申请日1986.11.07
公开(公告)日1991.11.20
IPC分类号C02F1/50
摘要
一种水和污水的气态氯快速消毒法，直接使用氯气而不是将其配成氯溶液再做为消毒剂与待消毒原水混合，在固定混合器中完成消毒过程，数秒内即可使大肠菌群数下降99.99%以上，并节省投氯量。由于消毒速度快、设备体积小，特别适用于中小型水或污水处理厂以及医院污水的消毒需要，尤其适用于流动性的，如机载、车载、船载的消毒设施或所载水处理装置中的消毒部分。
権利要求書
1、一种用氯气作消毒剂，将氯气用水射器直接投加于待消毒原水中的气态氯气消毒法，消毒过程在固定混合器中进行，其特征在于空气和氯气一起由水射器引入待消毒原水中，对水进行消毒。
2、根据权利要求1所述的气态氯消毒法，其特征在于所投加的氯气与待处理水的气液体积比为0.1～0.4。
3、根据权利要求1、2所述的气态氯消毒法，其特征在于固定混合器的混合能为0.1～0.5公斤/平方厘米。
说明书
本发明是一种直接投加氯气杀灭水中细菌和病毒的消毒方法。
传统的使用氯气的氯消毒法流程如图1所示。氯气(1)和自来水(2)通过加氯机(3)混合，发生如下化学反应：Cl2+H2O=HOCl+H++Cl-，生成高浓度的氯溶液(4);氯溶液与待消毒的原水(5)在混合反应装置(6)中初步混合;然后在接触装置(7)中停留较长一段时间以使消毒剂进一步扩散，与细菌或病毒相接触并杀灭之;经过消毒的水(8)可供使用或排放。可以看出，传统的氯消毒法有若干缺点。第一，氯气与水混合后只有一半的氯原子生成HOCl，另一半生成无氧化杀菌作用的HCl，氯的利用率低。第二，HOCl能与水中多种物质起氧化还原反应，不但消耗了有效氯，而且生成的含氯有机物中有些已被证明有致突变、致畸或致癌作用。第三，需要很长的接触时间。饮用水不得少于30分钟(给排水设计手册第四分册，第573页，中国建筑工业出版社，1974年版)，医院污水不得少于1～1.5小时(国家标准GBJ48-83，医院污水排放标准，1983年)。除了有清水池可兼做接触池的处理厂外，这样长的接触时间使消毒设施占地多，造价高。第四，加氯机正常工作要求自来水压力不小于2.5kg/cm2，而在许多场合，市政管网的压力不够，需专门设置加压设备保证之;另外，氯溶液腐蚀性很强，设备和管道的维护修理工作量大，易发生跑氯事故。
近年来有人直接使用氯气消毒医院污水。与传统的氯消毒法不同，加入待消毒原水的消毒剂不是氯溶液而是氯气，称之为气态氯消毒法，所用流程如图2所示。污水(5)流入调节池(9)中;达一定水位后形成虹吸，经过虹吸管(10)流至接触池(7);与此同时，控制装 置(11)开启，氯气进入虹吸管与污水混合;加氯后的污水在接触池中停留一段时间后排放。据报道，这种气态氯消毒法在100秒左右的消毒时间内即可杀灭大肠菌群数99.99%，并较传统的氯消毒法节省50%投氯量和25%的投资(王宪利，环境保护，第15页，环境保护杂志社，1985年8月)。气态氯消毒法使用氯气取代氯溶液做为消毒剂引入待消毒的原水中，克服了传统的氯消毒法的一些缺点，取得了很好的效果。上述流程使用虹吸管做为混合反应装置，具有简单易行、造价低廉的优点，但也带来若干不足之处。第一，只能间歇式脉冲处理，不能连续处理，适用范围窄;而且调节池和接触池有相当容积用于水量调节，造成总水力停留时间仍较长，处理设施占地多，设备利用率低。第二，受两端水位差限制，虹吸管内水流速度及紊动程度不可能很大，水与氯气混合不可能很充分，因此需要在接触池停留一段时间后才能达到较好的消毒效果，未能充分发挥气态氯消毒法的特长，消毒时间仍然偏长。第三，氯气投加控制装置不易做到与水流完全同步，且频繁启闭易发生故障。
本发明的目的在于提供一种能充分发挥气态氯消毒法优点，连续处理，符合多种给水及污水处理厂消毒要求的快速消毒方法。
本发明将氯气直接投加到待消毒原水中，利用固定混合器强大的混合传质能力，使氯气与待消毒原水迅速均匀地混合，和水中细菌或病毒相接触并杀灭之。水流通过固定混合器的数秒钟内消毒过程即可完成。
本发明完整的流程图如图3所示。氯气(1)与空气(12)分别经单向阀(13)后一起进入水射器(14)，与待消毒原水(5)初步混合;在固定混合器(15)中混合元件(16)的作用下，流体被切割并剧烈紊动，气液两相本身以及两相之间都快速进行着混合和扩散，很快完成使消毒剂均匀分布、与细菌或病毒充分接触并杀灭之的消毒过程;在气水分离器(17)中空气从水流中分离出来;经过氯气吸收器 (18)脱去可能被空气带出的微量氯气后排入大气;气水分离器的出水可供使用或排放。
图3所示流程普遍适用于各种场合。在某些场合的具体条件下，可以省去一些设施，采取简化的流程。例如，将空气和氯气一起引入待消毒原水中，是因为在一定气液比范围内固定混合器有最佳的混合传质效果。按投氯量混入一定量的空气，在水中溶解度很小的空气做为气相贯穿于始终，可以起到强化传质、提高消毒效果的作用。考虑到能耗等各方面因素气液体积比一般取0.1～0.4。某些场合，如没有空气源或投氯量很大时，也可不加空气而适当增加固定混合器元件数以补偿空气的作用。不用空气时，由于氯气在水中溶解度很大(25℃时为6.9克/升，为通常投氯量的数百倍)，经过固定混合器后实际上已完全溶于水中，所以气水分离器和氯气吸收器也可省去。又例如，使用水射器引入气体是因为水射器能在气体入口处形成低压区，便于引入气体，并有一定混合作用，是将气体引入液体时常用的装置。在要求不高的场合，采用某些简易装置也能将气体引入液体，图4所示就是一种。这时，同样应适当增加固定混合器元件数以补偿水射器的混合作用。
综上所述可以看出，本发明之关键在于利用固定混合器强大的混合传质能力，使混合、接触、杀灭等消毒过程诸步骤在其中一次完成，从而简化了消毒设施，大大缩短了消毒时间，直接使用氯气做为消毒剂的优点得到了充分地发挥。根据混合元件形状和排列的不同，固定混合器有多种类型，都具有使流体快速均匀地混合、强化相内相间传质的特性，都可在本发明中采用。特别是七十年代初开始大量生产应用的螺旋型固定混合器(U.S.App.No.109，467，商品名称为Kenics型固定混合器)具有结构简单、传质效果好的优点，在本发明中采用取得了很好的效果。视需要和固定混合器种类，混合元件数目可在20～60个范围内选择，一般取30～40个。如前所述，不用空气或水射器时，为补 偿其有利混合的作用，可考虑适当增加混合元件数。为保证足够的紊动强度以达到好的消毒效果，同时考虑到能耗等其它方面因素，固定混合器混合能(压降)一般取0.1～0.5kg/cm2。
本发明能连续处理，在水流通过固定混合器的数秒中即可完成消毒过程，使大肠菌群数下降99.99%以上，既使采用如图3所示最完整的流程，总水力停留时间也只有1～2分钟。由于消毒速度快，水中有机物与氯反应尚未进行完全时消毒已经完成，所以能降低投氯量，减少有害物的生成。同样，由于消毒速度快、停留时间短，消毒装置体积得以大大缩小，所以特别适用于中小型给水或污水处理厂的消毒流程，尤其适用于流动性的，如机载、车载、船载的消毒装置或所载水处理装置中的消毒部份。