一、消毒劑的選擇應(yīng)考慮哪些因素?
廢水經(jīng)一級或二級處理后，水質(zhì)改善，細(xì)菌含量也大幅度減少，但其絕對值仍很可觀，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。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。美國規(guī)定三鹵甲烷(THMS)的最大濃度為100μg/L，德國、加拿大、日本也分別規(guī)定為25μg/L、350μg/L、100μg/L，我國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┝?，二是采用其他消毒劑代替，如二氧化氯、臭氧、紫外線輻射等，以減少有害物質(zhì)的生成。
二、消毒劑的種類以及各自的特點(diǎn)
常用的消毒劑有次氯酸類、二氧化氯、臭氧、紫外線輻射等。次氯酸類消毒劑有液氯、漂白粉、漂粉精、氯片、次氯酸鈉等形態(tài)，主要是通過HOCl起消毒作用。次氯酸類消毒劑的弱點(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)為是對人體健康極為不利的，同時(shí)處理過的水會有一些令人不快的氣味。次氯酸類消毒劑粉塵和放出的氯氣對人的呼吸道、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、酸類及還原劑共儲混運(yùn)，運(yùn)輸過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消毒劑會產(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、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0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-34.5。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)?00L。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，但長期在低于此值的環(huán)境中工作，也會導(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，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：經(jīng)常接觸氯氣的工作人員對氯味的敏感程度會有所降低，常常會在聞不到氯味的時(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設(shè)置，并在加氯間安裝監(jiān)測及警報(bào)裝置，隨時(shí)對其中的氯濃度進(jìn)行檢測。加氯間要靠近加氯點(diǎn)，兩者間距不超過30m。加氯間建筑要堅(jiān)固防火、耐凍保溫、通風(fēng)良好、大門外開，并與其他工作間嚴(yán)格分開、沒有任何直接連通。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。加氯間門外要備用檢修工具、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。當(dāng)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場有人急性氯中毒后，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。氯瓶內(nèi)壓力一般為0.6～0.8MPa，所以不能在太陽下曝曬或靠近爐火或其他高溫?zé)嵩矗悦鈿饣瘯r(shí)壓力過高發(fā)生爆炸。液氯和干燥的氯氣對銅、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。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15～25的溫水連續(xù)淋灑氯瓶的方法對氯瓶加溫。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。開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，即放出來的是氯氣而不是液氯。開氯瓶總閥時(shí)，要先緩慢開半圈，隨即用10%氨水檢查是否漏氣，一切正常后再逐漸打開。如果閥門難以開啟，不能用榔頭敲擊，也不能長板手硬扳，以防將閥桿擰斷。
四、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30時(shí)，每天損失有效氯0.1～0.15mg/L，如果氣溫超過30，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備量以備用，一般夏天儲存時(shí)間不超過一天，冬天不超過7d。
五、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?0%～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，浸潤溶解氯片，并與之混合，然后再進(jìn)接觸池。
六、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10%時(shí)或水中二氧化氯濃度超過30%就會發(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。貯存在敞開容器中的ClO2水溶液，ClO2含量會下降很快。因此，二氧化氯不宜貯存，最好現(xiàn)場制取和使用。市場上銷售的商品穩(wěn)定二氧化氯溶液，多為無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)輸和儲存時(shí)仍要注意避開高溫和強(qiáng)光。因此，采用二氧化氯消毒時(shí)，最好在現(xiàn)場邊生產(chǎn)邊使用。二氧化氯殺菌后生成無毒物質(zhì)，對環(huán)境水體沒有污染。
2 使用二氧化氯時(shí)的注意事項(xiàng)有哪些??
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。二氧化氯是一種強(qiáng)氧化劑，其輸送和存儲都要使用防腐蝕、抗氧化的惰性材料，要避免與還原劑接觸，以免引起爆炸。采用現(xiàn)場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高而引起爆炸，一般要配備收集和中和二氧化氯制取過程中析出或泄漏氣體的措施。在工作區(qū)和成品儲藏室內(nèi)，要有通風(fēng)裝置和監(jiān)測及警報(bào)裝置，門外配備防護(hù)用品。穩(wěn)定二氧化氯溶液本身沒有毒性，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高而引起爆炸。二氧化氯溶液要采用深色塑料桶密閉包裝，儲存于陰涼通風(fēng)處，避免陽光直射和與空氣接觸，運(yùn)輸時(shí)要注意避開高溫和強(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+2H2OCl2+2NaClO2→2ClO2+2NaCl5NaClO2+4HCl→4ClO2+5NaCl+2H2O10NaClO2+5H2SO4→8ClO2+5Na2SO4+4H2O+2HClNaClO+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。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量氯。
其他方法與上述方法的操作基本類似，為保證反應(yīng)過程的安全性，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。國內(nèi)市場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消毒劑會產(chǎn)生氯代烴的問題，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。
七、臭氧
1 臭氧的物化性質(zhì)是怎樣的??
人類發(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，因其類似魚腥味的臭味而得名，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-112，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遥色@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)，不會產(chǎn)生氯消毒時(shí)容易生成的有機(jī)氯化物一類有毒物質(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。由于其分解快而沒有殘留物質(zhì)存在，因此特別適用于對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，已開始廣泛利用臭氧的這一性質(zhì)對一些難以生物降解的有機(jī)廢水進(jìn)行處理，作為二級生物處理的預(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)對有機(jī)物徹底的礦化處理。比如這樣的系統(tǒng)對含二甲苯廢水進(jìn)行處理時(shí)，可以將二甲苯徹底氧化成無毒的水及二氧化碳。
3 使用臭氧時(shí)的注意事項(xiàng)有哪些??
臭氧是一種有毒氣體，對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)定車間空氣中O3的最高允許濃度為0.3mg/m3。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)場制備。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。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、輻照法和無聲放電法等。水處理中應(yīng)用的多是無聲放電法，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)過凈化和干燥的空氣或氧氣通過放電間隙，氧分子受高能電子激發(fā)獲得能量，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。
八、紫外線
1 紫外線的殺菌原理?
紫外線殺菌就是通過紫外線的照射，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)?，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紫外線通過照射微生物的DNA來殺滅細(xì)菌，185nm紫外線可將空氣中的O2變成O3，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，具有簡單便捷、廣譜高效、無二次污染、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，只能被燈管內(nèi)壁的熒光粉吸收后激發(fā)出可見光。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⒉Ａψ贤饩€各波段都有很高的透過率，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。
4 紫外線殺菌燈的種類?
紫外線殺菌燈的發(fā)光譜線主要有254nm和185nm兩條。254nm紫外線通過照射微生物的DNA來殺滅細(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，就能使透過它的紫外線在200nm以下發(fā)生截止，而對254nm紫外線透過基本無影響。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(無臭氧)、臭氧、高臭氧等三種紫外線殺菌燈管。
5 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)間的長短，高強(qiáng)度短時(shí)間與低強(qiáng)度長時(shí)間之照射其效果是相同的。2.石英燈管使用一段時(shí)間后會逐漸老化，紫外線照射強(qiáng)度會發(fā)生衰退，為達(dá)到徹底消毒的效果，應(yīng)定期檢查測石英燈的照射強(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.紫外線對人體的的皮膚能產(chǎn)生很大的傷害性，不要在有人的場所使用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)的場所，一般不能使用臭氧燈管，因?yàn)槌粞鯐龠M(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，影響身體健康，特別在臭氧濃度達(dá)到>0.3ppm(mg/m2)時(shí)，將會對人體造成嚴(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，紫外線的強(qiáng)度無法用肉眼來判定。7.燈具加反光罩可以保證紫外線能量的集中，另外可以避免給工作人員造成損傷。反光罩一定要用對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的鋁對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。
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