國內污水處理廠消毒工藝研究探討

【摘要】針對目前國內城市污水處理廠出水消毒的現狀，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，并對這幾種消毒工藝進行了綜合比較，指出了每種工藝的優缺點和適用范圍，希望為相關人員工作提供參考。

【關鍵詞】污水處理；消毒工藝；特點；范圍

前言

2002年12月頒布的《成長污水處理廠污染的排放標準》（GB18918-2002）中首次將微生物指標列為基本控制指標，規定污水處理廠出水必須進行消毒處理，并要求執行二級標準和一級B標準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/L。城市污水經二級處理后，水質已經改善，細菌含量也大幅度減少，但細菌的絕對數量仍很可觀，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，利用紫外光發生裝置，產生的強紫外c光照射水、空氣、物體表面，各種細菌、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核酸（DNA或RNA），使其不能分裂復制。除此之外，紫外線還可引起微生物其他結構的破壞。紫外線是一種頻率高于可見光的電磁波，按其波長可以分為UV—A（315nm～400nm）、UV.B（280nm～315nm）和UV—C（100nm～280nm）三個波段。其中UV.C波段恰好處在微生物的吸收峰范圍之內，因此UV—C波段的紫外線殺菌效果最好。

1.2 化學消毒方法

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，它是一種強氧化劑。溶于水后很安全，是國際上公認的含氯消毒中唯一高效消毒劑。二氧化氯性質不穩定，只能采用二氧化氯發生器現場制備。用于水處理領域的小型化學法二氧化氯發生器主要有兩種：以氯酸鈉、鹽酸為原料的復合型二氧化氯發生器和以亞氯酸鈉、鹽酸為原料的純二氧化氯發生器，其中前者應用最為廣泛。

1.2.2 液氯消毒。液氯消毒原理。液氯是一種強氧化劑，最早用于污水處理廠消毒。由于其殺菌能力強，價格低廉，消毒可靠，是目前應用最為廣泛的消毒劑。液氯消毒法的消毒機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擴散到細菌表面，并穿過細菌的細胞壁穿透到細胞內部。當HC1O分子到達細菌內部時，發生氧化作用破壞了細菌的酶系統而使細菌死亡。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常溫常壓下為藍色氣體。臭氧具有很強的氧化能力（僅次于氟），能氧化大部分有機物。臭氧滅菌過程屬物理、化學和生物反應，臭氧滅菌有以下三種作用：臭氧能氧化分解細菌內部氧化葡萄糖所必需的酶，使細菌滅活死亡；直接與細菌、病毒作用，破壞它們的細胞壁、DNA和RNA，細菌的新陳代謝受到破壞，導致死亡；滲透胞膜組織，侵入細胞膜內作用于外膜的脂蛋白和內部的脂多糖，使細菌發生透性畸變，溶解死亡。

2 上述幾種消毒方法的特點

2.1 紫外線消毒。優點：紫外線消毒法不影響水的物理化學成分、不增加水的嗅和味、不產生有毒有害的副產物、消毒速度快、效率高、占地面積小、設備操作較傳統消毒工藝安全簡單和實現自動化等優點外，運行、管理、勞務和維修費用也低。

缺點：紫外線消毒工藝對紫外穿透率較低（如未經處理或只經過一級處理的污水），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增加能耗，還會造成消毒效果不好。紫外線消毒法不能提供剩余的消毒能力，當處理水離開反應器之后，一些被紫外線殺傷的微生物在光復活機制下會修復損傷的DNA分子，使細菌再生。

2.2 二氧化氯消毒。優點：二氧化氯消毒的特點是只起氧化作用，不起氯化作用，因而一般不會產生致癌物質。二氧化氯的消毒效果與氯氣相當，但當污水中NH一N濃度較高時，耗氯量會大幅度增加，但二氧化氯由于不與NH反應，因而其投加量并不增加。

缺點：二氧化氯不穩定且具有爆炸性，因而必須在現場制造，立即使用。制備含氯低的二氧化氯較復雜，且原料（NaClO ）的價格較其他消毒方法高，故限制了該方法的廣泛采用。所以國內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。優點：使用液氯最大的優點是價格便宜、殺菌力強、技術成熟、投量準確，有后續消毒作用，不需要龐大的設備。

缺點：液氯儲存不是十分安全，容易發生泄漏。氯與污水中某些有機和無機成分反應，生成一系列穩定的含氯化合物，其大部分對人體健康有害，有些含氯化合物有致癌性。氯與污水中的氨反應生成的氯氨，會降低消毒效力，而且氯氨排入水體后會對環境生物產生毒性作用。

2.4 臭氧消毒。優點：臭氧接觸時間短，除能有效殺滅細菌以外，對各種病毒和芽胞等生命力強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，而且其最終產物是二氧化碳和水，不產生致癌物質。

缺點：臭氧氧化能力強，且很不穩定，也無法儲藏，因此應根據需要就地生產。用臭氧給城市污水處理廠出水消毒存在投資大、運行成本高、設備管理復雜等缺點。

3、對幾種消毒工藝的綜合比較

以上幾種消毒方式目前在國內均有運用，由于液氯消毒運行費用低，操作簡單，主要運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定，且設備維護費用較高等因素，二氧化氯消毒在中小型污水處理廠中運用越來越廣泛。臭氧消毒當水量和水質發生變化時，臭氧投加量的調節比較困難，目前運用較少。

參考文獻：

[1]《城鎮污水處理廠污染的排放標準》（GBl8918-2002）.