污水處理過程中，除了COD、SS、氮磷等常規污染物，也存在著大量的細菌和病毒，這些是不能被常規污水處理工藝去除的。因此，經過常規的機械、一級和二級處理之后，仍然需要進行消毒的處理。

 

目前我國城鎮污水廠采用的消毒方式主要有次氯酸鈉、紫外、二氧化氯和臭氧等，經常單一應用或組合聯用。

 

次氯酸鈉是應用最多的消毒方法。相關調查顯示：江浙滬50多座城鎮污水處理廠中，有52.5%的污水廠采用次氯酸鈉消毒，有8.5%的污水廠采用二氧化氯消毒，有6.8%的污水廠采用紫外線消毒；有1.7%的污水廠采用臭氧消毒。

 

 

當然，除了采用單獨消毒方式外，還有32.1%的城鎮污水廠采用組合消毒方式。工藝應用從多到少依次是：紫外線+ 次氯酸鈉的組合工藝、二氧化氯+次氯酸鈉、高級氧化+次氯酸鈉的組合工藝。

 

通常來說，水的消毒需要滿足以下兩個條件: 

 

1）水在進入到輸送管網之前，需去除掉水中病原體的致病作用。 

2）水在進入到管網至用水點之前，須維持水中的消毒劑持續消毒作用，用來防止有可能發生的病原體的危害或者再增殖。 

 

所以，我們一般在比較紫外線和次氯酸鈉優劣性的時候應該考慮上面的兩個條件，此外還需要從經濟的方面進行一些考慮。

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次氯酸鈉：投加量、工藝對比及影響因素

 

1、次氯酸鈉消毒的機理

 

次氯酸鈉屬于高效的含氯消毒劑。它的消毒作用主要包括次氯酸的作用、新生氧的作用和氯化作用，次氯酸的氧化作用是含氯消毒劑的主要殺菌機理。

 

含氯消毒劑在水中形成次氯酸，作用于菌體蛋白質。次氯酸不僅可與細胞壁發生作用，且分子小，不帶電荷故可侵入細胞發生氧化作用或破壞其磷酸脫氫酶致細胞死亡。

 

此處需要特別提一下，氯消毒劑雖在行業里廣泛使用，但由于液氯在生產、儲存、運輸、使用等環節安全風險較大，目前很多水廠開始逐步減少液氯的使用。

 

相對來看，次氯酸鈉消毒具有安全性高、投加設備簡單的優勢，使用次氯酸鈉替代液氯消毒已成為不可逆轉的趨勢。

 

 

2、次氯酸鈉投加工藝對比

 

目前在利用次氯酸鈉消毒可分為兩種形式，一是應用次氯酸鈉發生器在線生成次氯酸鈉溶液；二是采用次氯酸鈉成品溶液。

 

不論用何種投加方式/系統，都有其優劣勢，對比如下所示：

 

 

通過上述對比，可以看出兩種投加方式的消毒效果及噸水處理成本相差不大。

 

因此，對于成品藥劑貨源充足的地方（有三家以上滿足供貨要求），建議采用外購成品次氯酸鈉溶液投加，運行維護成本相對較低，設備訂貨周期與施工周期均較短，平時的運行維護也無特殊要求。

 

對于小規模凈水廠，尤其是貨源、交通不便的地區，建議采用次氯酸鈉發生器現場制備投加，避免藥劑長時間儲存衰減引起消毒效果不佳的隱患。

 

3、次氯酸鈉的投加量

 

消毒處理時投氯量的控制視原水水質和消毒要求不同而異。為了獲得可靠而持久的消毒效果，投藥量應滿足兩部分的要求：

 

1）殺滅細菌以達到指定的消毒指標及氧化有機物等所消耗的“需氯量”。

 

2）抑制水中殘存的細菌的再度繁殖所需要的“余氯量”。余氯量的規定還提供了確定投藥量和判斷消毒效果的簡易方法。

 

4、次氯酸鈉消毒相關影響因素

 

1）次氯酸鈉投加量對滅活效果的影響

 

通過向1L水樣中投加不同量的次氯酸鈉，接觸反應30min后，用濾膜法計數，結果表明：

 

次氯酸鈉消毒的滅活效果很好，在次氯酸鈉投加量為2.5mg/L時，已經實現100％滅活。如要達到GB18920-2002類似的要求，最佳次氯酸鈉投加量可參考2.5～3.0mg/L。

 

2）pH對次氯酸鈉消毒的影響

 

在次氯酸鈉投加量為0.5mg/L時，隨著pH的升高，次氯酸鈉消毒的對數滅活率從2.03降到0.27，呈下降趨勢。

 

由此得出結論，水中ClO-和次氯酸的比例主要受pH控制，在pH較低時次氯酸比例較高，因而殺菌能力較強。

 

3）氨氮濃度對滅活效果的影響

 

氨氮與次氯酸鈉反應迅速，次氯酸鈉被消耗，生成一氯胺和二氯胺。當水中存在氯胺時，消毒作用比較緩慢，直接影響次氯酸鈉投加量和滅活效果。

 

相關研究表明，在氨氮分別為1、3、5、8、10、15mg/L時，投加不同量的次氯酸鈉消毒30min，氨氮對滅活效果的影響如下：

 

在氨氮≤15mg/L，次氯酸鈉投加量≤6.0mg/L時，隨著氨氮升高，次氯酸鈉消毒的滅活效果變差；在氨氮為8mg/L時，次氯酸鈉投加量為5.0mg/L下細菌已經完全滅活。

02

紫外線消毒：裝置選型、優劣勢及影響因素

 

1、紫外線消毒的原理

 

紫外線消毒是一種物理消毒方法。紫外線是一種波長范圍為136nm～400 nm的不可見光線，在該波段中260nm附近已被證實是殺菌效率最高的。

 

需要特別說明的是，紫外線消毒并不是殺死微生物，而是去掉其繁殖能力進行滅活。

 

其消毒的原理主要是用紫外光摧毀微生物的遺傳物質核酸（DNA或RNA），使其不能分裂復制，此外紫外線還可引起微生物其他結構的破壞。

 

2、紫外線消毒效果的影響因素

 

一般來說，紫外線的消毒效果取決于系統能夠照射至微生物的紫外劑量，和曝光時間、紫外光強成正比例，即：紫外劑量=紫外光強×曝光時間。

 

但在實際的應用中，還應考慮紫石英套管的結垢系數和老化系數，所以實際上有效紫外劑量的計算公式應該是：

 

有效紫外劑量=紫外光強×曝光時間×燈管老化系數×結垢系數。

 

3、紫外線消毒燈及消毒器選項

 

紫外線的消毒燈可以分成三類：

 

1）低壓低強度汞紫外線消毒燈

 

水銀蒸氣燈是在0.13Pa到1.33Pa的內壓下工作，輸入電功率是每厘米弧長0.5W，輸出功率大約是0.2W，適用小型污水處理廠。

 

2）低壓高強度紫外線消毒燈

 

水銀的蒸氣燈輸入的電功率大約是每厘米的弧長1.5W，殺菌的紫外燈可以輸出的功率大約是每厘米的弧長0.6W，紫外的輻射253.7nm。

 

紫外燈的轉換效率在低壓高強度紫外燈的功率水平比較低的時候，會有一定程度的下降，但并非調節下限越低則效果越好，適用于中型污水處理廠。

 

3）中壓高強度燈系統

 

水銀蒸汽燈輸入電功率是每厘米的弧長50W到150W，在0.013MPa到1.330MPa的內壓下工作，紫外燈的運行溫度大約在700℃，所以能耗較大。

 

采用低壓的高強度的紫外燈系統以及中壓的高強度的紫外燈系統，能夠使得燈管的數量減少90%以上，進而可以縮小占地的面積，使得紫外消毒對于水質比較差出水也可適用。

 

目前，紫外線消毒器的結構形式主要有兩種：

 

1）敞開式結構

 

在敞開式UV消毒器中，被消毒的水在重力作用下流經UV消毒器，并殺滅水中的微生物。值得注意的是，這種方式雖然較為簡單，但是浪費能量且會降低滅菌效果，很少在實際中使用。

 

2）封閉式結構

 

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。

 

4、紫外線消毒的優劣勢

 

紫外線消毒的優點，如下所示： 

 

1）殺菌率高。對于細菌和病毒的殺菌作用大約在一秒之內。

 

2）殺菌的廣譜性能好。在目前所有的消毒方法中，紫外消毒的殺菌廣譜性能是最好的，它幾乎對所有細菌和病毒都可以高效率地殺滅，且對一些會對人類的危害比較大的原生動物類均可以有效地殺滅。

 

3）沒有二次污染。因為沒有加入任何化學藥劑，所以它不會產生二次污染，且不會改變水體成分。

 

4）運行安全且可靠。紫外線消毒技術是對環境和操作人員來說相對安全且可靠的方法。 

 

5）維護較簡單且費用低。所以，它在價性比上擁有很大的優勢。

 

6）占地小且土地投資省，沒有噪音。對于日處理量3000噸的紫外線消毒設備，占地面積僅需2米×0.8米，高1.5米。如果預留夠足夠的空間，此系統僅需要4平米運行的操作的空間。

 

此外，紫外線消毒依靠自流式供水，并不產生噪音。

 

7）連續的大水量的消毒。紫外線消毒的一個特點是連續運行，除了定期需要一、二個小時以內例行地保養之外，它最佳的操作條件為24小時連續的運行。

 

大水量是其另一個特點，在當前，紫外消毒技術最大水量己達每小時6萬噸。 

 

紫外線的消毒技術同樣存在一些缺點，大致有以下的幾個方面： 

 

1）無持久的殺菌能力。紫外線的消毒對于出水會受到二次的污染亦或出水微生物會根據自我的修復的機制，而對于被紫外線來破壞DNA亦或RNA則無法進行自我修復。 

 

2）燈套管的表面常會結垢。因為水質影響(生物和礦物質以及懸浮物等)，燈套管的表面常會來結垢。它將會影響著紫外光透出以及殺菌的效果。 

 

3）受濁度和水中懸浮物(SS)影響較大。過高SS會影響著紫外光的水中穿透力。 

 

4）細菌的光修復，在紫外的劑量足夠的條件之下，失活病毒和細菌不會復活，但是在紫外劑量并不足的條件之下，很多失活病毒和細菌可以進行光復活，甚至可無需要光的協助來完成自身修復。

03

7大不同：紫外線消毒VS次氯酸鈉消毒

 

1、消毒對象對比

 

紫外線消毒是去掉其繁殖能力進行滅活， 因此對絕大多數病毒、細菌等都具有滅活效果。

 

次氯酸鈉消毒屬于氯化消毒， 其最大的問題是對某些病毒、芽孢無效。

 

2、副產物/環境影響對比

 

由于紫外線消毒技術不加入任何化學藥劑， 因此它不會對水體和周圍環境產生二次污染，不會改變水中任何成分，對保護工作人員的身體健康也具有積極的意義。

 

次氯酸鈉消毒會產生消毒副產物，如三氯乙酸、二氨乙酸、氯仿等。動物實驗表明，不少氯化副產物具有致突變性和（或）致癌性。

 

3、后續消毒作用對比

 

紫外線消毒法不能提供剩余的消毒能力，當處理水離開反應器之后，一些被紫外線殺傷的微生物在光復活機制下會修復損傷的DNA分子，使細菌再生。

 

與次氯酸鈉同為氯化消毒的液氯在消毒后，尾水中尚有一定的余氯存在，具有剩余消毒能力。

 

4、水質要求對比

 

紫外線消毒工藝對紫外光穿透率較低的水質（SS高于30mg/L的污水）并不適用，不但會增加能耗，還會造成消毒效果不好。

 

對于經過二級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的選擇。

 

次氯酸鈉消毒對水質要求不高， 一般都可滿足污水處理尾水水質達標要求。

 

5、處理接觸時間對比

 

一般來說，液氯消毒接觸時間在10～30min左右，次氯酸鈉消毒時間相比略短，紫外線消毒時間最短。

 

6、運行管理對比

 

紫外線消毒以電為動力，日常操作方便，紫外燈管和石英套管只需定期更換清除。

 

次氯酸鈉消毒液不宜長久儲存， 一般僅備用幾天的用量以滿足消毒效果。

 

7、噸水運行成本對比

 

紫外線消毒成本約0.020元/t（含燈管更換費用），次氯酸鈉約0.034元/t。（源于兩家不同污水廠的真實數據）

 

需要特別說明的是，消毒成本及效果易受消毒藥劑投加量（或紫外劑量）、接觸時間、 進水水質水量等因素影響。故以上成本數據，只具備部分參考意義。

 

來源：網絡；

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（ 來源｜微信公眾號「環保水圈」    作者｜「環保老吳」）