國(guó)內(nèi)污水處理廠消毒工藝研究探討

【摘要】針對(duì)目前國(guó)內(nèi)城市污水處理廠出水消毒的現(xiàn)狀，分別介紹了紫外線消毒、二氧化氯消毒、液氯消毒等污水消毒工藝的原理和各自特點(diǎn)，并對(duì)這幾種消毒工藝進(jìn)行了綜合比較，指出了每種工藝的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍，希望為相關(guān)人員工作提供參考。

【關(guān)鍵詞】污水處理；消毒工藝；特點(diǎn)；范圍

前言

2002年12月頒布的《成長(zhǎng)污水處理廠污染的排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）中首次將微生物指標(biāo)列為基本控制指標(biāo)，規(guī)定污水處理廠出水必須進(jìn)行消毒處理，并要求執(zhí)行二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)的污水處理廠大腸菌群的最高允許排放濃度不得超過10個(gè)/L。城市污水經(jīng)二級(jí)處理后，水質(zhì)已經(jīng)改善，細(xì)菌含量也大幅度減少，但細(xì)菌的絕對(duì)數(shù)量仍很可觀，并存在有病原菌的可能，必須在去除掉這些微生物以后，廢水才可以安全地排入水體或循環(huán)再用。消毒是滅活這些致病生物體的基本方法之一，因此污水處理廠的尾水消毒已經(jīng)成為污水處理中的重要工序。

1、幾種消毒工藝方法

1.1 物理消毒方法—紫外線消毒。紫外線消毒是一種物理消毒方法，利用紫外光發(fā)生裝置，產(chǎn)生的強(qiáng)紫外c光照射水、空氣、物體表面，各種細(xì)菌、病毒、寄生蟲、水藻以及其它病原體受到一定劑量的紫外c光輻射后，去掉其繁殖能力進(jìn)行滅活。紫外線消毒的原理主要是用紫外光摧毀微生物的遺傳物質(zhì)核酸（DNA或RNA），使其不能分裂復(fù)制。除此之外，紫外線還可引起微生物其他結(jié)構(gòu)的破壞。紫外線是一種頻率高于可見光的電磁波，按其波長(zhǎng)可以分為UV—A（315nm～400nm）、UV.B（280nm～315nm）和UV—C（100nm～280nm）三個(gè)波段。其中UV.C波段恰好處在微生物的吸收峰范圍之內(nèi)，因此UV—C波段的紫外線殺菌效果最好。

1.2 化學(xué)消毒方法

1.2.1 二氧化氯消毒。二氧化氯在水中溶解度是氯的5倍，氧化能力是氯氣的2.5倍左右，它是一種強(qiáng)氧化劑。溶于水后很安全，是國(guó)際上公認(rèn)的含氯消毒中唯一高效消毒劑。二氧化氯性質(zhì)不穩(wěn)定，只能采用二氧化氯發(fā)生器現(xiàn)場(chǎng)制備。用于水處理領(lǐng)域的小型化學(xué)法二氧化氯發(fā)生器主要有兩種：以氯酸鈉、鹽酸為原料的復(fù)合型二氧化氯發(fā)生器和以亞氯酸鈉、鹽酸為原料的純二氧化氯發(fā)生器，其中前者應(yīng)用最為廣泛。

1.2.2 液氯消毒。液氯消毒原理。液氯是一種強(qiáng)氧化劑，最早用于污水處理廠消毒。由于其殺菌能力強(qiáng)，價(jià)格低廉，消毒可靠，是目前應(yīng)用最為廣泛的消毒劑。液氯消毒法的消毒機(jī)理是利用液氯溶解于水生成次氯酸和鹽酸：Cl2+H2O= HClO+HC1；次氯酸HClO擴(kuò)散到細(xì)菌表面，并穿過細(xì)菌的細(xì)胞壁穿透到細(xì)胞內(nèi)部。當(dāng)HC1O分子到達(dá)細(xì)菌內(nèi)部時(shí)，發(fā)生氧化作用破壞了細(xì)菌的酶系統(tǒng)而使細(xì)菌死亡。HClO、HCl之和稱作有效自由氯，其中以HClO消毒效果最好。

1.2.3 臭氧消毒。臭氧消毒原理：臭氧（O3）是氧（O2）的同素異形體，純凈的O3常溫常壓下為藍(lán)色氣體。臭氧具有很強(qiáng)的氧化能力（僅次于氟），能氧化大部分有機(jī)物。臭氧滅菌過程屬物理、化學(xué)和生物反應(yīng)，臭氧滅菌有以下三種作用：臭氧能氧化分解細(xì)菌內(nèi)部氧化葡萄糖所必需的酶，使細(xì)菌滅活死亡；直接與細(xì)菌、病毒作用，破壞它們的細(xì)胞壁、DNA和RNA，細(xì)菌的新陳代謝受到破壞，導(dǎo)致死亡；滲透胞膜組織，侵入細(xì)胞膜內(nèi)作用于外膜的脂蛋白和內(nèi)部的脂多糖，使細(xì)菌發(fā)生透性畸變，溶解死亡。

2 上述幾種消毒方法的特點(diǎn)

2.1 紫外線消毒。優(yōu)點(diǎn)：紫外線消毒法不影響水的物理化學(xué)成分、不增加水的嗅和味、不產(chǎn)生有毒有害的副產(chǎn)物、消毒速度快、效率高、占地面積小、設(shè)備操作較傳統(tǒng)消毒工藝安全簡(jiǎn)單和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)外，運(yùn)行、管理、勞務(wù)和維修費(fèi)用也低。

缺點(diǎn)：紫外線消毒工藝對(duì)紫外穿透率較低（如未經(jīng)處理或只經(jīng)過一級(jí)處理的污水），消毒效果很難保證。這種情況采用紫外線消毒的方式不但會(huì)增加能耗，還會(huì)造成消毒效果不好。紫外線消毒法不能提供剩余的消毒能力，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。

2.2 二氧化氯消毒。優(yōu)點(diǎn)：二氧化氯消毒的特點(diǎn)是只起氧化作用，不起氯化作用，因而一般不會(huì)產(chǎn)生致癌物質(zhì)。二氧化氯的消毒效果與氯氣相當(dāng)，但當(dāng)污水中NH一N濃度較高時(shí)，耗氯量會(huì)大幅度增加，但二氧化氯由于不與NH反應(yīng)，因而其投加量并不增加。

缺點(diǎn)：二氧化氯不穩(wěn)定且具有爆炸性，因而必須在現(xiàn)場(chǎng)制造，立即使用。制備含氯低的二氧化氯較復(fù)雜，且原料（NaClO ）的價(jià)格較其他消毒方法高，故限制了該方法的廣泛采用。所以國(guó)內(nèi)目前只是在一些中小型的污水處理工程中采用了二氧化氯消毒工藝。

2.3 液氯消毒。優(yōu)點(diǎn)：使用液氯最大的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜、殺菌力強(qiáng)、技術(shù)成熟、投量準(zhǔn)確，有后續(xù)消毒作用，不需要龐大的設(shè)備。

缺點(diǎn)：液氯儲(chǔ)存不是十分安全，容易發(fā)生泄漏。氯與污水中某些有機(jī)和無機(jī)成分反應(yīng)，生成一系列穩(wěn)定的含氯化合物，其大部分對(duì)人體健康有害，有些含氯化合物有致癌性。氯與污水中的氨反應(yīng)生成的氯氨，會(huì)降低消毒效力，而且氯氨排入水體后會(huì)對(duì)環(huán)境生物產(chǎn)生毒性作用。

2.4 臭氧消毒。優(yōu)點(diǎn)：臭氧接觸時(shí)間短，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NH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)。

缺點(diǎn)：臭氧氧化能力強(qiáng)，且很不穩(wěn)定，也無法儲(chǔ)藏，因此應(yīng)根據(jù)需要就地生產(chǎn)。用臭氧給城市污水處理廠出水消毒存在投資大、運(yùn)行成本高、設(shè)備管理復(fù)雜等缺點(diǎn)。

3、對(duì)幾種消毒工藝的綜合比較

以上幾種消毒方式目前在國(guó)內(nèi)均有運(yùn)用，由于液氯消毒運(yùn)行費(fèi)用低，操作簡(jiǎn)單，主要運(yùn)用于大型污水處理廠。中小型污水處理廠主要采用二氧化氯和紫外線消毒，但由于紫外線消毒效果不穩(wěn)定，且設(shè)備維護(hù)費(fèi)用較高等因素，二氧化氯消毒在中小型污水處理廠中運(yùn)用越來越廣泛。臭氧消毒當(dāng)水量和水質(zhì)發(fā)生變化時(shí)，臭氧投加量的調(diào)節(jié)比較困難，目前運(yùn)用較少。

參考文獻(xiàn)：

[1]《城鎮(zhèn)污水處理廠污染的排放標(biāo)準(zhǔn)》（GBl8918-2002）.