淺析污水處理中的消毒工藝

魏曉騰

(廣東 汕尾 516600)

消毒對(duì)于飲用水是必不少的處理工藝，對(duì)廢水處理而言，雖不是必需的，但對(duì)于污水廠的尾水的安全排放或回用，尤其是對(duì)近年來(lái)實(shí)施較多的工業(yè)水回用工程，消毒處理已成為必須考慮的工藝步聚之一，具有非常重要的作用。

消毒方法大體可分兩類：物理方法和化學(xué)方法。物理方法主要有加熱、冷凍、輻照、紫外線和微波消毒等方法。但目前最常用的還是用化學(xué)試劑的化學(xué)方法。化學(xué)方法是利用各種化學(xué)藥劑進(jìn)行消毒，常用的化學(xué)消毒劑的化學(xué)劑有多種氧化劑（液氯、臭氧、溴、碘、高錳酸鉀等）、某些重金屬離子（銀、銅等）及陽(yáng)離子型表面活性劑等。

根據(jù)《城市污水處理及污染防治技術(shù)政策》（建設(shè)部、國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局、科技部建城[2000]124號(hào)）7.2條規(guī)定：為保證公共公共衛(wèi)生安全，防止傳染性疾病傳播，城市污水處理設(shè)施應(yīng)該設(shè)置消毒設(shè)施。液氯消毒工藝以往采用較多，但液氯在運(yùn)輸、儲(chǔ)存、使用環(huán)節(jié)存在一定危險(xiǎn)。以下對(duì)二氧化氯消毒和紫外線C消毒作一比較。

1 紫外線C消毒

根據(jù)生物效應(yīng)的不同，將紫外線按波長(zhǎng)可以劃分為四個(gè)部分：A波段（UV-A）又稱為黑斑效應(yīng)紫外線（400～320nm）；B波段（UVB）又稱為紅斑效應(yīng)紫外線（320～275nm）；C波段（UV-C）又稱為殺菌紫外線（275～200nm）；D波段（UV-D）又稱為真空紫（200～10nm），紫外線C消毒技術(shù)就是采用C波段。它是基于現(xiàn)代防疫學(xué)、光學(xué)、數(shù)學(xué)、生物學(xué)及物理化學(xué)的基礎(chǔ)，利用特殊設(shè)計(jì)的高效率、高強(qiáng)度和長(zhǎng)壽命的C波段紫外光發(fā)生裝置產(chǎn)生強(qiáng)紫外線C光照射流水，當(dāng)水中各種細(xì)菌、病毒、寄生蟲、水藻及其病原體受到一定劑量的紫外C光照射后，其細(xì)胞中DNA結(jié)構(gòu)受到破壞（鍵斷裂、光化學(xué)反應(yīng)），從而改變DNA的生物活性，使微生物自身不能復(fù)制，在不使用任何化學(xué)藥劑的情況下殺滅水中細(xì)菌、病毒以及其它致病菌，不產(chǎn)生任何污染，目前汕尾市范圍內(nèi)的幾座污水處理廠都采用此種消毒方式，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)其殺菌效率高達(dá)99%以上，其具有如下優(yōu)勢(shì)：

2 二氧化氯消毒

污水消毒另一種常用方式是采用二氧化氯，由于二氧化氯是一種強(qiáng)氧劑和高效殺菌劑，有很強(qiáng)的氧化性，所以能殺死污水中一定量的微生物，從而達(dá)到消毒的目的。由二氧化氯發(fā)生器生產(chǎn)二氧化氯，二氧化氯不穩(wěn)定的物理特性決定其不能瓶裝也不能被壓縮，因而無(wú)法大批量?jī)?chǔ)存。二氧化氯必須現(xiàn)場(chǎng)生成，即產(chǎn)即用。

生產(chǎn)二氧化氯的原料一般為鹽酸和氯酸鈉、鹽酸和亞氯酸鈉，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)生成復(fù)合二氧化氯或純二氧化氯，發(fā)生量可根據(jù)需要，通過(guò)調(diào)整電磁計(jì)量泵頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)。計(jì)量泵可以手動(dòng)控制，也可以與電子流量計(jì)或調(diào)節(jié)器配套使用，進(jìn)行全自動(dòng)控制。

制備二氧化氯的原料在運(yùn)輸和儲(chǔ)存方面具有較大的危險(xiǎn)性，且日常運(yùn)行費(fèi)用也較高，二氧化氯消毒技術(shù)在城市污水處理中的運(yùn)行費(fèi)用 約為0.04元/噸污水。

表1 紫外線消毒與二氧化氯的比較表

3 紫外線消毒與傳統(tǒng)加氯消毒的比較

紫外線消毒由于具有殺菌快速高效、安全、易操作及占地小等優(yōu)點(diǎn),越來(lái)越受到研究人員的重視。近年來(lái)，隨著紫外線消毒技術(shù)的不斷進(jìn)步和國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，尤其是僅有少數(shù)國(guó)家才能生產(chǎn)的高技術(shù)含量的紫外線燈管價(jià)格大幅度下降，紫外線消毒技術(shù)已在國(guó)外污水處理領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。紫外線消毒與二氧化氯消毒的比較見表1所示。

城市污水經(jīng)過(guò)二級(jí)處理后，水質(zhì)明顯改善，細(xì)菌含量大幅度減少，但細(xì)菌的絕對(duì)值仍很高，并可能存在病原菌，這就要求對(duì)污水進(jìn)行消毒處理。

3.1 投資

紫外線設(shè)施的一次投資主要有紫外線消毒渠、紫外線燈架、紫外線燈管、清洗裝置、配電裝置和控制設(shè)備。而液氯消毒系統(tǒng)包括加氯間、加氯接觸池、氯庫(kù)，設(shè)備有自動(dòng)加氯機(jī)、氯瓶、電子磅秤、自動(dòng)切換裝置、真空調(diào)節(jié)器、漏氯檢測(cè)報(bào)警儀、液氯蒸發(fā)器、中和裝置、通風(fēng)設(shè)備、配電裝置和控制設(shè)備等。液氯消毒系統(tǒng)的土建和設(shè)備均多于紫外線消毒設(shè)施。

3.2 運(yùn)行成本

在眾多的消毒方法中，液氯消毒一向被認(rèn)為是最經(jīng)濟(jì)的，所以雖然有著許多弊端，仍被廣泛使用。液氯消毒的成本主要在于液氯的費(fèi)用和設(shè)備的折舊以及少量的電費(fèi)。紫外線消毒系統(tǒng)運(yùn)行成本主要取決于電費(fèi)和燈管的設(shè)備折舊。

3.3 操作運(yùn)行

紫外線消毒系統(tǒng)運(yùn)行中基本上不需人工干預(yù)，但如果配備人工清洗系統(tǒng)，須定期將燈管提出消毒渠，浸入清洗槽清洗。而其他消毒工藝在工作過(guò)程中需要較多的人工。液氯消毒系統(tǒng)則需要操作工人現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)視和勞作，裝卸、切換氯瓶等工作必須由人工進(jìn)行。

3.4 維護(hù)管理

由于紫外線消毒系統(tǒng)的高集成度和模塊化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可24h全自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，高壽命的元件將維護(hù)和管理的工作量大大降低。液氯消毒系統(tǒng)的設(shè)施設(shè)備較多，所以日常的維護(hù)和管理工作量也較大。

4 紫外線消毒系統(tǒng)的計(jì)算

紫外線消毒系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要考慮以下因素：水質(zhì)、透射率、水量、峰值系數(shù)、殺滅率、照射強(qiáng)度、照射時(shí)間。通常先取得需要消毒的水樣，測(cè)出其水質(zhì)，包括細(xì)菌數(shù)、種類、水樣透射率等。其次可采用靜態(tài)或動(dòng)態(tài)的試驗(yàn)得到在設(shè)計(jì)殺滅率時(shí)的紫外線劑量。紫外線劑量可用下式表示：紫外線劑量=紫外線密度×照射時(shí)間。紫外線劑量單位為J/m2，紫外線密度單位為W/m2，照射時(shí)間單位為S。

結(jié)束語(yǔ)

紫外線具有殺菌快速高效，無(wú)需化學(xué)藥品，消毒不會(huì)產(chǎn)生如液氯消毒THMs類副產(chǎn)物，同時(shí)消除了液氯在運(yùn)輸存儲(chǔ)中的安全隱患。土建規(guī)模比傳統(tǒng)液氯消毒低，占地省，基建投資、能耗以及運(yùn)行費(fèi)用低，自動(dòng)化程度高，維護(hù)簡(jiǎn)便。隨著紫外線消毒技術(shù)的日趨完善，其在城市污水處理系統(tǒng)中必將發(fā)揮更大的作用。在對(duì)環(huán)保日益重視的今天，紫外線消毒將在我國(guó)污水處理領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。

[1]李紹秀.彭勃.明渠水下照射式紫外線消毒系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].中國(guó)給水排水，2005，21(4).