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污水處理消毒技術(shù)

  我們對城鎮(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,會產(chǎn)生巨大的社會影響,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、安全的強(qiáng)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)對水質(zhì)的影響,每批次要檢查其合格證明,并抽樣檢測;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)過動物試驗(yàn)證明是有致突變或致癌活性的。基于以上原因,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。

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  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。

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  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)會因其強(qiáng)氧化性和對神經(jīng)系統(tǒng)的毒害而對人體產(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)會加速臭氧的分解,對管道的銹蝕比較嚴(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,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)

  紫外線的波長范圍為200-390nm,以波長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)備操作安全簡單。但紫外線消毒工藝對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))

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  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,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)。( >

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