污水處理消毒技術(shù)

　　我們對(duì)城鎮(zhèn)污水處理廠出水進(jìn)行消毒，是為了出水水質(zhì)糞大腸菌群數(shù)達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》要求和中水回用的要求。目前，消毒技術(shù)主要包括物理消毒和化學(xué)消毒兩種類型，其中化學(xué)消毒主要有氯氣、次氯酸鈉、漂白粉、二氧化氯、雙氧水、臭氧等方式，物理消毒主要包含紫外線和超聲波等。其他消毒技術(shù)如生物消毒、光催化消毒和電場(chǎng)消毒技術(shù)也在局部地區(qū)有過應(yīng)用，但還存在一定的局限性，需要進(jìn)一步完善才能規(guī)模化應(yīng)用。

　　1、消毒技術(shù)選用原則

　　在新建污水處理廠或提標(biāo)改造項(xiàng)目中，對(duì)于污水處理消毒方法的選擇，主要考慮：一是要考慮工藝的適宜性。即消毒方法要符合新建或提標(biāo)項(xiàng)目的出水水質(zhì)要求。如在城市中心建污水處理廠因受到場(chǎng)地面積限制，在工藝選型時(shí)就要考慮采用接觸消毒池的可行性。二是要考慮生產(chǎn)運(yùn)輸?shù)陌踩浴０ㄉa(chǎn)、運(yùn)輸和使用的安全，是否會(huì)產(chǎn)生二次污染等。液氯運(yùn)輸和使用的審批程序嚴(yán)格，且一旦發(fā)生液氯泄漏，會(huì)產(chǎn)生巨大的社會(huì)影響，應(yīng)慎重考慮。三是要考慮消毒方法的經(jīng)濟(jì)性。要以最小的投入達(dá)到最好的效果，就要對(duì)消毒方法進(jìn)行固定資產(chǎn)投資和運(yùn)行使用費(fèi)用的綜合分析，結(jié)合各地資源配置的實(shí)際進(jìn)行選擇。

　　2、主要消毒技術(shù)

　　2.1 次氯酸鈉消毒技術(shù)

　　次氯酸鈉是一種高效、廣譜、安全的?力滅菌、殺病毒藥劑，它同水的親和性很好，具有運(yùn)行成本較低、藥物投加準(zhǔn)確、使用方便、操作安全等優(yōu)點(diǎn)。它的滅菌原理主要是通過水解形成次氯酸，次氯酸再進(jìn)一步分解形成新生態(tài)氧[O]，新生態(tài)氧的極強(qiáng)氧化性使菌體和病毒的蛋白質(zhì)變性，從而使病原微生物致死。次氯酸鈉的水解受PH值的影響，當(dāng)pH≥9.5，就不利于次氯酸的生成。

　　獲取方法：目前在城市污水處理行業(yè)中有兩種方法，一是從市場(chǎng)購買有效氯為8%-12%次氯酸鈉溶液;二是用次氯酸鈉發(fā)生器電解食鹽水制備。市場(chǎng)上的成品次氯酸鈉有些是從氯堿工廠生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)品，使用過程中要考慮雜質(zhì)對(duì)水質(zhì)的影響，每批次要檢查其合格證明，并抽樣檢測(cè);次氯酸鈉容易揮發(fā)，在設(shè)計(jì)建設(shè)和使用中要注意，不能長(zhǎng)時(shí)間貯存。

　　適用范圍：次氯酸鈉消毒在日本的城市污水處理中應(yīng)用較廣泛，在我國，目前主要應(yīng)用于自來水、中水、工業(yè)循環(huán)水等各種水體的消毒，株洲市自來水公司二水廠采用的就是次氯酸鈉消毒，使用效果頗佳;在我國的城市污水處理行業(yè)中，銀川、陜西污水處理廠(處理規(guī)模3-30萬m3/d)有過成功應(yīng)用。次氯酸鈉由于消毒效果較好，前期投適中，運(yùn)行費(fèi)用不高，使用方便安全等優(yōu)點(diǎn)，在我國的新建自來水廠和污水處理廠項(xiàng)目中，得到更多的應(yīng)用。

　　2.2 氯氣消毒技術(shù)

　　氯氣具有強(qiáng)氧化性和腐蝕性，氯氣消毒技術(shù)費(fèi)用低、工藝簡(jiǎn)單、技術(shù)成熟、殺菌力強(qiáng)，有持續(xù)消毒作用等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各地給水、污水、醫(yī)院廢水等水體消毒。但近年來，隨著氯氣在運(yùn)輸和使用過程中泄漏事故的多次發(fā)生，其安全性得到廣泛關(guān)注。而且城市二級(jí)污水一般有機(jī)物含量較高，氯在氧化去除或降解有機(jī)物的同時(shí)，會(huì)通過取代反應(yīng)與有機(jī)物結(jié)合生成鹵代有機(jī)物。這些鹵代有機(jī)物經(jīng)過動(dòng)物試驗(yàn)證明是有致突變或致癌活性的?；谝陨显?，目前新建的污水處理項(xiàng)目采用氯氣消毒工藝的占比不斷減少。

　　投加方法：常用加氯系統(tǒng)包括加氯機(jī)、接觸池、混合設(shè)備以及氯瓶等部分，如圖1所示。

　　適用范圍：氯氣消毒效果受pH值、溫度、出水SS和接觸時(shí)間影響，對(duì)于需要回用的中水，一般要求氯氣加入水體后，接觸30min，游離性余氯不小于0.3mg/l;水體中pH>7，H0CL含量快速減少，消毒效果下降。出水SS升高，水體消耗的H0CL會(huì)增加。在冬季室外溫度低于10℃時(shí)，由于液氯氣化需要吸收熱量，可能導(dǎo)致氯瓶結(jié)霜或結(jié)冰，需用溫水澆淋氯瓶加溫。

　　2.3 二氧化氯消毒技術(shù)

　　二氧化氯是一種極活潑的化合物，稍經(jīng)受熱，就會(huì)迅速分解為氯氣和氧氣。二氧化氯具有比氯氣更大的刺激性和毒性，毒性為氯氣的40倍。它是一種廣譜性消毒劑，通過滲入細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)，將核酸氧化，從而阻止細(xì)胞的合成代謝，并使細(xì)菌死亡，達(dá)到消毒的作用。

　　獲取方法：二氧化氯極其不穩(wěn)定，只有依靠現(xiàn)場(chǎng)制備，其制配方法分為化學(xué)法和電解法。化學(xué)法是通過氯酸鹽同酸的反應(yīng)制備得到。

　　二氧化氯與水中有機(jī)物的反應(yīng)為氧化反應(yīng)，故用于水消毒時(shí)不形成有機(jī)鹵代物，但會(huì)產(chǎn)生酮、醛或羰基類的物質(zhì)，有些被聯(lián)合國衛(wèi)生組織認(rèn)定為可疑致癌物，同時(shí)會(huì)因其強(qiáng)氧化性和對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的毒害而對(duì)人體產(chǎn)生不利影響。二氧化氯在水中幾乎100%以分子狀態(tài)存在，所以極易透過細(xì)胞膜，殺菌效果高于液氯。由于鹽酸容易揮發(fā)，并具有強(qiáng)烈腐蝕性，因此，在管理上要更加精細(xì)。

　　適用范圍：二氧化氯使用的PH范圍廣，在PH6―10內(nèi)能有效地殺滅絕大多數(shù)的微生物，對(duì)細(xì)菌、病毒、藻類和浮游生物具有良好的殺滅和失活作用，對(duì)污水中的無機(jī)污染物、硫化物和氰化物的去除優(yōu)于液氯，同時(shí)具有一定的去除異味、降低色度作用，所以二氧化氯在近年來在城市污水處理中得到推廣應(yīng)用。但也存在不穩(wěn)定、不安全、易揮發(fā)的因素，且運(yùn)行費(fèi)用較高等不足，常作為紫外線消毒的補(bǔ)充消毒措施。

　　2.4 臭氧消毒技術(shù)

　　臭氧是一種強(qiáng)氧化劑，高效無二次污染，既能氧化有機(jī)物，又能殺菌除色、嗅、味等，可氧化鐵、錳等物質(zhì)，通常認(rèn)為它的氧化能力比氯高600倍~3000倍，且接觸時(shí)間短，城市二級(jí)污水處理出水接觸2-4分鐘即可達(dá)到消毒的要求，它除能有效殺滅細(xì)菌以外，對(duì)各種病毒和芽胞等生命力強(qiáng)的生物也有很大的殺傷效果。臭氧消毒不受污水中NH3和pH的影響，而且其最終產(chǎn)物是二氧化碳和水，不產(chǎn)生致癌物質(zhì)。

　　臭氧常處于不穩(wěn)定狀態(tài)，特別是在水中的分解會(huì)隨著水溫的升高而增強(qiáng)。臭氧在水中分解時(shí)直接放出單原子氧[O]，因而具有強(qiáng)大的氧化消毒功效。臭氧不生成任何帶有特殊氣味的物質(zhì)，在味覺、氣味、顏色方面可以很好地起到改善水質(zhì)的作用。

　　獲取方法：臭氧可以在高電流強(qiáng)度下電解硫酸獲得，低溫時(shí)，在陽極放出的氧氣中可含有達(dá)30%的臭氧。但這種辦法只能是在實(shí)驗(yàn)室小量制備。因?yàn)榱蛩崾呛軓?qiáng)的酸，電極在強(qiáng)酸中不僅腐蝕消耗得迅速，而且材料也很不容易購買到。一套高質(zhì)量的臭氧設(shè)備其價(jià)格不菲。

　　適用范圍：臭氧不適應(yīng)堿性水質(zhì)，堿性化水質(zhì)會(huì)加速臭氧的分解，對(duì)管道的銹蝕比較嚴(yán)重，耗電量大，前期投入和運(yùn)行費(fèi)用都較高，設(shè)備壽命不長(zhǎng)，加之不能持續(xù)消毒，這些己成為臭氧在污水處理消毒中的致命缺陷。

　　2.5 紫外線消毒技術(shù)

　　紫外線的波長(zhǎng)范圍為200-390nm，以波長(zhǎng)260nm左右的殺菌能力最強(qiáng)，它具有殺菌作用主要是因?yàn)樽贤饩€對(duì)微生物核酸可產(chǎn)生光化學(xué)損傷。UV是衡量紫外線消毒效果的重要指標(biāo)，污水消毒常用紫外劑量為30-45MJ/cm2。

　　適用范圍：被廣泛應(yīng)用于各類城市污水的消毒處理中，它對(duì)致病微生物有廣譜消毒效果，不產(chǎn)生有毒有害的副產(chǎn)物，消毒速度快，占地面積小，設(shè)備操作安全簡(jiǎn)單。但紫外線消毒工藝對(duì)紫外穿透率較低的水質(zhì)并不適用，如SS高于30mg/L的污水，消毒效果會(huì)變差;紫外線消毒技術(shù)無持續(xù)消毒能力，當(dāng)處理水離開反應(yīng)器之后，一些被紫外線殺傷的微生物在光復(fù)活機(jī)制下會(huì)修復(fù)損傷的DNA分子，使細(xì)菌再生。株洲市霞灣污水處理廠紫外線工段設(shè)計(jì)規(guī)模10萬立方米/日，紫外線設(shè)備功率60KW，一次性投資200萬元。

　　3、消毒工藝經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較

　　幾種常用的污水處理消毒工藝技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較如下(以10萬m3/日計(jì))

　　4、結(jié)語

　　綜上所述，各種消毒技術(shù)方法都有其優(yōu)缺點(diǎn)，選擇時(shí)要基于各種消毒方法的特點(diǎn)，前端工藝選型和現(xiàn)場(chǎng)情況，考慮全壽命周期費(fèi)用，因地制宜地進(jìn)行工藝選型。從2008年-2019年建成的污水處理廠來看，次氯酸鈉發(fā)生器消毒，投資適中，運(yùn)行成本低，維修使用方便，選型占比逐年升高;紫外線消毒工藝作為一種無消毒附產(chǎn)物的消毒工藝越來越受到水處理行業(yè)的重視，隨著科技的發(fā)展，其電耗逐漸降低，燈管使用壽命不斷延長(zhǎng)，是城鎮(zhèn)污水處理廠應(yīng)用最多的消毒方式。近年來，科技發(fā)展日新月異，以上各種消毒方式的技術(shù)也在不斷完善，新的消毒方式在不斷涌現(xiàn)，作為給環(huán)保行業(yè)的專業(yè)技術(shù)人員，要緊跟科技發(fā)展的步伐，與時(shí)俱進(jìn)。(來源：株洲市城市排水有限公司)