城镇污水再生利用消毒方式选择探讨

Posted 2023-01-12 臭氧

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简要介绍了各消毒方式的技术特点、适用范围、运行参数及注意事项，并叙述了常用的消毒组合形式及其特点，通过GB18918-2002一级A标准与再生水水质的对比，提出一级A标准水用于景观环境用水及城市杂用水消毒方式的选取建议。
文章编号：1009-6825(2013)11-0103-02
城镇污水再生利用不仅是缓解区域水资源短缺的有效途径，也能有效减轻污水排放对生态环境的压力。城镇污水再生利用主要途径包括工业、景观环境、绿地灌溉、农田灌溉、城市杂用和地下水回灌。消毒作为再生水回供的最终处理单元，对保障再生水的水质具有至关重要的作用。
1.消毒技术
常见消毒方式包括氯消毒、二氧化氯消毒、紫外线消毒、臭氧消毒或其组合技术。
液氯消毒是大中型污水处理厂常用的消毒方式，技术成熟，成本低，投配设备简单，投加量宜为6mg/L～15mg/L(以有效氯计)，氯与再生水的接触时间应不小于30min。在保证消毒效果的同时应避免过度消毒，防止余氯及消毒副产物对水生生物影响。有臭味、残毒，使用时安全措施要求高。
二氧化氯消毒一般用于中小型污水处理厂，现场制备，具有优良的广谱微生物灭活效果和氧化作用。二氧化氯与水应充分混合，投加量宜为4mg/L～10mg/L(以有效氯计)，与再生水的有效接触时间应不少于30min。使用氯酸钠和盐酸制备二氧化氯时应注意储存与运输安全，二氧化氯消毒产生亚氯酸、氯酸等消毒副产物。
紫外线消毒技术为物理消毒方式的一种，具有广谱杀菌能力，无二次污染，随着紫外线消毒技术日益成熟和设备不断完善而被逐渐推广使用。再生水消毒剂量为24mJ/cm2～30mJ/cm2。接触时间宜为5s～30s。无化学药剂，基本上不产生消毒副产物。紫外线对水中的病原微生物有良好的灭活作用，但不具有持续消毒效果。
臭氧的消毒能有效去除水中残留有机物、色、臭味，常用于要求出水水质较好、排入水体的卫生条件高的污水厂。臭氧投加量宜为8mg/L～15mg/L，接触时间宜为10min～20min。不具有持续消毒效果，输配时宜采取投加次氯酸钠等措施，防止病原微生物的复活和再生长。
2.消毒组合技术
消毒组合技术主要是基于微生物对不同消毒剂的抵抗性和敏感性不同而提出的，由于各种消毒技术的原理不同，对一种消毒剂具有抗药性的微生物可能很容易被其他消毒剂灭活，因此将各种消毒技术进行组合，分别发挥各自的优越性，从而更大程度地降低水中的细菌总数。组合消毒技术除满足消毒要求外，还可以最大限度的减少副产物的形成，尤其是采用液氯消毒含有较多有机物的污水。
合理的消毒组合可以避免消毒副产物生成的可能性以及出水排放到受纳水体时的潜在毒性。常用的组合有紫外线与氯消毒组合技术及臭氧与氯消毒组合技术及臭氧与紫外线复合消毒。
1)紫外线与氯消毒组合。
随着人们对水质标准要求的提高和消毒副产物研究的不断深入，紫外线消毒法被广泛用于污水处理消毒，但是紫外线消毒不具有持续消毒效果的缺点，再生水中必须增加具有持续消毒的消毒工艺联合消毒，该组合工艺紫外线用于消除水中病原体的致病作用，氯用于维持水中消毒剂的持续作用，以防止可能出现的病原体危害或再增殖。考虑到液氯消毒与水中某些有机物反应生成以三卤甲烷类(THMs)为代表的各类有害的卤代消毒副产物(DBPs)，通常选用有机副产物很少的二氧化氯用于维持余氯，特别是对于大中型厂再生水厂可以避免二氧化氯发生器台数太多，因存入大量原材料而存在安全隐患。
2)臭氧与氯消毒组合。
臭氧在污水处理中除了作为消毒剂使用，其强氧化性也可用于降低BOD，COD脱色、除臭、除味、杀藻，除铁、锰、氰、酚等。因此臭氧常用于水体排放要求较高的消毒。臭氧的消毒成本相比其他消毒方法较贵，因此臭氧主要用在污水出水或回用水质要求较高的场合。臭氧消毒后投加少量氯或氯铵可实现管网水质稳定化。臭氧氧化能导致后续加氯过程中典型副产物种类的转变和生成量的变化，同时臭氧氧化作用能有效削减出水的遗传毒性，后续加氯持续消毒对遗传毒性的影响较小。
3)臭氧与紫外线组合。
复合消毒臭氧在污水消毒中消耗量较大，可采用催化氧化的方式提高臭氧的氧化效率，以降低臭氧使用量。催化氧化属于高级氧化的范畴，臭氧在催化剂作用下氧化能力提高。臭氧/紫外线、臭氧/双氧水组合工艺属于臭氧催化氧化工艺，此外某些金属和金属氧化物也具有催化臭氧的作用。BSOh等发现使用臭氧紫外线联用方式对回用污水消毒时的杀菌效果比单独使用臭氧或紫外线时要好，这主要是因为紫外线催化使臭氧在水中产生大量的.OH，增强了其氧化能力，提供了杀菌效果。
3.消毒技术的选取
随着城镇化进程，城市道路、绿化及景观用水的量越来越大，而目前很多污水厂出水已经达到GB18918-2002城镇污水处理厂污染物排放标准一级A标准，由于一级A对出水有消毒要求，并且目前紫外线已广泛用于污水处理消毒，因此本文以采用紫外线消毒的一级A出水为水源，通过常规水质指标的对比(见表1)，着重对一级A作为景观环境和城市杂用再生利用水源消毒方式的选择提出建议。

通常采用的对比景观环境用水与一级A，除余氯要求、生化需氧量(BOD5)粪大肠菌群数及浊度等指标要求较一级A严格之外其余均相同，因此已达到一级A的出水作为景观环境再生利用，重点处理上述指标，由于余氯与生化需氧量的要求，考虑采用具有强氧化性的消毒剂，可以将BOD5适当降低，同时保持余氯，因此建议增加二氧化氯消毒。对比城市杂用水与一级A，余氯要求、粪大肠菌群数及浊度等指标要求较一级A严格，因此已达到一级A的出水作为城市杂用再生利用，重点处理上述指标，由于余氯与生化需氧量的要求，考虑采用具有维持余氯的消毒剂，因此应再增加液氯或二氧化氯消毒。
4.结语
随着污水再生利用的推广与普及，各消毒技术，尤其是消毒组合将被越来越重视，根据具体回用要求趋利避害，合理选用消毒技术显得至关重要。而消毒组合作为一种针对性强的消毒技术，将是今后污水再生利用消毒的发展趋势。