城鎮(zhèn)污水處理廠消毒工藝的選擇

摘要：近年水環(huán)境容量減少及水污染的問題日益突出，國家制定了一系列嚴格的環(huán)境標準。城市污水處理廠為了達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）的要求，同時為了更好的解決消毒過程中工藝選擇困擾，避免消毒效果不良和造成二次污染等問題，所以對各種消毒工藝進行對比，以便城鎮(zhèn)污水處理廠在不同條件下使用合適的消毒工藝。

關(guān)鍵詞：城鎮(zhèn)污水;消毒;工藝

1 引言

城市污水主要存在著病原微生物和化學污染物對人體有害的兩大類物質(zhì)，且數(shù)量龐大。為了使排出的水對環(huán)境及人體的危害降低，減少患病風險，所以必須在排出水體前將有害物質(zhì)去除。消毒技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)的各方面的應用都很重要，尤其是在給水技術(shù)和污水深度處理技術(shù)的應用。

2 化學消毒法

化學消毒法的作用原理有兩種，一是通過無機制劑或有機化學制劑消滅微生物中特別的酶;二是經(jīng)強烈氧還反應使細菌的細胞質(zhì)發(fā)生徹底的改變，以達到消毒的目的。

2.1 氯制劑消毒法

2.1.1 氯氣消毒

氯氣消毒是最常見的消毒方法，其主要具有三個有點。一來它對微生物具有很強的滅活性;二來它能一直起到消毒的作用;三是使用方便，成本低。最主要的缺點是容易產(chǎn)生副產(chǎn)物。

2.1.2 液氯消毒

液態(tài)氯呈黃色，具有強烈的刺激性味道，有強氧化性。液態(tài)氯與水反應生成的次氯酸會擴散到細菌表面，并透過細胞壁到達病原菌內(nèi)部發(fā)生氧化還原反應，從而使細菌酶體遭到破壞，起到消毒的作用。液氯消毒具有殺菌能力強、價格低廉的優(yōu)點，但同時也具有一定局限性。一是安全性差，在輸送和運輸過程中極易泄露，易發(fā)生爆炸;二是存在二次污染，水中一些有機物與液氯反應會產(chǎn)生對人體有害的含氯化合物;三是液氯與水中的氨反應，生成的氯氨會導致消毒能力下降。

2.1.3 二氧化氯消毒

二氧化氯是一種氧化性很強的試劑，其在水處理過程中有祛色、殺菌、消味及抑制藻類生長的作用，其對水體中大部分病菌都要很好的殺滅效果。二氧化氯的主要殺菌機理是其在同病原菌接觸時，對細胞壁有強大的吸附力和穿透力，后將微生物快速的破壞、分解和擴散，并將細胞內(nèi)酶氧化，致其死亡。二氧化氯消毒的主要有三個優(yōu)點，一是在用量少的條件下殺菌效果好;二是幾乎不產(chǎn)生三鹵甲烷及其他致癌鹵化物;三是殺菌效果不受胺影響且作用后的副產(chǎn)物有抑菌作用。

2.1.4 次氯酸鈉消毒

次氯酸鈉具有很強的氧化性和腐蝕性，受熱會發(fā)生分解，其可以提高懸浮物、色度、總磷和有機物的去除率，同時可以很好的控制副產(chǎn)物的生成，所以次氯酸鈉是城市污水處理廠常用的消毒劑之一。次氯酸鈉的消毒原理是其發(fā)生水解后形成HClO，它能與細胞壁發(fā)生作用侵入到細胞內(nèi)，與蛋白質(zhì)產(chǎn)生氧化作用;其分子小、無電荷，可以破壞磷酸脫氫酶，使糖代謝失調(diào)致死細胞。該消毒方法具有投加精確、操作容易、方便儲存且對環(huán)境無威脅等優(yōu)點，其還可以當作處理含氰廢水及重工業(yè)廢水的高級氧化劑^[1]。缺點主要體現(xiàn)在兩個方面，一是成本較高，電極易結(jié)垢，需定期清理;二是配好的溶液不能長時間存放。

2.2 臭氧消毒法

臭氧被贊為“綠色消毒劑”。臭氧的消毒機理主要有兩種。一是破壞細菌細胞壁，將細胞內(nèi)的酶氧化，致死病原體;二是臭氧在水中發(fā)生分解，迅速釋放基態(tài)氧。臭氧消毒快速且徹底，其能殺滅一般制劑不能殺滅的細菌，且能有效控制致癌物的形成，但該方法有四個局限。一是當水中存在溴元素，臭氧會將其氧化形成次溴酸，有致癌作用;二是臭氧在水中的分解速度很快，為了能在管網(wǎng)末端有一定剩余臭氧，起到不讓細菌再繁殖的作用，須增加臭氧投入量，增加成本;三是現(xiàn)有污水處理廠的消毒流程大多不適宜采用臭氧消毒技術(shù);四是臭氧的發(fā)生困難且價格高。

3 物理消毒法

3.1 紫外消毒法

紫外消毒利用的是紫外光作用于DNA或者RNA等核酸物質(zhì)，將細菌、病毒、芽孢等微生物進行滅活處理，使之失去繁殖能力，從而達到消毒效果。波長分為A波、B波和C波，紫外消毒的波段在C波，長度在200～275nm的范圍，一般用253.7nm的低壓汞燈進行消毒。影響紫外線殺菌效果的關(guān)鍵跟燈管的功率、照射時間長短及水層厚度等原因密切相關(guān)。伴隨使用時間的增長，紫外線燈管的功率會隨其下降，殺菌效果也隨之降低。

紫外線消毒工藝具有投入較低、二次污染少的特點;但同時也有紫外光源壽命不長、燈管表面易結(jié)垢影響消毒效果和如不能持續(xù)殺毒會使微生物大量繁殖等缺點。目前，普遍使用的紫外燈有3種，分別是低壓燈、低壓高強燈、中壓強燈。低壓燈基本上應用在小型污水處理廠的常規(guī)處理及再生水消毒;低壓高強燈主要應用在中型污水處理廠的日常消毒;中壓燈基本用在小型水廠的日常處理和低質(zhì)水消毒。

3.2 磁化消毒法

該方法是一種相對新穎的消毒方法。作用機理一是其經(jīng)過磁場產(chǎn)生的感應電流使細菌細胞遭到破壞;二是經(jīng)過更改離子穿越細胞膜的路徑使蛋白質(zhì)變性。

4 新型消毒法

近年來隨著消毒技術(shù)要求的不斷提高，涌現(xiàn)出許多新型消毒方法。這其中比較突出的就是膜分離消毒法。膜分離消毒有兩個主要的特點，其一是可以直接將水中微生物去除;二是能夠把水中的無機物、有機質(zhì)還有懸浮顆粒等能夠切斷微生物存活和繁殖的方式阻隔，從而輔助性起到消毒作用。膜分離消毒可以分為三類，分別是超濾、納濾和反滲透。

5 結(jié)語

由于液氯消毒運行費用低，操作簡單，目前主要運用于自來水處理廠消毒。城鎮(zhèn)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，且設備維護費用較高等因素，二氧化氯消毒在城鎮(zhèn)污水處理廠中運用越來越廣泛。臭氧消毒主要運用于中水處理，具有較強的消毒效果及脫色效果，同時再輔以加氯消毒，以保證污水中余氯要求。

參考文獻：

[1]張慧芬，胡靜文，羅婷.幾種國內(nèi)城市污水處理廠消毒工藝的比較[J].山西建筑，2010，36（34）：194-196. DOI：10.3969/j.issn.1009-6825.2010.34.119.

[2]戴紅，陳莽，馬丹丹， 等.蓬安縣城市生活污水處理廠擴能及提標改造工程設計[J].市政技術(shù)，2019，37（4）：221-224，227. DOI：10.3969/j.issn.1009-7767.2019.04.064.

[3]鄭曉英，王靖宇，李魁曉， 等.次氯酸鈉、臭氧及其組合再生水消毒技術(shù)研究[J].環(huán)境工程，2017，35（11）：23-27. DOI：10.13205/j.hjgc.201711006.

作者簡介：楊旭東，男，1987年3月10日給排水中級工程師，水處理方向。