摘要:針對(duì)國內(nèi)城市污水處理廠出水消毒的現(xiàn)狀,分別介紹了紫外線消毒、液氯消毒、臭氧消毒等污水消毒工藝的原理及設(shè)備組成和各自特點(diǎn),并對(duì)這幾種消毒工藝進(jìn)行了綜合比較,指出了每種工藝的適用范圍,以指導(dǎo)相關(guān)人員合理選擇,提高污水消毒效率。
　　
　　關(guān)鍵詞:城市污水,消毒工藝,原理,特點(diǎn)
　　
　　城市污水經(jīng)二級(jí)處理后,水質(zhì)已經(jīng)改善,細(xì)菌含量也大幅度減少,但細(xì)菌的數(shù)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(huán)再用。隨著居民對(duì)生活品質(zhì)要求的不斷提高,污水處理廠的二級(jí)處理出水對(duì)城市水體造成的影響引起了人們對(duì)健康和安全問題的更多關(guān)注。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(jīng)成為污水處理中的重要工序,水處理專業(yè)人員也在不斷探索污水消毒的*方法。
　　
　　1幾種消毒工藝方法
　　
　　1.1物理消毒方法——紫外線消毒
　　
　　1.1.1紫外線消毒原理
　　
　　紫外線消毒是一種物理消毒方法,紫外線消毒并不是殺死微生物,而是去掉其繁殖能力進(jìn)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(zhì)核酸（DNA或RNA）,使其不能分裂復(fù)制。除此之外,紫外線還可引起微生物其他結(jié)構(gòu)的破壞。紫外線是一種波長范圍為136nm~400nm的不可見光線。在該波段中260nm附近已被證實(shí)是殺菌效率zui高的,目前生產(chǎn)的紫外燈的zui大功率輸出在253.7nm波長。該波長輸出在目前世界頂極紫外燈中已占到紫外能量的90%,總能量的30%,由于高強(qiáng)度、率的紫外C波段的存在,紫外技術(shù)已成為水消毒領(lǐng)域一個(gè)具有相當(dāng)競(jìng)爭(zhēng)力的技術(shù)。
　　
　　1.1.2紫外線消毒器的結(jié)構(gòu)形式
　　
　　1）敞開式結(jié)構(gòu)。在敞開式UV消毒器中被消毒的水在重力作用下流經(jīng)UV消毒器并殺滅水中的微生物。
　　
　　2）封閉式結(jié)構(gòu)。封閉式UV消毒器屬承壓型,用金屬筒體和帶石英套管的紫外線燈把被消毒的水封閉起來。
　　
　　1.2化學(xué)消毒方法
　　
　　1.2.1液氯消毒
　　
　　1）液氯消毒原理。向水中加入液氯或者次氯酸鹽（如NaClO）溶液消毒時(shí),在水中發(fā)生如下反應(yīng):
　　
　　HOC,lOCl-之和稱作有效自由氯,其中以HOCl消毒效果。排入水體時(shí),氯會(huì)和水中的氨氮、有機(jī)氮反應(yīng)生成消毒效果較差的無機(jī)氯胺和有機(jī)氯胺,稱作化合氯?？傆嗦仁侵赣行ё杂陕群陀行Щ下戎汀Ｂ鹊南拘Ч芙佑|時(shí)間、投加量、水質(zhì)（含氮化合物濃度、SS濃度）、溫度、pH以及控制系統(tǒng)的影響。
　　
　　2）加氯系統(tǒng)。目前常用加氯系統(tǒng)包括加氯機(jī)、接觸池、混合設(shè)備以及氯瓶等部分,如圖1所示。
　　
　　1.2.2臭氧消毒
　　
　　1）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(lán)色氣體。臭氧具有很強(qiáng)的氧化能力（僅次于氟）,能氧化大部分有機(jī)物。臭氧滅菌過程屬物理、化學(xué)和生物反應(yīng),臭氧滅菌有以下三種作用:
　　
　　a.臭氧能氧化分解細(xì)菌內(nèi)部氧化葡萄糖所必需的酶,使細(xì)菌滅活死亡。b.直接與細(xì)菌、病毒作用,破壞它們的細(xì)胞壁、DNA和RNA,細(xì)菌的新陳代謝受到破壞,導(dǎo)致死亡（DNA—核糖核酸;RNA—脫氧核糖核酸。病毒是由蛋白質(zhì)包裹著一種核酸的大分子;病毒只含一種核酸）。c.滲透胞膜組織,侵入細(xì)胞膜內(nèi)作用于外膜的脂蛋白和內(nèi)部的脂多糖,使細(xì)菌發(fā)生透性畸變,溶解死亡。因此,O3能夠除藻殺菌,對(duì)病毒、芽孢等生命力較強(qiáng)的微生物也能起到很好的滅活作用。
　　
　　2）污水臭氧處理工藝。臭氧氧化能力強(qiáng),且很不穩(wěn)定,也無法儲(chǔ)藏,因此應(yīng)根據(jù)需要就地生產(chǎn)。臭氧的制備一般有紫外輻射法、電化學(xué)法和電暈放電法。目前臭氧制備占主導(dǎo)地位的是電暈放電法。由臭氧發(fā)生器制備好的臭氧氣體通過管道輸送到密閉的臭氧接觸池,與處理后的污水進(jìn)行接觸反應(yīng)。反應(yīng)后的氣體由池頂匯集后,經(jīng)收集器離開接觸池,進(jìn)入尾氣臭氧分解器,在此剩余臭氧氣體被分解成氧氣排入大氣中（見圖2）。
　　
　　1.2.3二氧化氯消毒
　　
　　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(qiáng)氧化劑。溶于水后很安全,是上*的含氯消毒中*消毒劑。
　　
　　二氧化氯性質(zhì)不穩(wěn)定,只能采用二氧化氯發(fā)生器現(xiàn)場(chǎng)制備。用于水處理領(lǐng)域的小型化學(xué)法二氧化氯發(fā)生器主要有兩種:以氯酸鈉、鹽酸為原料的復(fù)合型二氧化氯發(fā)生器和以亞氯酸鈉、鹽酸為原料的純二氧化氯發(fā)生器,其中前者應(yīng)用。
　　
　　1）復(fù)合二氧化氯發(fā)生器原理。復(fù)合二氧化氯發(fā)生器以氯酸鈉和鹽酸制備二氧化氯為主、氯氣為輔的混合氣體。反應(yīng)如下:NaClO3+2HCl=ClO2+1/2Cl2+NaCl+H2O該反應(yīng)的*溫度為70℃,反應(yīng)器采用耐溫、耐腐蝕材料制造。反應(yīng)生成的二氧化氯和氯氣混合氣體通過水射器投加到被處理水中。
　　
　　2）復(fù)合二氧化氯發(fā)生器的應(yīng)用。復(fù)合二氧化氯發(fā)生器用于消毒時(shí),消毒劑投加點(diǎn)一般在濾后,有效氯投加量一般為3mg/L~5mg/L;用于脫色或降低COD時(shí),該復(fù)合氣體投加在硫酸鋁等混凝劑投加點(diǎn)之前效果較好,投加量應(yīng)根據(jù)水質(zhì)由試驗(yàn)確定。
　　
　　2上述幾種消毒方法的特點(diǎn)
　　
　　2.1紫外線消毒
　　
　　紫外線污水消毒技術(shù)如今已被廣泛應(yīng)用于各類城市污水的消毒處理中,包括低質(zhì)污水、常規(guī)二級(jí)生化處理后的污水、合流管道溢流廢水和再生水的消毒。紫外線消毒法除具有不投加化學(xué)藥劑、不增加水的嗅和味、不產(chǎn)生有毒有害的副產(chǎn)物、消毒速度快、效率高、設(shè)備操作較傳統(tǒng)消毒工藝安全簡(jiǎn)單和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)外,運(yùn)行、管理、勞務(wù)和維修費(fèi)用也低,近20年來逐漸得到廣泛應(yīng)用。紫外線消毒工藝對(duì)紫外穿透率較低的水質(zhì)并不適用,如未經(jīng)處理或只經(jīng)過一級(jí)處理的污水,SS高于30mg/L的污水。這種情況采用紫外線消毒的方式不但會(huì)增加能耗,還會(huì)造成消毒效果不好。而對(duì)于經(jīng)過二級(jí)處理的污水和再生水,紫外穿透率一般為40%~80%,采用紫外線消毒方式是不錯(cuò)的選擇。
　　
　　但是紫外線消毒法不能提供剩余的消毒能力,當(dāng)處理水離開反應(yīng)器之后,一些被紫外線殺傷的微生物在光復(fù)活機(jī)制下會(huì)修復(fù)損傷的DNA分子,使細(xì)菌再生。
　　
　　2.2液氯消毒
　　
　　液氯使用zui大的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜,殺菌力強(qiáng),該工藝簡(jiǎn)單,技術(shù)成熟,藥劑易得,投量準(zhǔn)確,有后續(xù)消毒作用,不需要龐大的設(shè)備。液氯消毒在各地醫(yī)院、工業(yè)、民用的滅菌消毒中都有廣泛應(yīng)用,并且有些已達(dá)到了自動(dòng)化的程度。液氯儲(chǔ)存不是十分安全,容易發(fā)生泄漏,而且自20世紀(jì)70年代以來,由于發(fā)現(xiàn)氯可與水中多種物質(zhì)形成致癌或致病變的產(chǎn)物,致使該工藝在應(yīng)用上開始受到限制。
　　
　　2.3臭氧消毒
　　
　　臭氧是一種強(qiáng)氧化劑,它具有無二次污染,既能氧化有機(jī)物,又能殺菌除色、嗅、味等特點(diǎn),可氧化鐵、錳等物質(zhì),通常認(rèn)為它的氧化能力比氯高600倍~3000倍,且接觸時(shí)間短,除能有效殺滅細(xì)菌以外,對(duì)各種病毒和芽胞等生命力強(qiáng)的生物也有很大的殺傷效果。臭氧消毒不受污水中NH3和pH的影響,而且其zui終產(chǎn)物是二氧化碳和水,不產(chǎn)生致癌物質(zhì)。
　　
　　2.4二氧化氯消毒
　　
　　二氧化氯消毒的特點(diǎn)是只起氧化作用,不起氯化作用,因而一般不會(huì)產(chǎn)生致癌物質(zhì)。二氧化氯的消毒效果與氯氣相當(dāng),但當(dāng)污水中NH3N濃度較高時(shí),耗氯量會(huì)大幅度增加,但二氧化氯由于不與NH3反應(yīng),因而其投加量并不增加。另外,二氧化氯消毒還不受pH的干擾。二氧化氯不穩(wěn)定且具有爆炸性,因而必須在現(xiàn)場(chǎng)制造,立即使用。制備含氯低的二氧化氯較復(fù)雜,且原料（NaClO2）的價(jià)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(nèi)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。
　　
　　3對(duì)幾種消毒工藝的綜合比較
　　
　　如表1所示,幾種消毒方式目前在國內(nèi)均有運(yùn)用。由于液氯消毒運(yùn)行費(fèi)用低,操作簡(jiǎn)單,主要運(yùn)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(wěn)定,且設(shè)備維護(hù)費(fèi)用較高等因素,二氧化氯消毒在中小型污水處理廠中運(yùn)用越來越廣泛。臭氧消毒主要運(yùn)用于中水處理,具有較強(qiáng)的消毒效果及脫色效果,同時(shí)再輔以加氯消毒,以保證出水中余氯要求。