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环境保护工程日
Environmental Protection Engineering
城镇污水消毒技术探讨
郭清平,李群朋2
(1.北京市市政专业设计院有限责任公司,北京10007;2.,曹妃甸丁业区规划建设管理局,河北唐山03200)
摘要:通过对液氯消毒、紫外线消毒、二氧化氯消毒等常见的城镇污水处理消毒技术的原理、效果、副作用、经济性等方
面进行综合比较,得出紫外线消技术在污水消審中具有明显优勢,必将在污水消毒领域得到更加广泛的应用。
关键词:城镇污水;消毒;液氯;二氧化氯;紫外线
中图分类号:X703.1
文献标志码:B
文章编号:1009-7767(2010)06-0097-04
Discussion on Disinfection Technology of Municipal Sewage
Guo Qingping, Li Qunpeng
城镇污水中含有大量的寄生虫、病菌、病毒等(其行成本高、管理麻烦、安装操作复杂、危险等缺点,所
中相当一部份为病原菌)对人体有害的微生物群落。经以在污水处理中应用较少。本文将从消毒原理、效果、
城市污水处理厂二级生化处理后(或三级处理后)虽然副作用、经济方面重点对液氯消毒、二氧化氯消毒、紫
可以大大降低水中的病毒、病菌的质量浓度,但出水外线消毒3种较常用的污水消毒方法进行分析探讨。
中仍然含有为数可观的病毒、病菌。为保证公共卫生安1消毒方法
全,防止传染性疾病传播,城镇污水处理应设置消毒1.1液氯消毒
设施。常见城市污水处理消毒方法大致可分为物理法1.1.1消毒原理
和化学法:物理法主要有紫外线消毒、膜技术消毒,化
氯容易溶解于水(20℃和98kPa时,溶解度为
学法主要有液氯消毒、二氧化氯消毒、臭氧消毒。膜技7160mgL),氯气通入水中即成为氯水,下列反应几乎
术单独用于消毒需要非常小的孔径,膜孔容易堵塞,清同时发生:C2+H20→HOCl+HCl,HOCl→H'+OCI。
洗麻烦,运行成本高,在污水处理中很少单独作为消
氯消毒作用的机理,一般认为主要是通过次氯酸
毒使用。臭氧杀菌机理是通过其氧化作用首先作用于 HOCI i起作用。 HOCI为很小的中性分子,能扩散到带负
细胞膜,使膜成份受损伤而导致新陈代谢障碍,而后电的细菌表面,并通过细菌的细胞壁穿透到细菌内部。
继续滲透,穿透细胞膜,破坏膜內脂蛋白和脂多糖,改当HOCl分子到达细菌内部时,能起氧化作用破坏细
变细胞的通透性,导致细胞溶解、死亡,而臭氧灭活病菌的酶系统而使细菌死亡。OCI虽然亦具有杀菌能力,
毒则认为是氧化作用直接破坏其核糖核酸RNA或脱但是带有负电,难于接近带负电的细菌表面,杀菌能
氧核糖核酸DNA物质而完成的叫。臭氧除对微生物、病力比HOC!差得多。
毒、芽孢等具有杀伤力,消毒效果好,接触时间短外,1.1.2影响因素及效果
还能除臭、去色及去除铁、锰等物质,能除酚而无氯酚
1)温度对消毒效果有影响:温度越低,次氯酸离
味,不会生成有机氯化物,能增加水中溶解氧,并且臭解平衡常数越小,溶液中次氯酸含量越高,但温度越
氧消毒受pH、水温及水中氨量的影响较小。但臭氧消低,分子碰撞越不活跃。
毒也产生副产物,它和液氯消毒时产生的副产物不同,
2)生产实践表明,pH值越低,消毒作用越强,因为
包括醛类、各种酸、醛酸和酮酸,当有溴化物存在时,次氯酸是主要消毒因素。
也可以产生无机溴酸盐离子、溴仿、溴化階酸以及溴3)当液氯排入水体时,将与水中的氨氮、有机氮
化氰等有机物质叫,而且臭氧消毒存在基建投资大、运反应生成无机氯胺和有机氯胺,总称化合氯。
2010年第6(11)28故?T97
万方数据
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当出水含有一定氨氮时,将发生如下反应(生成此外,人工有机物(SOC)病原微生物、藻类及其代谢
无机氯氨):
产物,蛋白质、酶及多种氨基酸氯化后也产生一定数
NH;+HOCI+NH2CL+H20
量的THMs(三卤甲烷)和HAAs(卤乙酸)、卤乙猜等副
NH2C+HOCI→NHCl2+H20
产物6?。氯化消毒副产物(DBPs)与人类癌症的发生
NHCI+ HOCI+ Ncl3 +HO
有密切的相关关系,大量的毒理学实验和流行病学研
水中将出现氯气、次氯酸、一氯胺,二氯胺、三氯究表明:DBPs对低出生体重、早产、自发性流产、死胎
胺,当水中存在氯胺(也称化合性氯)时,虽然可认为以及出生缺陷具有不同程度的影响,尤其是对中枢神
具有一定消毒作用(如随次氯酸消耗上述平衡向左移经系统及神经管损伤、脏器缺损、呼吸系统损害及与
动,实际上是次氯酸起消毒作用),但消毒作用缓慢,唇腭裂有关系。这些研究的结果显示,DBPs很可能是
杀菌能力比自由氯弱,要达到相同的杀菌效果接触时潜在的生殖发育毒性物质即。DBPs被认为有致癌作用
间将廷长至十几个小时(这样,消毒接触池容积需要且在较低的质量浓度(小于0.1mg①L)就会对环境产生
很大,很不经济)。因此在实际污水消毒中,和氨氮、有危害;同时氯化消毒使水中小分子有机物的种类与质
机氮反应这部分氯通常不考虑它的消毒作用,而是增量浓度有明显的增加,水的致突变活性显著升高,产生
加氯气投加量来增强杀菌效果。这样当出水排入河流多种非卤代有机物,如酮类与酯类有机物,对人类和
时,出水中就含有数量可观的化合性氯和少量剩余自水生生物会产生长期毒性影响り。当出水含酚类物质
由性氯,这些物质将对下游水生动植物产生一定毒性时,与酚发生取代反应而生成氯酚,产生氯酚味。
作用。当出水氨氮、有机氮氮含量较高时,毒性作用将1.2二氧化氯消毒
非常强烈,将对下游生态造成非常大的影响。氨氮较低1.2.1消毒原理
时,氯消毒使其遗传毒性降低,氨氮较高时,氯消毒使
二氧化氯(CLO2)在常温常压下是一种黄绿色气体,
其遗传毒性升高。美国国家环保局规定,在尾水排入的具有与氯相似的刺激性气体,沸点11℃,凝固点-59℃,
水体中,总余氯的标准为小于0.16 moll(0.011mgL,极不稳定,气态和液态均易爆炸,故必须以水溶液形
以C2计)啊。为了消除出水余氯的毒性影响,北美地区式现场制取,即时使用。CIO2易溶于水,其溶解度约为
要求氯消毒出水必须进行脱氯处理(脱氯处理将氯化氯的5倍。CO2水溶液的颜色随质量浓度增加而由黄
消毒后废水中的总余氯去除,使尾水中余氯和消毒副绿色转为橙色。CO2在水中以溶解气体存在,不发生
产物的潜在毒性最小),主要采用添加过量的含硫还原水解反应。二氧化氯既是消毒剂,又是氧化能力很强
性药剂(亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、硫代硫酸钠、焦亚硫的氧化剂。作为消毒剂,CO2对细菌的细胞壁具有较
酸钠)等τ艺;我国虽然暂时没有强制规定,但选用液强的吸附和穿透能力,从而有效地破坏细菌内含巯基
氯进行污水消毒时也必须进行脱氯处理。脱氯过程是的酶,CO2可快速控制微生物蛋白质的合成,故CI02对
氧化还原反应,通常认为脱氯过程是瞬时发生的,实际细菌、病毒等有很强的灭活能力。CO2最大的优点是
上,这种说法针对自由性氯是正确的,但当水中存在不会与水中有机物作用生成三鹵甲烷。
化合氯时,由于化合性氯的去除过程可认为是随可逆1.2.2影响因素
反应的平衡移动而逐渐去除的,因此在相同投加量的
1)受pH值变化影响小。由于CLO2不和水发生反
情况下去除速度很慢,需要增加