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细菌的危害和杀菌灭藻

一、细菌的危害

工业用水中含有溶解氧、无机物、有机物以及含磷水质稳定剂，在水温10-40℃时适于微生物生长，这就容易产生生物垢-黏泥。这给水处理系统的运行带来了很多麻烦，应该采用杀菌灭藻剂控制微生物的生长。微生物的特点是种类多，代谢快，繁殖快，易于变异。微生物包括菌类、病毒、单细胞藻类和原生动物。
根据菌类合成代谢过程中能量和碳的来源不同，细菌可以分为异养菌和自养菌两大类。
(1)异养菌；指需要有机物质作为合成自身菌体碳源的一类菌。这类菌靠有机物被氧化所产生的化学能进行代谢，一般需要外源供给生长因素。
(2)自养菌；指能利用CO2或碳酸盐为碳源、利用铵盐或硝酸盐为氮源来合成自身菌体的菌类。
根据菌类分解代谢过程氧化类型，细茵可分为好氧菌、厌氧菌和兼性菌三种类型。
①好氧菌；分解代谢作用(即呼吸作用)是以氧为营养物。
②厌氧菌；若有分子氧存在，呼吸作用即发生抑制。受氢体是无机物或有机物。
③兼性菌；有两套酶系，在有氧时为好氧呼吸，在无氧时进行厌氧呼吸，大肠杆菌、酵母菌即为此类菌。
常见危害较大的微生物，举例如下。
(1)铁细菌；它是自养菌，能使亚铁氧化成高铁，在总铁为1-6mg/L时能很好地生长。
(2)硝化细菌；使用还原态的无机氮化合物进行自养性生长的细菌称为硝化细菌，它把氮氧化为亚硝酸，再进一步氧化为硝酸。
(3)反硝化菌；反硝化菌的作用是把硝酸盐还原为分子态氮。HNO3→HNO2→N2↑+H2O
(4)硫细菌；能把硫、硫化物氧化成硫酸，常与铁细菌共存。
药剂杀菌作用主要与化合物性质、使用浓度和作用时间长短有关。其杀生机理为。破坏细胞结构，损坏细胞壁。破坏细胞膜，破坏细胞体的机能。代谢受阻。药剂与细胞的酶作用后使之失去活性。

二、杀菌消毒剂

  1. 氯杀菌消毒荆
    (1)氯消毒；氯气(Cl2)是一种有刺激性的黄色气体，密度3.2kg/m'(O℃，0.1MPa)；液氯密度1460kg/m3(0℃，0. 1MPa)，易被气化，沸点为-34.5℃。液氯气化时常用淋水管喷水，能发生如下反应。Cl2+H2O→←HClO+HCl
    次氯酸(HClO)是弱酸，能水解，氧化能力比Cl0-强得多。
    (2)氯胺消毒；在水中存在NH3或投加NH3(或铵盐)时，HClO极易与之反应，生成三种氯胺(一氯胺、二氯胺、三氯胺)。
    NH3+HClO→←NH2Cl+H2O
    NH2Cl+HClO→←NHCl2+H2O
    NHCl2+HClO→←NCl3+H2O
    NCl3只在pH位低于4.5时产生，且极不稳定，含量极微，NHCl3的杀伤力比NH2Cl强。氯胺消毒可以认为还是依靠HClO，当水中HClO消耗后，上式反应向左进行，析出HClO，因而氯胺消毒比HClO慢。
    废水中的铵态氮可用加过量的Cl2去除，此法称折点氯化法(见图2-15)，反应如下。
    2NH3+4HClO+H2O→←N2O↑+4H30+ +4Cl-
    2NH3Cl+HClO+2H2O→←N2↑+3H3O+ +3Cl-
    2NHCl2+HCl0+6H20→←2N0↑+5H3O+ +5Cl-
    (3)加氯量的确定；加氯量应包括需氯量和余氯量两部分。需氯量指用于杀菌和氧化还原性物质(H2S、SO3-、NO2-、Fe2+、Mn2+、CN-和胺等)及有机物所需氯量，应通过试验确定。
    一般水源滤前加氯量为1-2.5mg/L，滤后或地下水加氯量为0.5-1.5mg/L，接触时间30min。当水中氨氮浓度较高时，[Cl2]/[NH3](物质的量浓度)超过1:1就会发生氨的氧化和氯的还原，如图2-15所示。
    加氯法
    (4)常用氯化剂
    ①次氯酸盐；如漂白粉[CaCl(OCl)]，次氯酸钙[Ca(ClO)2]，液态次氯酸钠(NaClO)。上述三种盐溶于水，水解后生成HClO。
    ②二氧化氯(ClO2)；ClO2气体易爆炸，但水溶液则是稳定的。制备方法如下。
    Cl2+4NaClO→2ClO2+4NaCl
    3NaClO+H2SO4→ClO2+NaCl+Na2SO4+H2O
    当水中氮浓度高时，采用ClO2具有明显优点，因为它能与被载化的物质迅速发生反应，但与氮不发生化合，对酚的氧化特别有效。
    ClO2和Cl2相比，优点如下：ClO2的杀菌率是Cl2的2.5倍、2mg/L的ClO2在作用30s时就能杀死100%的微生物，残留量为0.9mg/L，ClO2杀菌能力与O3接近；与Cl2相反，ClO2杀菌性能与pH值无关，在pH值6-10，ClO2杀菌效果不变，ClO2不像Cl2那样，它根本不与胺或氨起作用；CIO2不会与有机物反应生成三级甲烷:C1伍药效有持续性，投加0.5mg/L可维持12h；在饮用水中使用ClO2不会给水带来氯气味，本身有脱臭的作用。
    总之ClO2是优良的杀菌剂，剂量不应超过0.4-0.45mg/L，残留最不应超过0.05-0.2mg/L。
    (5)脱氯；通常是指去除氯化后存在于水中的Cl2，即化合性余氯。
    用活性炭脱氯反应如下。
    C+2Cl2+2H2O→4HCl+CO2
    与氯胺进行的反应如下。
    C+2NH2Cl+2H2O→CO2+2NH4+ 2Cl-
    C+4NHCl2+2H2O→CO2+2N2+8H+ +8Cl-
    用HSO3-(如NaHSO3)与HClO反应脱氯。
    HClO+HSO3- →Cl- +SO24- + 2H+
    与氯胺进行反应脱氯。
    NH2Cl+HSO3- +H2O→Cl- +SO24- +NH4+ + H+
    其他还有Na2SO3、Na2S2O5、Na2S2O3等可以用于脱氯。
  2. 臭氧
    常温常压下臭氧(O3)是一种紫色气体，沸点-111.9℃，在水中溶解度比氧大十几倍。它是一种强氧化剂，氧化能力仅次于氯。臭氧对水中有机物有强烈的氧化降解作用，它比氯氧化能力强，且不会产生新的污染。臭氧对废水中的酚、油脂、洗涤剂、腈、胺、染料等有机物和铁、锰等无机物有显著的去除效果，从而降低废水的BOD、COD值，能除去臭味、脱色以及使有毒物质无害化。用臭氧消毒保持0.05-0.45mg/L，剩余臭氧只需2min，且不受氨和pH值影响。
    为除去水中重金属离子，还可先用石灰调pH值至7-9，然后臭氧氧化至饱和，可去除99.5%以上的镉、铬、铅、镍、锌、铁、锰、铝等。
    采用臭氧氧化，使重金属低价离子变为高价，其臭氧化物溶解度小于低价金属氢氧化物的溶解度。当有螯合剂(EDTA)存在时，金属沉淀效率低，可用臭氧氧化破坏金属络合物，使金属游离出来，易于化学沉淀。
    臭氧用于水质预处理及循环水杀菌处理和降低COD，在欧美已广泛应用，有法规规定不得用Cl2。
  3. 紫外线与臭氧结合消毒
    紫外线波长250-270nm，辐照时间为9-12s；紫外线与臭氧结合，杀菌和降解有机物很有效。
  4. 过氧化氢
    将水的pH值调至小于7.8，然后再加过氧化氢，此法适于游泳他的消毒，一次能将铝、铜、铁和锰浓度分别降至0.09mg/L、0.05mg/L、0.10mg/L和0.05mg/L以下。
  5. 高锰酸钾
    高锰酸钾是一种很有效的杀菌剂，法兰克福一个化工厂用高锰酸钾处理污水后，供给反渗透系统，大大改善了反渗透的性能。
  6. 异噻唑啉酮
    这是一种较新的杀菌剂，人们常使用它的衍生物，如2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮和5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮，结构式如下。

    试验证实，即使剂量为0.5mg/L，经过5个星期，杀菌率还能达到90%以上。它能在较宽的pH值范围内具有优良杀菌性能。它与氯、阻垢剂、缓蚀剂在冷却水中相容，但与NaHSO3不相容。

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