替作反应与沉淀）
12
2）含酚污水处理用氯氧化除酚。理论投氯量与酚量之比为 6：
1，即可将酚完全破坏，但 实际中投氯量为理论投氯量的 10倍左右，原因是 （ i）
污水中存在其他化合物与氯作用，消耗氯量；
（ ii） 投氯量不足，酚氧化不充分，而且生成具有强烈臭味的氯酚。
13
3）污水脱色氯有较好的脱色效果，对印染废水脱色，
脱色效果与 PH和投氯方式有关,碱性条件下效果好。
返回目录
14
3.3加氯量加氯量＝需氯量＋余氯需氯量,灭活水中微生物,氧化有机物和还原性物质所消耗的部分 。
余氯,出厂水接触 30分后余氯不低于 0.3mg/L；在管网末梢不应低于 0.05mg/L。
返回目录
15
3.4加氯设备与工艺
1） 加氯设备大中型水厂一般均用液氯 。 氯的投加设备种类很多,常用的有 真空加氯机 和 转子加氯机 。
来自氯瓶的氯气首先进入旋风分离器,以分离悬浮杂质；再通过弹簧膜阀,控制阀,转子流量计和中转玻璃罩,以调控和测定加氯量；然后氯气经水射器与压力水混合,溶解,
并被输送至加氯点 。
16
17
2） 加氯工艺返回目录
18
3.5氯化消毒副产物有机物与氯生成 有机氯化物，三卤甲烷 。
我国新标准规定了三卤甲烷 (THMs)浓度，包括：
氯仿、溴仿、二溴一氯甲烷和一溴二氯甲烷四种物质。
1993年美国制订的消毒剂－消毒副产物方案中建议：
THMs 80?g/L，
卤乙酸（ HAAS）：一共五种（一氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、一溴乙酸、二溴乙酸），五种之和在 1997年低于 60?g/L,2000年低于
30?g/L。
返回目录
19
（ 1） 二氧化氯性质
ClO2在常温下是一种黄绿色气体,具有刺激性 。 溶解度是氯的 5倍 。 极不稳定,气态和液态 ClO2均易爆炸 。 故必须以水溶液的形式现场制取 。
（ 2） 制取方法：
（ i） 亚氯酸钠和氯制取：
Cl2 + H2O → HOCl + HCl
HOCl + HCl +2NaClO2 → 2 ClO2 + 2NaCl +H2O
（ ii） 用酸与亚氯酸钠制取,
5NaClO2 + 4HCl → 4 ClO2 + 5NaCl + 2H2O
1）二氧化氯消毒
3.6 其它消毒法
20
（ 3） 二氧化氯氧化特点
（ i） ClO2消毒能力比氯强 。
（ ii） ClO2不水解,消毒受 pH影响较小 。
（ iii） ClO2余量能在管网中保持很长的时间 。
（ iv）作为氧化剂，能去除或降低水的色度等。
（ v） 但 ClO2本身和副产物 ClO2－ 对人体血红细胞有损害 。 有报道认为还对人的神经系统及生殖系统有损害 。
21
2）臭氧消毒
（ 1）作用,既是氧化剂，又是消毒剂，渗入细胞壁。
（ 2）特点,作为消毒剂，不会产生三卤甲烷副产物，
杀菌和氧化能力比氯强。但由于臭氧在水中不稳定，易散失，因此在 O3之后，往往需要投加少量的氯等。
（ 3）应用,欧洲普遍用臭氧处理饮用水，在美国也逐渐流行。
（ 4）关注,但近年来臭氧化的副作用也开始引起人们的关注。水中大分子物质变成分子较小的中间产物，可能有毒性。或者中间产物和氯作用后致突变反而增强 。
返回目录
22
必要性,污水经一级或二级处理以后，水质大大改善，细菌含量也幅度降低，但细菌的绝对值仍很高，并存在有病原菌的可能。因此在排放之前或回用之前，应进行消毒。
工艺,一般采用氯消毒,Cl2
污水 → 混合池 → 接触池 → 排放加氯量：
一般城市污水二级处理出水：加 5－ 10mg/L
接触时间,30分，
余氯量,>0.5mg/L
3.7 污水消毒返回目录
23
作业：
（ 1）电解 （各班 1~5号）
（ 2）焚烧 （各班 6~10号）
（ 3）空气氧化 （各班 11~15号）
（ 4）化学沉淀 （各班 16~20号）
（ 5）金属还原 （各班 20号以后）
要求：
（ 1）手写；
（ 2）有各种方法的原理、适用范围、影响因素、常用工艺或设备运行简图。
参考文献：
（ 1）水污染处理技术（教材）；
（ 2）实用废水处理技术（图书馆）；
（ 3）三废处理工程技术手册；
（ 4）上网查找（自助）等。
第 3章 化学处理法
3.氯氧化
disinfection
2
3.1 氯消毒 连
3.2污水氯氧化 连
3.3加氯量 连
3.4加氯设备与工艺 连
3.5氯化消毒副产物 连
3.6其他消毒方法 连
3.7污水消毒 连作业
3
简介：
氯在常温下为黄绿色气体，具强烈刺激性及特殊臭味，氧化能力很强。在 6,7个大气压下，
可变成液态氯，体积缩小 457倍。液态氯灌入钢瓶，有利于贮存和运输。
除氯外，漂白粉 [Ca(OCl)Cl)和漂粉精
[Ca(OCl)2]等也能用于消毒。含氯化合物中，
氯的价数大于一 l者，称为有效氯，
3.1氯消毒
4
1） 氯消毒原理
（ 1） 反应式氯易溶于水中,在清水中,发生下列反应：
Cl2 + H2O? HOCl + H+ + Cl-
HOCl? H+ + OCl-
5
（ 2） 影响消毒因素
（ i） 加氯量和接触时间：
加氯量除需满足需氯量外,尚应有一定量的剩余氯 。 需氯量是指因灭菌,氧化有机物和还原性无机物以及某些氯化反应等所消耗的氯量 。
所需余氯量的多少,与余氯性质有关 。
就 游离性余氯而言 (指 HOCl和 OCl— ),则要求接触 30分钟后,有 0.3-0.5mg/L余氯； 对于化合性余氯 (指 NH2Cl和 NHCl2),要求接触 1-2小时后,有 1-2mg／ L。
（ ii） 温度同 PH值时温度越低,HOCl越多
6
（ iii） PH的影响
pH高时,OCl-较多 。
pH>9,OCl-接近 100%。
pH<6,HOCl接近 100%。
pH=7.54,[HOCl]=[OCl-]
HOCl和 OCl-都有氧化能力,
但细菌是带负电的,所以一般认为 主要是通过
HOCl的作用来消毒的 。
实 践也表明 pH越低,消毒作用越强 。
7
2） 氯胺消毒,
（ 1） 生成反应式
NH3 + HOCl? NH2Cl + H2O （ 一氯胺 ）
NH2Cl + HOCl? NHCl2 + H2O（ 二 氯胺 ）
NHCl2 + HOCl? NCl3 + H2O（ 三 氯胺 ）
其比例与 pH有关 。
pH>9,一氯胺占优势
pH为 7时,一氯胺和二氯胺同时存在 。
pH<6.5时，二氯胺
pH<4.5 三氯胺
8
氯氨的消毒也是 依靠 HOCl。 只有 HOCl消耗得差不多时,反应才会向左移动 。
因此，有氯胺存在时，消毒作用比较缓慢,如氯消毒 5分钟，杀灭细菌 99％以上，而用氯胺消毒，相同条件下仅杀灭 50％。
二氯胺的杀菌效果较一氯胺高，三氯胺则几乎无杀菌作用。 它们之间的生成量比例，取决于氨和氯的相对浓度,pH值和温度等因素。一般而言，
pH＞ 7时，一氯胺的生成量较多；
pH＝ 7,0时，一氯胺和二氯胺近似相等；
pH＜ 6,5时，主要为二氯胺；
三氯胺只有当 pH＜ 4.4时才存在。
因二氯胺很臭，故 主要应以一氯胺消毒 。
9
（ 2） 特点
优点,水中含有有机物和酚时,氯氨消毒不会产生氯臭和氯酚臭,大大减少了 THMs的产生,
能保持水中余氯较久 。
缺点,作用缓慢,杀菌能力比自由氯弱 。 单独使用的情况较少 。
（ 3） 常用药剂,
液氨,硫酸氨或氯化氨 。
（ 4） 投加量,氯和氨的投加量视水质不同而有所不同 。 一般采用氯：氨＝ 3,1～ 6,1，
（ 5） 投加顺序,先加氨,再加氯,为防止生成三氯胺返回目录
10
3.2污水氯氧化氯氧化广泛应用于污水处理中，如医院污水处理、
除臭、消毒等。
1）含氰污水处理含氰污水氧化反应分为两阶段进行第一阶段,CN- CNO-，
PH维持在 10~11，时间,5min。
若用 Cl2作氧化剂要不断加碱，以维持一定的碱度，若用 NaOCl，由于水解呈碱性，所以不用加碱
11
第二阶段,CNO- NH3（酸性条件）
或 N2（ PH,8~8.5），
反应时间 1h，
反应设备：反应池（压缩空气搅拌或水泵循环搅拌），
沉淀池（二池交替作反应与沉淀）
12
2）含酚污水处理用氯氧化除酚。理论投氯量与酚量之比为 6：
1，即可将酚完全破坏，但 实际中投氯量为理论投氯量的 10倍左右，原因是 （ i）
污水中存在其他化合物与氯作用，消耗氯量；
（ ii） 投氯量不足，酚氧化不充分，而且生成具有强烈臭味的氯酚。
13
3）污水脱色氯有较好的脱色效果，对印染废水脱色，
脱色效果与 PH和投氯方式有关,碱性条件下效果好。
返回目录
14
3.3加氯量加氯量＝需氯量＋余氯需氯量,灭活水中微生物,氧化有机物和还原性物质所消耗的部分 。
余氯,出厂水接触 30分后余氯不低于 0.3mg/L；在管网末梢不应低于 0.05mg/L。
返回目录
15
3.4加氯设备与工艺
1） 加氯设备大中型水厂一般均用液氯 。 氯的投加设备种类很多,常用的有 真空加氯机 和 转子加氯机 。
来自氯瓶的氯气首先进入旋风分离器,以分离悬浮杂质；再通过弹簧膜阀,控制阀,转子流量计和中转玻璃罩,以调控和测定加氯量；然后氯气经水射器与压力水混合,溶解,
并被输送至加氯点 。
16
17
2） 加氯工艺返回目录
18
3.5氯化消毒副产物有机物与氯生成 有机氯化物，三卤甲烷 。
我国新标准规定了三卤甲烷 (THMs)浓度，包括：
氯仿、溴仿、二溴一氯甲烷和一溴二氯甲烷四种物质。
1993年美国制订的消毒剂－消毒副产物方案中建议：
THMs 80?g/L，
卤乙酸（ HAAS）：一共五种（一氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、一溴乙酸、二溴乙酸），五种之和在 1997年低于 60?g/L,2000年低于
30?g/L。
返回目录
19
（ 1） 二氧化氯性质
ClO2在常温下是一种黄绿色气体,具有刺激性 。 溶解度是氯的 5倍 。 极不稳定,气态和液态 ClO2均易爆炸 。 故必须以水溶液的形式现场制取 。
（ 2） 制取方法：
（ i） 亚氯酸钠和氯制取：
Cl2 + H2O → HOCl + HCl
HOCl + HCl +2NaClO2 → 2 ClO2 + 2NaCl +H2O
（ ii） 用酸与亚氯酸钠制取,
5NaClO2 + 4HCl → 4 ClO2 + 5NaCl + 2H2O
1）二氧化氯消毒
3.6 其它消毒法
20
（ 3） 二氧化氯氧化特点
（ i） ClO2消毒能力比氯强 。
（ ii） ClO2不水解,消毒受 pH影响较小 。
（ iii） ClO2余量能在管网中保持很长的时间 。
（ iv）作为氧化剂，能去除或降低水的色度等。
（ v） 但 ClO2本身和副产物 ClO2－ 对人体血红细胞有损害 。 有报道认为还对人的神经系统及生殖系统有损害 。
21
2）臭氧消毒
（ 1）作用,既是氧化剂，又是消毒剂，渗入细胞壁。
（ 2）特点,作为消毒剂，不会产生三卤甲烷副产物，
杀菌和氧化能力比氯强。但由于臭氧在水中不稳定，易散失，因此在 O3之后，往往需要投加少量的氯等。
（ 3）应用,欧洲普遍用臭氧处理饮用水，在美国也逐渐流行。
（ 4）关注,但近年来臭氧化的副作用也开始引起人们的关注。水中大分子物质变成分子较小的中间产物，可能有毒性。或者中间产物和氯作用后致突变反而增强 。
返回目录
22
必要性,污水经一级或二级处理以后，水质大大改善，细菌含量也幅度降低，但细菌的绝对值仍很高，并存在有病原菌的可能。因此在排放之前或回用之前，应进行消毒。
工艺,一般采用氯消毒,Cl2
污水 → 混合池 → 接触池 → 排放加氯量：
一般城市污水二级处理出水：加 5－ 10mg/L
接触时间,30分，
余氯量,>0.5mg/L
3.7 污水消毒返回目录
23
作业：
（ 1）电解 （各班 1~5号）
（ 2）焚烧 （各班 6~10号）
（ 3）空气氧化 （各班 11~15号）
（ 4）化学沉淀 （各班 16~20号）
（ 5）金属还原 （各班 20号以后）
要求：
（ 1）手写；
（ 2）有各种方法的原理、适用范围、影响因素、常用工艺或设备运行简图。
参考文献：
（ 1）水污染处理技术（教材）；
（ 2）实用废水处理技术（图书馆）；
（ 3）三废处理工程技术手册；
（ 4）上网查找（自助）等。
