专利名称：短时游离氯后转氯胺的顺序水处理消毒方法
技术领域：
本发明涉及一种短时游离氯后转氯胺的顺序水处理消毒方法，尤其是涉及一种饮用水短时游离氯后转氯胺的顺序水处理消毒方法，属于水处理中的消毒技术领域。
背景技术：
目前饮用水处理领域中常用的消毒工艺包括游离氯、氯胺、二氧化氯、臭氧和紫外消毒工艺等。
1.氯消毒是目前使用最多的消毒工艺，技术成熟；具有灭活微生物高效迅速的优点；费用较低。缺点是氯代消毒副产物(如三卤甲烷、卤乙酸等)生产量大，对人体有“三致”效应的危险；衰减速度较快，无法有效维持管网末梢余氯。如附图1所示。
2.氯胺消毒的优点是消毒副产物生产量小；在水中衰减慢，可以维持管网中长效的消毒效果，但灭活微生物速度较慢。
3.二氧化氯消毒，其优点是灭活微生物迅速；氯代消毒副产物生产量低。但二氧化氯只能现场制备，产量有限，不适合大规模水厂使用；相对氯消毒成本较高；会生成对人体有致癌作用的副产物——亚氯酸盐(ClO2-)。
4.臭氧消毒法灭活微生物最为迅速；不生成氯代消毒副产物。但缺点是只能现场制备，设备和操作复杂，成本高；衰减速度很快，不能产生剩余消毒剂保护；在含溴离子的水中会生成对人体有致癌作用的溴酸盐(BrO3-)。
5.紫外消毒法不产生消毒副产物；灭活微生物迅速。但设备较复杂，成本较高；无法维持剩余消毒剂保护。
6.其他消毒工艺目前部分水厂采用了清水池前加氯，清水池出水加氨转为氯胺的消毒工艺，如附图2所示。该工艺中加氨的目的是为了维持管网中的剩余消毒剂含量，而不是为了控制消毒副产物的生成，同时在清水池停留时间内(一般为120min以上)，氯消毒会生成大量的消毒副产物，达不到控制副产物生成的目的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种短时游离氯后转氯胺的顺序水处理消毒方法，经济、安全、高效的实现水中微生物和消毒副产物的双重控制，以解决目前的消毒工艺无法兼顾消毒效果、剩余消毒剂保护、消毒副产物生成控制以及经济性、可操作性的不足。
本发明提出的短时游离氯后转氯胺的顺序水处理消毒方法，其特征在于该方法是在水处理构筑物内短时加氯后加氨转为氯胺的消毒方法，所述方法在水厂消毒工艺中，先加入氯进行游离氯消毒，在5～30分钟的接触时间后再向水中加入氨，把水中的游离氯转化为氯胺，继续进行氯胺消毒，根据水质选择适当的加氯量、游离氯消毒时间和适当比例的氨；清水池采用特殊的构造以满足调整短时游离氯消毒接触时间的要求在上述短时游离氯后转氯胺的顺序水处理消毒方法中，所述方法是在清水池入口前设加氯点，在清水池中设多个加氨管，分别对应于不同的短时游离氯消毒时间，运行中根据水质情况选择其中一个加氨管来加氨，清水池中设置导流墙以形成推流式流态，并满足加氨后的混合要求。
在上述短时游离氯后转氯胺的顺序水处理消毒方法中，所述短时游离氯消毒时间为5～30min，氯氨比为4∶1，清水池接触时间后(一般大于120min)出水余氯保持在1.0～1.5mg/L，以满足城市大型供水管网中保持剩余余氯的要求。
本发明提出的短时游离氯后转氯胺的顺序水处理消毒方法，具有以下优点(1)可经济、安全、高效的实现水中微生物和消毒副产物的双重控制；(2)游离氯在较短时间内就可以迅速灭活水中绝大部分微生物，同时因接触时间较短不会产生太多的消毒副产物；(3)因氯胺生成氯代消毒副产物的反应活性远低于游离氯，游离氯转为氯胺后水中消毒副产物的生成速率大大降低，副产物生产量得到有效控制；(4)氯胺的稳定性比游离氯强，转为氯胺有利于在管网中保持充足的剩余消毒剂保护，维持管网末梢余氯要求，特别适用于较大供水管网；(5)可根据水质特点灵活选择短时游离氯消毒时间和氯氨比，经济高效的实现最佳消毒效果；(6)设备、操作简单，运行成本不高，便于传统加氯消毒工艺改造。
本发明的运行效果实验室和中试研究表明，该工艺可以经济、安全、高效的实现微生物和消毒副产物的双重控制。
实验室配水试验表明，分别采用5、10、15min短时游离氯消毒后再转为氯胺消毒，累计120min后对大肠杆菌的灭活率均在99.99％以上。同时对消毒副产物前体物配水的消毒数据表明主要消毒副产物(三卤甲烷和卤乙酸)的生成量比单纯游离氯消毒降低了50％以上。
在某水厂的中试现场试验数据表明，短时游离氯后转氯胺的顺序消毒工艺对细菌总数、总大肠菌群和病毒的消毒效果与传统的氯消毒相当，三卤甲烷、卤乙酸的生成量减少了50％以上，同时消毒剂投加量明显少于氯消毒，消毒成本大致相同。
本发明提供的方法适宜于源水氨氮浓度较低的饮用水消毒净化处理。
图1为传统的氯消毒工艺流程图。
图2为现有技术清水池前加氯后加氨消毒工艺流程图。
图3为本发明短时游离氯后转氯胺的顺序消毒工艺流程图。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明技术方案做进一步说明本发明在水厂消毒工艺中，先加入氯进行游离氯消毒，在适当的接触时间(一般小于30min，短于常规的氯消毒接触时间)后再向水中加入氨，把水中的游离氯转化为氯胺，继续进行氯胺消毒。根据水质的不同(如水温、pH、细菌学指标、消毒副产物前体物浓度或有机物含量)，选择适当的加氯量、游离氯消毒时间和适当比例的氨。清水池采用特殊的构造以满足调整短时游离氯消毒接触时间的要求。参见附图3。
天津市自来水公司某水厂改造中采用短时游离氯后转氯胺的顺序消毒工艺。清水池入口前设加氯点。在清水池中设多个加氨管，分别对应于不同的短时游离氯消毒时间，运行中根据水质情况选择其中一个加氨管来加氨。清水池中设置导流墙以形成推流式流态，并满足加氨后的混合要求。
根据耗氯量试验，选择加氯量2.5mg/L，短时游离氯消毒时间10min(此时余氯约为2.0mg/L)，加氨量0.5mg/L，水厂出水余氯为1.0～1.5mg/L。
作为对照的传统氯消毒工艺投氯量为3.5mg/L，水厂出水余氯为1.0～1.5mg/L。
在保持出水余氯基本一致且满足水厂余氯要求时，两种消毒工艺对细菌总数、总大肠菌群的控制效果相当。120min总大肠菌群均无检出，细菌总数均小于10CFU/mL，短时游离氯后转氯胺的顺序消毒工艺略好于单纯游离氯消毒，远低于国标中100CFU/mL的要求。
同步监测消毒副产物浓度的数据表明，加氯消毒生成总三卤甲烷(TTHMs)80.37μg/L，采用短时游离氯后转氯胺的顺序消毒工艺产生TTHMs 18.51μg/L，比加氯消毒减少77.0％；其中三氯甲烷分别为11.7μg/L和4.26μg/L，后者比前者降低了63.6％。
加氯消毒生成五种卤乙酸(HAA5)总浓度为42.06μg/L，采用短时游离氯后转氯胺的顺序消毒工艺产生HAA5的总浓度19.25μg/L，比加氯消毒减少54.2％。
权利要求
1.短时游离氯后转氯胺的顺序水处理消毒方法，其特征在于该方法是在水处理构筑物内短时加氯后加氨转为氯胺的消毒方法，所述方法在水厂消毒工艺中，先加入氯进行游离氯消毒，在5～30分钟的接触时间后再向水中加入氨，把水中的游离氯转化为氯胺，继续进行氯胺消毒，根据水质选择适当的加氯量、游离氯消毒时间和适当比例的氨；清水池采用特殊的构造以满足调整短时游离氯消毒接触时间的要求。
2.按照权利要求1所述的短时游离氯后转氯胺的顺序水处理消毒方法，其特征在于所述方法是在清水池入口前设加氯点，在清水池中设多个加氨管，分别对应于不同的短时游离氯消毒时间，运行中根据水质情况选择其中一个加氨管来加氨，清水池中设置导流墙以形成推流式流态，并满足加氨后的混合要求。
3.按照权利要求1所述的短时游离氯后转氯胺的顺序水处理消毒方法，其特征在于所述短时游离氯消毒时间为5～30分钟，氯氨比为4∶1，清水池接触时间后出水余氯保持在1.0～1.5mg/L，以满足城市大型供水管网中保持剩余余氯的要求。
全文摘要
本发明涉及一种短时游离氯后转氯胺的顺序水处理消毒方法，属于水处理中的消毒技术领域。其特征是所述方法在水厂消毒工艺中，先加入氯进行游离氯消毒，在5～30分钟的接触时间后再向水中加入氨，把水中的游离氯转化为氯胺，继续进行氯胺消毒，根据水质选择适当的加氯量、游离氯消毒时间和适当比例的氨；清水池采用特殊的构造以满足调整短时游离氯消毒接触时间的要求。本发明的短时游离氯后转氯胺的顺序消毒工艺对细菌总数、总大肠菌群和病毒的消毒效果与传统的氯消毒相当，三卤甲烷、卤乙酸的生成量减少了50％以上，同时消毒剂投加量明显少于氯消毒，消毒成本大致相同。可广泛应用于源水氨氮浓度较低的饮用水消毒净化处理。
文档编号C02F1/50GK1583591SQ200410042790
公开日2005年2月23日 申请日期2004年5月28日 优先权日2004年5月28日
发明者张晓健, 陈超, 何文杰, 韩宏大 申请人:清华大学, 天津市自来水集团有限公司