城鎮污水處理廠次氯酸鈉消毒工藝對出水BOD5測定影響探討

邵科　徐偉　徐建芬　李玉瓊

（1杭州市環境監測中心站浙江杭州310007 2杭州市蕭山市環保局浙江杭州310007）

城鎮污水處理廠次氯酸鈉消毒工藝對出水BOD5測定影響探討

邵科1徐偉1徐建芬1李玉瓊2

（1杭州市環境監測中心站浙江杭州310007 2杭州市蕭山市環保局浙江杭州310007）

本文研究了城鎮污水處理廠次氯酸鈉消毒工藝對BOD5測定結果的影響，并對污水殺菌工藝進行了初步研究。實驗表明次氯酸鈉的投加，會消耗水中的微生物，并且產生消毒副產物抑制微生物生長，從而對BOD5的測定產生干擾。反應時間30min時，3.0mg/L的加氯量可以使糞大腸菌群小于800個/L，達國標要求。增加反應時間可以減少氯的使用。當次氯酸鈉投加量大于5mg/L時，此時余氯含量大于1.05mg/L，BOD5受到顯著抑制，應在除氯后用非稀釋接種法測定。污水處理廠可以采用增加停留時間等方式改善工藝，減少次氯酸鈉投加量。

次氯酸鈉；BOD5；消毒；污水處理

城鎮污水處理廠的BOD5作為基本控制項目，是必測指標之一。BOD5表示5天內，水中有機物在有氧條件下，被好氧微生物分解代謝所消耗的溶解氧，是反應水體有機污染物的綜合指標，也是研究廢水的可生化降解性和生化處理效果、以及生化處理廢水工藝設計和動力學研究的重要參數。現今很多城鎮污水處理廠出水采用次氯酸鈉消毒，因其有很強的氧化能力，不僅可以迅速滅活二級出水中的糞大腸菌群等細菌，對于有著穩定化學結構的難降解有機污染物也可以表現出較好的氧化效果。采用次氯酸鈉作為出水的消毒藥劑，可以提高SS、TP、色度以及有機污染物的去除率。

次氯酸鈉消毒后的水中，余氯作為一種消毒劑指標，一般要求有一定濃度以抑制糞大腸菌群等細菌、微生物的繁殖。例如《城鎮污水處理廠運行、維護及安全技術規程CJJ60-2011》對再生水的排放要求余氯至少大于等于0.05mg/L以上。而余氯等作為消毒副產物，會干擾出水BOD5的測定，同時危害到水域的生態[1,2,3]。通過調查杭州幾家用次氯酸鈉消毒的污水處理廠發現，水中余氯含量在0.3mg/L~5.2mg/L之間，《城鎮污水處理廠污染物排放標準GB 18918-2002》中沒有余氯排放限值。

本文選取杭州某污水處理廠二沉池出水為研究對象。通過投加不同量次氯酸鈉溶液，研究余氯對BOD5測定以及二級出水糞大腸菌群的滅活效果影響等，為采用氯消毒的污水處理廠BOD5測定提出解決方案，對消毒藥劑的投加提供參考。

1實驗部分

1.1實驗水樣

采集某污水處理廠二沉池出水，其主要指標：pH為7.64，化學需氧量為26.5mg/L，氨氮為0.58mg/L，糞大腸菌群數>140000個/L。

1.2試驗方法

采用燒杯靜態小試法，取污水處理廠二沉池出水，投加一定體積的工業用NaClO溶液(有效氯含量10%)，水樣中有效氯含量分別為2.0、3.0、4.0、5.0、7.0、10.0、15.0mg/L，攪拌均勻，靜置反應30min和60min，測定余氯、BOD5、糞大腸菌群數等指標。

1.3分析方法

BOD5：五日生化需氧量(BOD5)的測定稀釋與接種法HJ 505-2009；余氯：水質游離氯和總氯的測定N,N-二乙基-1,4-苯二胺滴定法HJ586-2010；糞大腸桿菌群：糞大腸桿菌群的測定多管發酵法和濾膜法（HJ347-2007）。

2結果分析

2.1次氯酸鈉消毒效果和余氯濃度變化

圖1反應時間對氯消毒作用的影響

圖2次氯酸鈉加入量與水中余氯和糞大腸菌群濃度相關性

圖1顯示了不同反應時間下，加氯量和糞大腸菌群的關系。加氯量相同時，延長反應時間可以增加糞大腸菌群的滅活性。相同的反應時間，增加氯的用量可以增強消毒效果。當最低反應時間30min時，3.0mg/L的加氯量可以使糞大腸菌群小于800個/L，達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級A標準的要求。當加氯量達到7mg/L時，糞大腸菌群未檢出。而60min的反應時間加氯2.0mg/L便可達到國標要求。因此，污水處理廠可以增加停留時間以減少次氯酸鈉的使用。

圖2設定反應時間為30min，對不同濃度的次氯酸鈉消毒后水中的余氯與糞大腸菌群進行分析。投加次氯酸鈉消毒會存在余氯，當次氯酸鈉投加量達到5.0mg/L時，余氯量緩慢增長到1.02mg/L，而糞大腸菌群數快速下降到200個/L。說明此階段次氯酸鈉主要起殺菌作用。繼續增大投加量之后，余氯含量猛增，此時氨氮等其他還原性物質與具有強氧化作用的次氯酸鈉反應，形成化合態余氯。

2.2次氯酸鈉對BOD5濃度的影響

圖3次氯酸鈉濃度對BOD濃度影響

圖4次氯酸鈉投加量對水中余氯含量的影響

將二沉池出水投加不同濃度次氯酸鈉后反應30min，測得余氯含量分別為0.35、0.56、1.02、2.25、5.05mg/L，非稀釋法培養5天，每天測溶解氧和剩余余氯。圖3和4顯示不同初始濃度次氯酸鈉添加量下每天BOD變化以及水中余氯含量。次氯酸鈉小于5.0mg/L時，圖3可以看到清晰的BOD隨著時間的變化曲線，趨勢與不加氯相似，但BOD值稍偏低，圖4表明此時水中余氯分解較快，基本從第二天開始不再殘留，菌種受余氯影響較小。在次氯酸鈉添加量較高的水樣中，特別是10.0mg/L時，在5天內始終可以檢出余氯，而BOD值從第一天開始即無顯著變化。說明水中的微生物受到余氯的嚴重抑制，幾乎喪失活性。

圖5更直觀表現了氯對生物活性的抑制作用。隨著次氯酸鈉濃度的增加，BOD5的濃度迅速下降，到5.0mg/L，BOD5為不含氯時的1/2。次氯酸鈉含量高于7.0mg/L時，生物活性抑制作用顯著增大，BOD5幾乎為0。采用次氯酸鈉（NaClO）消毒原理為：次氯酸鈉與水發生反應生成次氯酸HClO，HClO為很小的中性分子，可擴散到帶負電的細菌表面，并滲入細菌體內通過氧化作用破壞菌體內酶系統而使細菌死亡。同時，一部分次氯酸進一步分解形成新生態氧[O]，新生態氧的極強氧化性使菌體和病毒上的蛋白質變性，從而致死病源微生物，達到消毒殺菌的作用[4]。由此可見，在次氯酸鈉消毒的過程中部分微生物也被氯消耗，水樣的生物活性大大降低。

2.3除氯后BOD5濃度變化

圖5次氯酸鈉對BOD5影響

圖6非稀釋法和非稀釋接種法的BOD5對比

圖7消毒劑濃度對BOD5影響

將不同次氯酸鈉消毒后的出水，經過亞硫酸鈉除氯后，用非稀釋和非稀釋接種法分別培養5天，測BOD5濃度。圖6顯示初始次氯酸鈉添加量低于5.0mg/L時，非稀釋法和稀釋法測得BOD5濃度接近。大于5.0mg/L并逐漸增大時，菌種的添加對生化性的增強效果明顯?？梢栽黾?0%左右。原因是氯的消毒作用殺死部分水樣中的微生物，因此需要添加菌種提高微生物含量。對于低濃度BOD5的水樣，次氯酸鈉添加量大于5.0mg/L時，測得余氯大于1.02mg/L，應在除氯后用非稀釋接種法測定。

圖7考察消毒劑濃度對非稀釋接種法的影響。盡管在除氯后用添加菌種的方法培養，水樣中BOD5的濃度還是隨著次氯酸鈉初始投加量的增加而降低。原因是次氯酸鈉投加量的增加，導致了消毒副產物的增加。因此，有必要控制消毒劑用量。次氯酸鈉是一種具有強氧化性的試劑，除了消除糞大腸菌群等微生物外，還會氧化水體各種有機和無機物質，產生三氯甲烷、三溴甲烷等多種揮發性有機鹵代物。這類消毒副產物具有致癌致突變作用，對人類和水生生物產生長期毒性影響[1,5,6]。

3結語

城鎮污水處理廠的次氯酸鈉消毒工藝會對BOD5產生影響。次氯酸鈉的投加，會消耗水中的微生物，并且產生消毒副產物抑制微生物生長，從而對BOD5的測定產生干擾。反應時間30min時，3.0mg/L的加氯量可以使糞大腸菌群小于800個/L，達國標要求。當次氯酸鈉投加量大于5mg/L時，此時余氯含量大于1.05mg/L，BOD5受到顯著抑制，應在除氯后用非稀釋接種法測定。增加停留時間可以減少次氯酸鈉投加量。

此外，由于污水處理廠出水沒有余氯排放限值（2015年11月發布的修訂征求意見稿也無該指標），造成了次氯酸鈉的濫用，消毒副產物進入水體嚴重污染環境。美國國家環保局從1990年開始，要求污水處理廠出水中總余氯應小于0.16umol/L(0.011mg/L)[3]。而我國暫時無此類標準，只有在《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)中對氯消毒的醫院廢水排放規定余氯濃度限值為0.5mg/L。建議修訂GB 18918-2002應增加余氯標準限值，減少氯消毒副產物的排放。同時，污水處理廠應采取相應的除氯工藝，比如活性炭吸附、亞硫酸鈉還原，或者改變工藝參數，增加停留時間等方式控制次氯酸鈉使用量。甚至選用其他消毒工藝，比如紫外或者臭氧消毒等。

[1]ErnestR.Blatchley,Bruce A,etal.Effectsofdisinfectantsonwastewatereffluenttoxicity[J].WaterResearch,1997,31(7):1581-1588.

[2]Mash H.Assessing the fate and transformation by-product potential of trenbolone during chlorination[J].Chemosphere,2010,81(7): 946-953.

[3]王林,吳純德,張積陽等.次氯酸鈉應用于南方地區二次供水安全消毒的研究[J]水處理技術2012,38(11),107-111.

[4]嚴煦世,范瑾初.給水工程[M].北京:中國建筑工業出版社,2002. [5]Gorge RHelz.Incompleteness ofWastewater Dechlorination.EnvironmentalScience&Technology[J],1995,29:1018-1022.

[6]曹瑞鈺.氯消毒機理、危害和脫氯[J].中國給水排水,1995,11(4): 36-39.

邵科（1983—），女，浙江人，碩士，工程師，主要從事環境監測研究。