华中科技大学 硕士学位论文 给水厂不同消毒工艺对比中试研究 姓名：邹辅国 申请学位级别：硕士 专业：市政工程 指导教师：陶涛 20090601 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 I 摘摘 要要 本项目是华中科技大学环境科学与工程学院与佛山水业集团的产学研合作项 目，项目以佛山沙口给水厂中试研究基地为依托，进行了各种不同消毒工艺的对比 中试研究，其目的时探寻一种实用且经济可行的消毒工艺，为以北江为源水的新建 给水厂或旧厂改造选择消毒工艺提供借鉴。目前给水厂以传统的氯消毒为主，而氯 消毒法弊端过多，当源水水质恶化时，会产生大量消毒副产物，难以适应日趋严格 的水质指标要求，探寻新型安全高效的水处理消毒工艺刻不容缓。本对 UV 消毒、 UV+氯消毒和氯消毒三种不同消毒工艺在常规指标、有机物指标、消毒副产物控制 方面进行了对比研究，检测了各消毒工艺出水指标，分析和讨论了影响因素及原理。 最后通过技术经济指标优选出最优消毒工艺。研究结果表明： 就常规指标而言，各消毒工艺细菌指标都非常理想，出水中均未检测出含有耐 热大肠菌群指标。而 pH、浊度指标出水变化不大，CODMn指标氯消毒减少最多。 就控制 THMs 生成方面而言，UV 消毒工艺效果最好，无 THMs 生成。在 CCl4 控制方面，UV 消毒工艺生成量最少。紫外消毒工艺瞬间灭菌能力强，但持续时间 不太理想，需与氯消毒联合使用。紫外氯消毒工艺联合使用时，其投氯量比单独 氯消毒工艺可以节省 6以上。 综合各种因素，最优工艺为 UV+氯消毒工艺。 关键词：关键词：紫外线消毒；氯消毒；三卤甲烷；消毒持续时间；最佳工艺；层次分析法 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 II Abstract The project which is the coopration of the School of Environmental Science and Engineering (ESE) of Huazhong University of Science and Technology (HUST) and Foshan water group, is aimed to set up a middle text base in Shakou water treatment plant which is use the water from the north river as water source to study which disinfection process is the best to disposal these water.The best disinfection process must be the least costs and the most useful.The dates from this experiment may given a suggestion to the new project and the renovation project of the water treatment plant. The water plant existing often use the traditional disinfection-chlorine disinfection as the most mainstream disinfection. As the chlorine disinfection has so many disadvantages, it is difficult to cope with the increasingly water quality objectives which is so stringent in the specification, so searching for a new security and efficient water disinfection process must be carried out imperatively.The hole test is study on the compairtion of the indexes of the three disinfection process which are UV disinfection,UV and chlorine disinfection, chlorine disinfection. Those indexes are conventional indicators, indicators of organic matter, disinfection by-product control, sustainability of disinfection, the volume of chlorine which add to the water. In order to chose the best disinfection process, it compared these three disinfection process on technical and economic indicators theoretical. The conclusions show that: As to the conventional target, Three disinfection process are all reach the standard.There is no thermotolerant coliform bacteria in the effluent.The contrast of the pH, turbidity, show that the size of the change ratio is so small.But the CODMn is reduce very much when use the chlorine disinfection. As far as the control of the THMss production,the best effect is UV disinfection process,with non-THMs production. The same to the CCl4.The bacterium in the effluent of UV disinfection will grow slowly in the initial 6h,but fast when it over the insurange time.The add of chlorine charge of UV+ chlorine disinfection process is less than chlorine disinfection process,at least save 6%. After the analysis of technical and economy, the optimum process is UV and. chlorine disinfection. Key words：Ultraviolet disinfection(UV disinfection ); Chlorine Disinfection; Haloform; Duration of Disinfection; The best process; AHP method 独创性声明独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在 文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。 本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保 密，在_年解密后适用本授权书。 不保密。 （请在以上方框内打“”） 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 1 本论文属 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 1 1 绪论 1.1 现行不同消毒工艺特点 1.1.1 氯消毒 作为传统消毒工艺的液氯消毒法早在二十世纪初就被广泛地应用于各种水处 理消毒。氯消毒的主要优点是：(1)消毒发展历史长，相关消毒经验积累较多，是现 行所有消毒工艺中最成熟的消毒方法；(2)处理成本低廉；运行管理简单；(3)水体投 氯之后，过量的氯能转化为自由性余氯，从而保持持续消毒能力，以防管网内细菌 的复活与滋生。 但是其最大的缺点就是：(1)氯消毒会产生多种卤代有机副产物。三卤甲烷 (THMs)和四氯化碳(CCl4)等被认为是氯化消毒过程中形成的两大主要副产物。水中 的 THMs 对人类的健康会产生潜在的影响，并且已被证明为致癌物质 1。(2)氯气还 是种剧毒气体，如在运行时氯气不慎泄露会导致腐蚀器械，污染大气，给附近人群 带来危害。 1.1.2 臭氧消毒 臭氧是强氧化剂，臭氧化和氯化一样，既有消毒又有氧化作用，经臭氧消毒后 水中病毒可在瞬间失去活性，细菌和病原菌也会被消灭，游动的壳体幼虫在很短时 间内也会被彻底消除。 臭氧作为消毒剂的历史也比较悠久，有一定研发及实践经验，也是比较成熟的 工艺，根据目前的研究可以发现：(1)臭氧消毒不但反应迅速，杀菌效果良好，同时 还能有效地去除水中残留有机物、色、嗅、味等。(2)臭氧消毒可以降低水中总有机 卤化物的浓度。(3)臭氧能够有效降低消毒后水的致突变活性，减少水中 THMs 等卤 代烷类消毒副产物的生成量。 虽然臭氧效率高，但(1)它在水中的溶解度极小，且易分解、稳定性差，故不能 瓶装贮存和运输，也几乎没有残余消毒能力，(2)其消毒效果受温度、pH 及细菌存在 形态影响较大，(3)臭氧必须现场制备及使用，所以设备投资大，电耗大，成本较高， 运行管理也比较复杂。 1.1.3 二氧化氯消毒 二氧化氯消毒能力高于液氯，仅次于臭氧，也是一种强氧化剂，其氧化能力是 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 2 氯的 25 倍。(1)二氧化氯具有广谱杀菌性，除对一般的细菌有灭杀作用外，对水中 的病原微生物包括病毒、芽孢、真菌、致病菌及肉毒杆菌均有很高的灭活效果2。(2) 并且还具有剩余消毒能力，二氧化氯对孢子和病毒的灭活作用均比氯有效。(3)二氧 化氯去除水中的色度、嗅、味的能力也较强，并且在高 PH 值与含氨的水中灭菌效 果不受影响。(4)二氧化氯的另一显著优点是，当水中反应进行完全时，它几乎不与 水中的有机物作用而生成有害的卤代有机物，有机物副产物。 其缺点有：(1)当反应不完全时，所剩余自由性余氯同样会与有机物反应，会生 成一定量 THMs。(2)由于亚氯酸钠无法存贮，只能现场制取并且及时使用，亚氯酸 钠售价高昂，运行成本费用相应较高。(3) 二氧化氯投入进水中后，会有部分（50 70%）转变为 ClO2-和 ClO3-离子，很多实验表明 ClO2-和 ClO3-对红细胞有损害，对 碘的吸收代谢有干扰，可引起高铁血红蛋白血症，还会使血液胆固醇升高2。 1.1.4 氯胺消毒 氯胺消毒比氯消毒有以下三个优点：(1)消毒持续时间长，对于消毒后水中残余 细菌繁殖有良好抑制作用；(2)能够有效避免游离