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次氯酸鈉消毒在城市汙水處理的應用探討

來源:上海丝瓜草莓儀表有限公司作者:朱 傑發表時間:2017-12-19 09:50:29

 

摘 要: 近年來,隨著國家對汙水處理廠出水標準的提高,對城市汙水處理廠出水中糞大腸杆菌要求也由一級 B 提高到一級 A ,消毒已成為汙水處理環節的重要組成部分。 對城市汙水處理廠而言,不僅要確保出水達標還要考慮消毒工藝的經濟性,本文以 16.5 萬噸城市汙水處理廠為例, 探討次氯酸鈉消毒工藝運行的經濟性和可行性。

 

引言

2012 年國家環保部頒發實施的《城鎮汙水處理運行、維護及安全操作規程》,該規程中關於消毒工藝的描述有四種,分別是:紫外線消毒、液氯消毒、二氧化氯消毒、臭氧消毒。這四種消毒工藝也是城市汙水處理廠較為常見的消毒工藝。

 

隨著國家對江河湖泊流域治理的重視,城市汙水處理廠的出水達標與否,引起越來越多的人們對流域治理效果的關注。在此情況下,消毒工藝已成為汙水處理廠重要的一道流程工序,選擇一種成本低、安全性高、易於操作的消毒工藝,已成為眾多城市汙水處理廠必須考慮的重要問題。

 

1 紫外消毒

     紫外線消毒屬於物理性質的消毒方法,其原理是利用紫外光破壞微生物的遺傳物質 DNA,使微生物結構造成破壞,照射後的微生物無法完成分裂複製從而達到消毒滅菌的目的。紫外消毒技術是城市汙水處理廠常用的技術之一,其技術成熟可靠,但對一些設計為一級 B 出水的城市汙水處理廠而言,由於色度和 SS高,加上二沉池中的會有大量青苔生長,消毒設備的燈管需要經常清理保養,這種情況下極易損壞燈管,造成維修費用較高,帶來的是消毒效果的不穩定、時效性差,糞大腸肝菌複活率較高。

 

2 液氯消毒

     向水中加入液氯時, 在水中會生成 HOC l,HOC l是起到消毒作用的物質。有研究表明,氯的消毒效果受接觸時間、投加量、水質 (含氮化合物濃度、SS 濃度)、溫度、pH 以及控製係統的影響。液氯消毒效果雖然不錯,但成本高,危險性大,安全性差,由於有毒性,其手續辦理複雜,因此,在城市汙水處理廠消毒工藝的選擇上,液氯不是最佳選擇。

 

3 臭氧消毒

     臭氧( O 3 ) 是氧( O 2 ) 的同素異形體, 純淨的 O 3 常溫常壓下為藍色氣體。臭氧具有很強的氧化能力( 僅次於氟), 能氧化大部分有機物。臭氧滅菌有以下三種作用:①臭氧能氧化分解細菌內部氧化葡萄糖所必需的酶, 使細菌滅活死亡。②直接作用於細菌病毒, 破壞它們的細胞壁、DNA 和 RNA, 細菌的新陳代謝受到破壞,導致死亡。③滲透胞膜組織, 侵入細胞膜內作用於外膜的脂蛋白和內部的脂多糖, 使細菌發生透性畸變, 溶解死亡。因此, O 3 能夠除藻殺菌, 對病毒、芽孢等生命力較強的微生物也能起到很好的滅活作用。臭氧氧化能力強, 但不夠穩定, 也不容易儲藏,因此隻能就地生產,臭氧消毒隻能用於小型汙水處理廠。綜上:紫外線消毒、液氯消毒、二氧化氯消毒、臭氧消毒四種消毒工藝缺點是安全性差,投資建設複雜,由此帶來的是運行成高,會為汙水處理廠的運營帶來較大的經濟負擔。

 

4 次氯酸鈉消毒

     次氯酸鈉是生活中應用很廣的一種強氧化劑,其消毒原理是通過它的水解形成次氯酸,即:NaClO +H 2 O = HClO + NaOH ;次氯酸進一步分解形成新生態氧[O],即:HClO → HCl + [O] 。新生態氧的強氧化性使菌體和病毒上的蛋白質等物質變性,從而致死病源微生物達到消毒的目的。

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5 次氯酸鈉消毒的可行性分析

     本試驗,水樣取自徐州某 16.5 萬城市汙水處理廠二沉池出水,用有效氯含量為 10%、比重 1.2 的次氯酸鈉進行投加小試,消毒前糞大腸杆菌數量為 240000 個/L,投加後消毒效果如表 1:

 

     綜上所述,實驗室內做的小試,達到一級 A 的藥劑投加量控製在 0.096-0.111 比較保險穩定。實際生產中試,殺毒效果和三個因素有關,第一是出水流量,第二是投加藥劑量,第三是藥劑的有效含氯量,生產過程中,一般水量都是控製在 7400 立方每小時以下,藥劑有效氯含量要求達到二級標準,即:含10%的有效氯,比重約在 1.187-1.2×10 3 KG/立方米。通過實驗室小試和生產試驗結果,徐州某 16.5萬噸城市汙水處理廠的消毒投加量總結如下(有效氯 10%):

 

     糞大腸肝菌排施一級 A 標準的殺毒效果時,藥劑投加量控製在 0.108-0.11 立方米/小時比較穩定可靠,即:14.59×10 -6 立方米/噸汙水。糞大腸肝菌排施一級 B 標準的殺毒效果時,藥劑投加量控製在 0.083 立方米/小時比較穩定可靠,即:11.2×10 -6 m 3 /噸汙水。因此,次氯酸鈉在城市汙水處理廠的消毒是可行的。

 

6 次氯酸鈉消毒工藝流程

     外購液態次氯酸鈉液體後,通過軟管卸進卸液接料桶內,啟動磁力泵,輸送到儲藥罐中,在儲藥罐中的消毒液參照流量計讀數,通過球閥控製大小或采用計量泵,直接進入二沉池出水渠進行混合消毒。為保證安全,出水渠中增加一浮球開關,當因故停產時,電磁閥斷開切斷藥液進入出水渠中,為確保生產正常,電磁閥加旁通球閥備用,如果采用計量泵投加消毒液時,浮球開關和計量泵聯鎖,停產時自動停泵,停止投藥,確保安全。

 

針對大部分城市汙水處理廠,可采用如下流程工藝:

新型化學藥劑消毒工藝流程

7 次氯酸鈉消毒經濟性分析

     周邊 300 公裏之內,有穩定供應 10%次氯酸鈉生產企業,即可選用次氯酸鈉消毒工藝,其中有效氯含量10%的市場價格在 650 元/噸~700 元/噸之間,原材料成本較低。

 

     在城市汙水處理廠出水渠旁,擇地而建簡易板房、15m 3 PE 塑料桶若幹、安裝液位計電磁流量計即可作為消毒設施使用。設施占地麵積較小,投資成本亦不高。

 

     消毒設施建好,管件、泵類、儀表等設施不容易出現損壞易於維護,設施安全性較高,維修成本低,使用操作較為方便。

 

     以徐州市某 16.5 萬噸/日的汙水處理廠為例測算,消毒工藝的直接投資,紫外線消毒投資約 350 萬元,液氯消毒約需 280 萬元,二氧化氯消毒約需 120 萬元,臭氧消毒約需 300 萬,對當前控製成本運營的汙水處理廠來說,其投資是個不小的負擔。

 

結語

     控製成本和確保安全穩定達標運營已成為當今城市汙水處理廠優先考慮的方向,尤其是一些急需提標改造的城市汙水處理廠而言尤其如此,次氯酸鈉消毒工藝有著物美價廉、操作方便、使用成本低、安全可靠的特點,具有較高的推廣價值。

 

 作者:徐州國禎水務運營有限公司,朱 傑

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