分散式污水处理设备消毒技术

　　我们对城镇污水处理厂出水进行消毒，是为了出水水质粪大肠菌群数达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》要求和中水回用的要求。目前，消毒技术主要包括物理消毒和化学消毒两种类型，其中化学消毒主要有氯气、次氯酸钠、漂白粉、二氧化氯、双氧水、臭氧等方式，物理消毒主要包含紫外线和超声波等。其他消毒技术如生物消毒、光催化消毒和电场消毒技术也在局部地区有过应用，但还存在一定的局限性，需要进一步完善才能规模化应用。

　　1、消毒技术选用原则

　　在新建污水处理厂或提标改造项目中，对于污水处理消毒方法的选择，主要考虑：一是要考虑工艺的适宜性。即消毒方法要符合新建或提标项目的出水水质要求。如在城市中心建污水处理厂因受到场地面积限制，在工艺选型时就要考虑采用接触消毒池的可行性。二是要考虑生产运输的安全性。包括生产、运输和使用的安全，是否会产生二次污染等。液氯运输和使用的审批程序严格，且一旦发生液氯泄漏，会产生巨大的社会影响，应慎重考虑。三是要考虑消毒方法的经济性。要以最小的投入达到最好的效果，就要对消毒方法进行固定资产投资和运行使用费用的综合分析，结合各地资源配置的实际进行选择。

　　2、主要消毒技术

　　2.1 次氯酸钠消毒技术

　　次氯酸钠是一种高效、广谱、安全的強力灭菌、杀病毒药剂，它同水的亲和性很好，具有运行成本较低、药物投加准确、使用方便、操作安全等优点。它的灭菌原理主要是通过水解形成次氯酸，次氯酸再进一步分解形成新生态氧[O]，新生态氧的极强氧化性使菌体和病毒的蛋白质变性，从而使病原微生物致死。次氯酸钠的水解受PH值的影响，当pH≥9.5，就不利于次氯酸的生成。

　　获取方法：目前在城市污水处理行业中有两种方法，一是从市场购买有效氯为8%-12%次氯酸钠溶液;二是用次氯酸钠发生器电解食盐水制备。市场上的成品次氯酸钠有些是从氯碱工厂生产过程中的副产品，使用过程中要考虑杂质对水质的影响，每批次要检查其合格证明，并抽样检测;次氯酸钠容易挥发，在设计建设和使用中要注意，不能长时间贮存。

　　适用范围：次氯酸钠消毒在日本的城市污水处理中应用较广泛，在我国，目前主要应用于自来水、中水、工业循环水等各种水体的消毒，株洲市自来水公司二水厂采用的就是次氯酸钠消毒，使用效果颇佳;在我国的城市污水处理行业中，银川、陕西污水处理厂(处理规模3-30万m3/d)有过成功应用。次氯酸钠由于消毒效果较好，前期投适中，运行费用不高，使用方便安全等优点，在我国的新建自来水厂和污水处理厂项目中，得到更多的应用。

　　2.2 氯气消毒技术

　　氯气具有强氧化性和腐蚀性，氯气消毒技术费用低、工艺简单、技术成熟、杀菌力强，有持续消毒作用等优点，广泛应用于各地给水、污水、医院废水等水体消毒。但近年来，随着氯气在运输和使用过程中泄漏事故的多次发生，其安全性得到广泛关注。而且城市二级污水一般有机物含量较高，氯在氧化去除或降解有机物的同时，会通过取代反应与有机物结合生成卤代有机物。这些卤代有机物经过动物试验证明是有致突变或致癌活性的。基于以上原因，目前新建的污水处理项目采用氯气消毒工艺的占比不断减少。

　　投加方法：常用加氯系统包括加氯机、接触池、混合设备以及氯瓶等部分，如图1所示。

　　适用范围：氯气消毒效果受pH值、温度、出水SS和接触时间影响，对于需要回用的中水，一般要求氯气加入水体后，接触30min，游离性余氯不小于0.3mg/l;水体中pH>7，H0CL含量快速减少，消毒效果下降。出水SS升高，水体消耗的H0CL会增加。在冬季室外温度低于10℃时，由于液氯气化需要吸收热量，可能导致氯瓶结霜或结冰，需用温水浇淋氯瓶加温。

　　2.3 二氧化氯消毒技术

　　二氧化氯是一种极活泼的化合物，稍经受热，就会迅速分解为氯气和氧气。二氧化氯具有比氯气更大的刺激性和毒性，毒性为氯气的40倍。它是一种广谱性消毒剂，通过渗入细菌细胞内，将核酸氧化，从而阻止细胞的合成代谢，并使细菌死亡，达到消毒的作用。

　　获取方法：二氧化氯极其不稳定，只有依靠现场制备，其制配方法分为化学法和电解法。化学法是通过氯酸盐同酸的反应制备得到。

　　二氧化氯与水中有机物的反应为氧化反应，故用于水消毒时不形成有机卤代物，但会产生酮、醛或羰基类的物质，有些被联合国卫生组织认定为可疑致癌物，同时会因其强氧化性和对神经系统的毒害而对人体产生不利影响。二氧化氯在水中几乎100%以分子状态存在，所以极易透过细胞膜，杀菌效果高于液氯。由于盐酸容易挥发，并具有强烈腐蚀性，因此，在管理上要更加精细。

　　适用范围：二氧化氯使用的PH范围广，在PH6—10内能有效地杀灭绝大多数的微生物，对细菌、病毒、藻类和浮游生物具有良好的杀灭和失活作用，对污水中的无机污染物、硫化物和氰化物的去除优于液氯，同时具有一定的去除异味、降低色度作用，所以二氧化氯在近年来在城市污水处理中得到推广应用。但也存在不稳定、不安全、易挥发的因素，且运行费用较高等不足，常作为紫外线消毒的补充消毒措施。

　　2.4 臭氧消毒技术

　　臭氧是一种强氧化剂，高效无二次污染，既能氧化有机物，又能杀菌除色、嗅、味等，可氧化铁、锰等物质，通常认为它的氧化能力比氯高600倍~3000倍，且接触时间短，城市二级污水处理出水接触2-4分钟即可达到消毒的要求，它除能有效杀灭细菌以外，对各种病毒和芽胞等生命力强的生物也有很大的杀伤效果。臭氧消毒不受污水中NH3和pH的影响，而且其最终产物是二氧化碳和水，不产生致癌物质。

　　臭氧常处于不稳定状态，特别是在水中的分解会随着水温的升高而增强。臭氧在水中分解时直接放出单原子氧[O]，因而具有强大的氧化消毒功效。臭氧不生成任何带有特殊气味的物质，在味觉、气味、颜色方面可以很好地起到改善水质的作用。

　　获取方法：臭氧可以在高电流强度下电解硫酸获得，低温时，在阳极放出的氧气中可含有达30%的臭氧。但这种办法只能是在实验室小量制备。因为硫酸是很强的酸，电极在强酸中不仅腐蚀消耗得迅速，而且材料也很不容易购买到。一套高质量的臭氧设备其价格不菲。

　　适用范围：臭氧不适应碱性水质，碱性化水质会加速臭氧的分解，对管道的锈蚀比较严重，耗电量大，前期投入和运行费用都较高，设备寿命不长，加之不能持续消毒，这些己成为臭氧在污水处理消毒中的致命缺陷。

　　2.5 紫外线消毒技术

　　紫外线的波长范围为200-390nm，以波长260nm左右的杀菌能力最强，它具有杀菌作用主要是因为紫外线对微生物核酸可产生光化学损伤。UV是衡量紫外线消毒效果的重要指标，污水消毒常用紫外剂量为30-45MJ/cm2。

　　适用范围：被广泛应用于各类城市污水的消毒处理中，它对致病微生物有广谱消毒效果，不产生有毒有害的副产物，消毒速度快，占地面积小，设备操作安全简单。但紫外线消毒工艺对紫外穿透率较低的水质并不适用，如SS高于30mg/L的污水，消毒效果会变差;紫外线消毒技术无持续消毒能力，当处理水离开反应器之后，一些被紫外线杀伤的微生物在光复活机制下会修复损伤的DNA分子，使细菌再生。株洲市霞湾污水处理厂紫外线工段设计规模10万立方米/日，紫外线设备功率60KW，一次性投资200万元。

　　3、消毒工艺经济技术比较

　　几种常用的污水处理消毒工艺技术经济比较如下(以10万m3/日计)

　　4、结语

　　综上所述，各种消毒技术方法都有其优缺点，选择时要基于各种消毒方法的特点，前端工艺选型和现场情况，考虑全寿命周期费用，因地制宜地进行工艺选型。从2008年-2019年建成的污水处理厂来看，次氯酸钠发生器消毒，投资适中，运行成本低，维修使用方便，选型占比逐年升高;紫外线消毒工艺作为一种无消毒附产物的消毒工艺越来越受到水处理行业的重视，随着科技的发展，其电耗逐渐降低，灯管使用寿命不断延长，是城镇污水处理厂应用最多的消毒方式。近年来，科技发展日新月异，以上各种消毒方式的技术也在不断完善，新的消毒方式在不断涌现，作为给环保行业的专业技术人员，要紧跟科技发展的步伐，与时俱进。