專利名稱：飲用水多源紫外光催化氯消毒方法
技術領域：
本發明屬于飲用水處理技術。
背景技術：
消毒是常規水處理工藝中最重要且不可替代的處理單元。氯消毒經濟、高效，被水處理廠普遍采用。 其缺點主要是消毒過程中生成多種復雜的消毒副產物，如三鹵甲垸鹵代乙酸等強致癌物質。
近年來的研究發現，單純控制消毒副產物生成量并不能保證出水安全。氯不能有效滅活如隱孢子蟲和 藍氏賈第鞭毛蟲等高抗氯性病源微生物。"兩蟲"是兩種典型的水傳播性寄生蟲。它們感染性強、發病后治 療困難甚至可能導致死亡，對飲用水安全具有極大潛在威脅。我國1987年在南京首次發現隱孢子蟲病病 例，1989-1991年在國內首先進行省際范圍內的人群流行病學調査，發現國內分布廣泛。兩種寄生蟲在水 中以包囊形式傳播，由于形體尺寸小，不能被過濾工藝有效截留。
除"兩蟲"夕卜，水中存在多種高抗氯性病源微生物，如何有效殺滅它們一直是給水處理中較難解決的 問題。實際生產中即使大幅提高氯投量及延長接觸時間，滅活高抗氯性病源微生物的作用不大。對于采用 單一氯消毒的給水處理廠來說，既要保證對抗氯性病源微生物的滅活效果，又要保持較低的出水氯代有機 物水平幾乎無法實現。目前大部分地表水源受到有機污染，這種情況下若采用大投量氯消毒勢必造成消毒 副產物含量大幅升高，形成矛盾的局面。研究安全高效消毒技術，解決傳染病高發時期城鎮飲用水安全問 題，是提高我國現階段和未來較長一段時期內飲用水水質安全性的關鍵。

發明內容
本發明的目的是提出一種大幅提高飲用水傳統氯消毒效果的多源紫外光催化氯消毒技術，在保證飲用 水生物學安全性的同時，有效降低出水三氯甲烷等強致癌鹵代有機物的生成。
本發明所提出的飲用水光催化氯消毒技術，其技術方案的特點是利用多種紫外光源照射對致病微生物 的弱化作用、對氯消毒的催化作用，提高高抗氯性病源微生物的滅活效率，并通過控制氯投量達到削減出 水消毒副產物濃度的目的。
實現本發明的具體的技術方案是-
對給水處理廠飲用水的消毒處理，除了包括對水進行混凝、沉淀、過濾處理，還對水進行多源紫外光 照射消毒和向水中投加含氯消毒劑消毒的聯用方法消毒，其中，所述的多源紫外光照射為采用高壓、中壓、 低壓三種紫外光汞燈中的至少兩種進行復合紫外光照射，紫外光照射的總劑量為0.1—200mJ/cm2，投加含 氯消毒劑的量以其有效氯含量計為0.1—30 mg/L。
所述的含氯消毒劑為氯氣、次氯酸鈣、次氯酸鈉、漂白粉和氯胺中的至少一種。
對飲用水進行復合紫外光照射消毒和向水中投加含氯消毒劑消毒兩者聯用的順序可采用以下四種方
案
(1) 先進行多源紫外光照射消毒后，在0—30分鐘內再向水中投加含氯消毒劑進行消毒；
(2) 先向飲用水中投加含氯消毒劑進行消毒，在0—30分鐘內再進行多源紫外光照射消毒；
(3) 在對飲用水多源所以紫外光照射消毒的同時向水中投加含氯消毒劑進行消毒；(4)在混凝處理前預投加含氯消毒劑，經過混凝、沉淀、過濾處理后采用多源紫外光照射消毒； 經中請人研究試驗發現，(1)多源紫外光照射能夠有效弱化"兩蟲"等高抗氯性病源微生物的活性， 提高后續氯消毒速度， 一般可使后續氯或氯胺消毒效率提高2—5倍；(2)多源紫外光照射能夠快速催化 氯消毒，瞬時達到高效消毒，即達到99.99%以上的病毒滅活率。
上述發現的試驗過程如下
1、 試驗材料與方法
源水取自河水，經過混凝、沉淀、過濾處理后進行試驗。因MS2大腸桿菌病毒與隱孢子蟲抗氯性相 當，因此向水樣中的人工加入MS2病毒進行消毒試驗。MS2采用雙培養基覆膜法計數。多源紫外光由低 壓汞燈、中壓汞燈和高壓汞燈獲得，照射強度為0.2-0.6 mw/cm2,強度乘以照射時間為照射劑量(單位 mJ/cm2)。活性氯由次氯酸鈉溶液稀釋獲得，濃度1.2 g/mL (以02計)。氯胺溶液由次氯酸鈉溶液與氯化 銨溶液反應制備，濃度0.4g/mL (以Ch計)。水樣中剩余氯濃度采用標準方法滴定。
2、 試驗步驟
消毒試驗包括兩部分。1)將50mL水樣置丁玻璃皿中，用多源紫外光照射一段時間，然后加入一定量 的次氯酸鈉溶液或制備的氯胺溶液，反應一段時間。取30mL水樣用于滴定剩余氯濃度。剩余水樣用過量 亞硫酸鈉中止反應，測定MS2病毒數量。2)將50mL水樣置于玻璃皿中，向水樣中投加一定量的次氯酸 鈉溶液或制備的氯胺溶液，反應一段時間，再開始用多源紫外光照射一段時間。停止紫外光照射，取30mL 水樣用于滴定剩余氯濃度。剩余水樣用過量亞硫酸鈉中止反應，測定MS2病毒數量。
3、 試驗結果
表1為多源紫外光和次氯酸鈉同時作用與單獨次氯酸鈉、單獨多源紫外光照射消毒效果的對比。多源 紫外光劑量20 mJ/cm2,氯投量lmg/L。很明顯，多源紫外光能夠大幅催化氯消毒效率。當消毒時間為1 和2分鐘時，單獨氯和紫外光的對數滅活率加和分別為1.30、 1.98，而二者聯用的對數滅活率分別為3.67、 4.92。紫外光與氯胺聯用試驗也發現類似的規律。
表1多源紫外光催化氯消毒與普通氯消毒下MS2病毒對數滅活率對比
消毒時間(分鐘)氯多源紫外光多源紫外光催化氯
10,460.843.67
20.831.154.92
將試驗獲得的大腸菌群滅活率取對數，與CrT値(剩余氯濃度與時間乘積)作圖，獲得氯或氯胺消毒
的動力學曲線。所得曲線經線形擬和后的斜率即為消毒效率。圖1為多源紫外光照射后，氯消毒速率的變
化。多源紫外光照射總劑量為60mJ/cm2。單獨氯消毒動力學曲線的斜率為1.022，經多源紫外光照射后的 氯消毒動力學曲線斜率為2.609，是單獨氯消毒的2.55倍。紫外光與氯胺消毒聯用的協同效果更加明顯， 在同樣的試驗條件下，多源紫外光照射可以使后續氯胺消毒效率提高5倍。
用本發明所述的多源紫外光催化氯消毒技術處理飲用水，其有益技術效果是
1、多源紫外光照射能夠有效弱化高抵抗性病源微生物的活性，提高后續氯消毒速度，可使后續氯或 氯胺消毒效率提高2—5倍；
42、 多源紫外光照射能夠催化氯消毒，實現瞬時高效消毒，即達到對數滅活率99.99%以上；
3、 多源紫外光照射可以降低氯胺消耗速度，有效保持剩余氯，因此氯初始投量可以降低至維持余氯 濃度即可，最大程度削減出水三鹵甲垸等消毒副產物生產量；
4、 本發明采用低劑量多源紫外光和低投量氯即可達到飲用水消毒要求，降低制水成本；
5、 本方法可以有效控制單獨紫外光消毒的細菌復活現象。
飲用水處理工藝采用本發明的多源紫外光催化氯消毒技術進行消毒處理，然后提供給用戶使用，將使 飲用水的生物學和化學安全性得到有效的保證。


圖1是飲用水經紫外光照射后氯消毒與單獨氯消毒的動力學曲線對比圖。
圖中，A表示的是單獨氯消毒lmg/L的曲線；°表示的是紫外光(60mJ/cm2)照射后加氯消毒的曲 線。
具體實施例方式
實施例1
對飲用水處理廠濾池出水進行處理，采用低壓汞燈和中壓汞燈發生紫外光對飲用水進行消毒，總劑量 20mJ/cm2。在紫外光消毒設備出口處投加次氯酸鈉(NaCIO)溶液，投量2mg/L[以Cl2 (即有效氯，以下 同)計]，消毒時間15分鐘。
實施例2
對飲用水處理廠濾池出水進行處理，采用高壓汞燈和中壓汞燈發生紫外光對水進行消毒，總劑量20 mJ/cm2。在紫外光消毒設備出口處投加氯胺溶液，投量為3mg/L (以Ch計)，即可使用。
實施例3
對飲用水處理廠濾池出水進行處理，向水中投加液氯2 mg/L，充分混合后將水通過低壓汞燈和中壓汞 燈紫外光消毒設備，紫外光照射總劑量12 mJ/cm2。出水停留20分鐘即可使用。
實施例4
對飲用水處理廠濾池出水進行處理，采用高壓汞燈和低壓汞燈發生紫外光對水進行消毒，總劑量30 mJ/cm2。在紫外光消毒設備出口處投加次氯酸鈣溶液，投量為5mg/L (以Cb計)，即可使用。
實施例5
對飲用水處理廠濾池出水進行處理，采用高壓汞燈和低壓隸燈發生紫外光對水進行消毒，總劑量70 mJ/cm2。在紫外光消毒設備出口處投加漂白粉，投量為2mg/L (以Cl2計)，即可使用。
實施例6
對河水為源水的地表水進行處理，向源水中投加液氯7mg/L，然后經混凝、沉淀、過濾等常規處理工 藝，將濾池出水通過高壓汞燈和低壓汞燈組成的紫外光消毒設備，紫外光照射總劑量50mJ/cm2，即可使用。
權利要求
1、一種飲用水多源紫外光催化氯消毒方法，包括對水進行混凝、沉淀、過濾處理，其特征在于還對水進行多源紫外光照射消毒和向水中投加含氯消毒劑消毒的聯用方法消毒，其中，所述的多源紫外光照射為采用高壓、中壓、低壓三種紫外光汞燈中的至少兩種進行聯合紫外光照射，紫外光照射的總劑量為0.1-200mJ/cm2，投加含氯消毒劑的量以其有效氯含量計為0.1-30mg/L。
2、 根據權利要求1所述的飲用水多源紫外光催化氯消毒方法，其特征在于所述的含氯消毒劑為氯氣、 次氯酸鈣、次氯酸鈉、漂白粉和氯胺中的至少一種。
3、 根據權利要求1或2所述的飲用水多源紫外光催化氯消毒方法，其特征在于對水進行多源紫外光 照射消毒和向水中投加含氯消毒劑消毒兩者聯用的順序為先進行多源紫外光照射消毒后，在0—30分鐘 內再向水中投加含氯消毒劑進行消毒。
4、 根據權利要求I或2所述的飲用水多源紫外光催化氯消毒方法，其特征在于對水進行紫外光照射 消毒和向水中投加含氯消毒劑消毒兩者聯用的順序為先向水中投加含氯消毒劑進行消毒后，在0—30分 鐘內再對水進行紫外光照射消毒。
5、 根據權利要求1或2所述的飲用水多源紫外光催化氯消毒方法，其特征在于在對水進行多源紫外 光照射消毒的同時向水中投加含氯消毒劑進行消毒。
6、 根據權利要求1或2所述的飲用水多源紫外光催化氯消毒方法，其特征在于在混凝處理前預投加 含氯消毒劑，經過混凝、沉淀、過濾處理后釆用多源紫外光照射消毒。
全文摘要
飲用水多源紫外光催化氯消毒技術，本發明涉及一種飲用水的凈化處理技術。本發明除了包括對水進行混凝、沉淀、過濾處理，還對水進行多源紫外光照射消毒和向水中投加含氯消毒劑消毒的聯用方法消毒，其中，所述的多源紫外光照射為采用高壓、中壓、低壓三種紫外光汞燈中的至少兩種進行復合紫外光照射，紫外光照射的總劑量為0.1-200mJ/cm²，投加含氯消毒劑的量以其有效氯含量計為0.1-30mg/L。本方法利用多種紫外光源照射對致病微生物的弱化作用、對氯消毒的催化作用，提高抗氯性病源微生物的滅活效率，并通過控制氯投量達到削減出水消毒副產物生產量的目的。采用本發明的方法可以大幅提高病毒滅活率，同時削減出水消毒副產物，提高飲用水的水質安全。
文檔編號C02F1/32GK101607771SQ200810028839
公開日2009年12月23日 申請日期2008年6月17日 優先權日2008年6月17日
發明者偉 劉 申請人:中山大學