浅议城市污水处理中的几种消毒技术

◎ 江苏淮安市给排水监督管理处 李舜尧

“九五”以来，水环境状况日益受到国家和社会的普遍关注，国家启动了“三河三湖”（淮河、海河、辽河、太湖、巢湖、滇池）水污染专项防治工作，城镇污水处理能力迅速增长，截至2010年3月底，全国设市城市、县及部分重点建制镇累计建成污水处理厂2157座，污水处理能力达到1.09亿立方米/日。

1 城市污水消毒的必要性

为了保护人类的生命健康，保护好水环境，世界许多国家和地区(北美、欧盟、日本、韩国、台湾等)都要求对城市污水在排放前进行消毒处理。

在我国，2000年5月，原建设部、国家环保总局、科技部联合发布的《城市污水处理及污染防治技术政策》在“二次污染防治”中规定“为保证公共卫生安全，防止传染性疾病传播，城市污水处理设施应设置消毒设施”，但并未强制执行。2002年11月，“非典”的爆发，使人们开始意识到污水处理厂的尾水消毒的重要性。2002年底，国家环境保护总局颁布《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918－2002），首次将“粪大肠菌群数”列为城镇污水处理厂出水的基本控制项目，一级A标为103个/L，一级B标和二级标准均为104个/L，标志着污水处理厂尾水消毒正式成为必建流程。

2 污水处理常用的几种消毒技术

给排水消毒方法可分为两大类，即化学消毒法、物理消毒法。化学消毒法主要采用强氧化剂，如液氯、二氧化氯和臭氧等化学药剂；物理消毒法主要有紫外线消毒等。化学消毒法容易实现，成本低，但一般都会产生消毒副产物，而紫外线消毒不会产生副产物，不会造成二次污染问题。

2.1 液氯消毒法

液氯是一种强氧化剂，其杀菌能力强，价格低廉，效果稳定，是最早应用于污水处理消毒的技术，也是应用较为广泛的一种技术。

不同的水质其化学反应的过程也不一样,但最终起消毒作用的是次氯酸和次氯酸根离子。

当水中无氨氮存在时∶

次氯酸与次氯酸根在水里所占的比例主要取决于水的pH值，当pH值在5.6－9.5范围内时，pH值越低，HOCl的含量越大，消毒效果越好。

当水中存在氨氮时：

(1)式产生的HOCl就会和氨化合，产生一类叫胺的化合物，其成份视水的pH值及Cl2和NH3含量的比值而定。

当水的PH值在5－8.5之间时，NH2Cl和NHCl2同时存在，但PH值低时，NHCl2较多，消毒效果较好。

所以，无论水中是否存在氨氮，在使用液氯消毒时，在pH值5.6－8.5范围内，pH值越低，消毒效果越好。

2.2 二氧化氯消毒法

二氧化氯化学性质活泼，极易溶于水而不与水反应，在20℃下溶解度为氯气5倍，氧化能力为氯气的2.6倍。二氧化氯既是消毒剂又是强氧化剂，其杀菌能力不受水体pH值、氨氮以及有机物浓度的影响，药效持续时间长，消毒能力比氯强，但仅有20%的二氧化氯在消毒过程中有效。

酸性条件下，ClO2在水中具有很强的氧化性，反应如下：

中性条件下，反应如下：

据实验测知，CLO2在PH值6～10范围内的杀菌效果几乎不受PH值影响。

2.3 臭氧消毒法

臭氧是一种强氧化剂，在低浓度下可瞬间完成氧化反应，能有效地降解污水中残留的有机物，脱色除味效果优异，杀菌效果好，用量少，作用快，而且污水的pH值、温度对消毒效果影响较小，一般维持剩余臭氧浓度为0.4mg/L，接触时间为15min，可得到良好的消毒效果，是目前加药消毒法中较为有效的消毒剂。但是臭氧法投资大、运行成本高，设备管理复杂，并且当水质和水量变化时，调节投放量较为困难，主要适用于对出水水质要求高、出水中含较高色度或者难降解物质、水量不大的工业废水处理消毒，不太适用于大中规模的城市污水处理。

2.4 紫外线消毒法

紫外线是一种肉眼不可见的光线，早在1878年人类就发现太阳光中的紫外线具有杀菌消毒作用，20世纪初开始人造紫外光源并应用。紫外线消毒是一种物理清毒方法，其并非杀死微生物，而是摧毁其繁殖能力，使其不能分裂复制，令其自然死亡。紫外线是波长在200～400nm的电磁波，分为4个波段，其中200～300nm波段的具有杀菌消毒作用。

紫外线消毒可达到和加氯相同甚至更好的消毒效果，对受纳水体中的生物无毒副作用，不产生消毒副产物。但是污水的成分复杂，含有大量的有机物、无机物和微生物，会吸收紫外线，另外，污水中的SS还会降低透光率，杂质会在灯管的石英套管外结垢，影响紫外光发射。

3 几种消毒技术比较

3.1 投资

液氯消毒系统包括加氯间、加氯机、氯库、接触池等，土建投资大，设备投资大。二氧化氯消毒系统主要为二氧化氯发生器，投资基本与液氯消毒系统相当。臭氧消毒系统主要为臭氧发生装置，土建投资较小，但生产设备复杂，投资很大。紫外线消毒系统主要为消毒渠、灯架和架具、控制设备等，土建投资较小，设备投资一般。

3.2 消毒效果

液氯杀菌能力强，持续时间长，但效率受有机物质和pH影响较大，且容易产生“三致”物质。二氧化氯杀菌效果好，受温度和pH影响较小，不产生致突变物质，消毒作用持续时间长，但效率较低。臭氧消毒效率高，脱色除味效果优异，受温度和pH值影响较小，有酮和醛等副产物，消毒作用持续时间短。紫外线消毒杀菌效果好而快，受浊度和色度影响较大，无有害的残余物质，无持续杀菌作用。

3.3 运行成本

据统计，国内中等规模污水处理厂的运行成本如下：液氯0.02元/m3，二氧化氯0.08元/m3，臭氧0.10元/m3，紫外线为0.016元/m3。由此可见，紫外线消毒的运行成本具有一定的优势。

3.4 运行和维护管理

液氯消毒系统设备较多，需要人工操作较多，且氯为有毒物质，安全防护工作任务重。二氧化氯消毒与液氯消毒系统相当。臭氧是易燃易爆的有毒气体，且制取设备复杂，维护管理工作量较大。紫外线消毒设备集成度较高，可自动运转，维护管理工作量较低。

4 结语

随着对污水尾水消毒的日益重视，消毒成为污水处理的重要环节。各种消毒技术各有特点，综合各种因素，可认为紫外线消毒效果好，安全隐患小，经济性较优，将在今后相当长的时期内，成为污水处理厂消毒的首选技术。