淺議城市污水處理中的幾種消毒技術

◎ 江蘇淮安市給排水監督管理處 李舜堯

“九五”以來，水環境狀況日益受到國家和社會的普遍關注，國家啟動了“三河三湖”（淮河、海河、遼河、太湖、巢湖、滇池）水污染專項防治工作，城鎮污水處理能力迅速增長，截至2010年3月底，全國設市城市、縣及部分重點建制鎮累計建成污水處理廠2157座，污水處理能力達到1.09億立方米/日。

1 城市污水消毒的必要性

為了保護人類的生命健康，保護好水環境，世界許多國家和地區(北美、歐盟、日本、韓國、臺灣等)都要求對城市污水在排放前進行消毒處理。

在我國，2000年5月，原建設部、國家環保總局、科技部聯合發布的《城市污水處理及污染防治技術政策》在“二次污染防治”中規定“為保證公共衛生安全，防止傳染性疾病傳播，城市污水處理設施應設置消毒設施”，但并未強制執行。2002年11月，“非典”的爆發，使人們開始意識到污水處理廠的尾水消毒的重要性。2002年底，國家環境保護總局頒布《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918－2002），首次將“糞大腸菌群數”列為城鎮污水處理廠出水的基本控制項目，一級A標為103個/L，一級B標和二級標準均為104個/L，標志著污水處理廠尾水消毒正式成為必建流程。

2 污水處理常用的幾種消毒技術

給排水消毒方法可分為兩大類，即化學消毒法、物理消毒法。化學消毒法主要采用強氧化劑，如液氯、二氧化氯和臭氧等化學藥劑；物理消毒法主要有紫外線消毒等。化學消毒法容易實現，成本低，但一般都會產生消毒副產物，而紫外線消毒不會產生副產物，不會造成二次污染問題。

2.1 液氯消毒法

液氯是一種強氧化劑，其殺菌能力強，價格低廉，效果穩定，是最早應用于污水處理消毒的技術，也是應用較為廣泛的一種技術。

不同的水質其化學反應的過程也不一樣,但最終起消毒作用的是次氯酸和次氯酸根離子。

當水中無氨氮存在時∶

次氯酸與次氯酸根在水里所占的比例主要取決于水的pH值，當pH值在5.6－9.5范圍內時，pH值越低，HOCl的含量越大，消毒效果越好。

當水中存在氨氮時：

(1)式產生的HOCl就會和氨化合，產生一類叫胺的化合物，其成份視水的pH值及Cl2和NH3含量的比值而定。

當水的PH值在5－8.5之間時，NH2Cl和NHCl2同時存在，但PH值低時，NHCl2較多，消毒效果較好。

所以，無論水中是否存在氨氮，在使用液氯消毒時，在pH值5.6－8.5范圍內，pH值越低，消毒效果越好。

2.2 二氧化氯消毒法

二氧化氯化學性質活潑，極易溶于水而不與水反應，在20℃下溶解度為氯氣5倍，氧化能力為氯氣的2.6倍。二氧化氯既是消毒劑又是強氧化劑，其殺菌能力不受水體pH值、氨氮以及有機物濃度的影響，藥效持續時間長，消毒能力比氯強，但僅有20%的二氧化氯在消毒過程中有效。

酸性條件下，ClO2在水中具有很強的氧化性，反應如下：

中性條件下，反應如下：

據實驗測知，CLO2在PH值6～10范圍內的殺菌效果幾乎不受PH值影響。

2.3 臭氧消毒法

臭氧是一種強氧化劑，在低濃度下可瞬間完成氧化反應，能有效地降解污水中殘留的有機物，脫色除味效果優異，殺菌效果好，用量少，作用快，而且污水的pH值、溫度對消毒效果影響較小，一般維持剩余臭氧濃度為0.4mg/L，接觸時間為15min，可得到良好的消毒效果，是目前加藥消毒法中較為有效的消毒劑。但是臭氧法投資大、運行成本高，設備管理復雜，并且當水質和水量變化時，調節投放量較為困難，主要適用于對出水水質要求高、出水中含較高色度或者難降解物質、水量不大的工業廢水處理消毒，不太適用于大中規模的城市污水處理。

2.4 紫外線消毒法

紫外線是一種肉眼不可見的光線，早在1878年人類就發現太陽光中的紫外線具有殺菌消毒作用，20世紀初開始人造紫外光源并應用。紫外線消毒是一種物理清毒方法，其并非殺死微生物，而是摧毀其繁殖能力，使其不能分裂復制，令其自然死亡。紫外線是波長在200～400nm的電磁波，分為4個波段，其中200～300nm波段的具有殺菌消毒作用。

紫外線消毒可達到和加氯相同甚至更好的消毒效果，對受納水體中的生物無毒副作用，不產生消毒副產物。但是污水的成分復雜，含有大量的有機物、無機物和微生物，會吸收紫外線，另外，污水中的SS還會降低透光率，雜質會在燈管的石英套管外結垢，影響紫外光發射。

3 幾種消毒技術比較

3.1 投資

液氯消毒系統包括加氯間、加氯機、氯庫、接觸池等，土建投資大，設備投資大。二氧化氯消毒系統主要為二氧化氯發生器，投資基本與液氯消毒系統相當。臭氧消毒系統主要為臭氧發生裝置，土建投資較小，但生產設備復雜，投資很大。紫外線消毒系統主要為消毒渠、燈架和架具、控制設備等，土建投資較小，設備投資一般。

3.2 消毒效果

液氯殺菌能力強，持續時間長，但效率受有機物質和pH影響較大，且容易產生“三致”物質。二氧化氯殺菌效果好，受溫度和pH影響較小，不產生致突變物質，消毒作用持續時間長，但效率較低。臭氧消毒效率高，脫色除味效果優異，受溫度和pH值影響較小，有酮和醛等副產物，消毒作用持續時間短。紫外線消毒殺菌效果好而快，受濁度和色度影響較大，無有害的殘余物質，無持續殺菌作用。

3.3 運行成本

據統計，國內中等規模污水處理廠的運行成本如下：液氯0.02元/m3，二氧化氯0.08元/m3，臭氧0.10元/m3，紫外線為0.016元/m3。由此可見，紫外線消毒的運行成本具有一定的優勢。

3.4 運行和維護管理

液氯消毒系統設備較多，需要人工操作較多，且氯為有毒物質，安全防護工作任務重。二氧化氯消毒與液氯消毒系統相當。臭氧是易燃易爆的有毒氣體，且制取設備復雜，維護管理工作量較大。紫外線消毒設備集成度較高，可自動運轉，維護管理工作量較低。

4 結語

隨著對污水尾水消毒的日益重視，消毒成為污水處理的重要環節。各種消毒技術各有特點，綜合各種因素，可認為紫外線消毒效果好，安全隱患小，經濟性較優，將在今后相當長的時期內，成為污水處理廠消毒的首選技術。