三氯异氰尿酸对污水处理厂出水消毒效果的研究

吴杰仁

摘 要 三氯异氰尿酸是一种氧化型消毒剂，贮存稳定，使用方便，溶解性好，具有高效、广谱、较为安全的消毒作用，对细菌、病毒、真菌、芽孢等都有杀灭作用，本文浅析三氯异氰尿酸对污水处理厂出水的杀菌消毒机理，并通过研究三氯异氰尿酸不同的投加量对等体积的污水处理厂出水粪大肠菌群指标杀灭效果的影响，探讨最佳三氯异氰尿酸的投加浓度。

关键词 三氯异氰尿酸 次氯酸 粪大肠菌群 杀菌消毒

根据城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）的要求，对排水中粪大肠菌群的控制十分严格，一级B标准粪大肠菌群需控制在104个/L以下，一级A标准粪大肠菌群需控制在103个/L以下，才能达标排放。生活污水经过污水处理厂活性污泥法二级处理后，虽然生化需氧量、氨氮、总磷等污染物已经得到很好处理，可以达标排放，但粪大肠菌群等生物指标仍然很高。因此，污水处理厂出水必须经过杀菌消毒处理才能排放到受纳水体。

目前我国污水处理厂出水普遍采用氯消毒方法，氯消毒方法具有消毒效果稳定，成本较低等优点。而与二氧化氯、液氯等氯消毒方法相比，用三氯异氰尿酸水解产生次氯酸的消毒方法值得关注。因为三氯异氰尿酸溶于水后会发生水解，能产生起杀菌消毒效果的次氯酸，次氯酸具有极强的杀菌效果，成本相对低廉和安全，是一种理想的水消毒方法。

1 三氯异氰尿酸对污水处理厂出水的杀菌消毒机理

三氯异氰尿酸对污水处理厂出水杀菌消毒机理大致有如下三种作用方式：（1）三氯异氰尿酸水解产生次氯酸，次氯酸再进一步分解形成新生态氧，新生态氧的极强氧化性使水中粪大肠杆菌等细菌上的蛋白质变性，从而致死细菌；（2）次氯酸分子小、不带电荷，在与细菌作用的过程中，可渗透入菌体内，与菌体蛋白质、核酸等有机高分子发生氧化反应，从而杀死细菌；（3）三氯异氰尿酸水解产生出的氯离子还能显著改变细菌和病毒体的渗透压，使其细胞丧失活性而死亡。

2 试验材料和仪器

某污水处理厂二级处理未消毒出水样、三氯异氰尿酸、容量瓶、等体积反应容器若干个、电子天平、水中粪大肠菌群测定方法（滤膜法）所需的培养基和仪器设备[1]

3 试验方法

（1）用电子天平称取三氯异氰尿酸0.50g到1L容量瓶中，配置500mg/L的三氯异氰尿酸溶液①；（2）准备6份1L污水处理厂二级处理未消毒出水样，分别向出水样中移取1mL、2mL、4mL、6mL、8mL、10mL配置好的三氯异氰尿酸溶液①，配置成浓度分别为0.5mg/L、1.0mg/L、2.0mg/L、3.0mg/L、4.0mg/L、5.0mg/L的三氯异氰尿酸反应液，充分搅拌，静置5分钟后检测水中粪大肠菌群的数量。

4 试验分析

由表格数据可以看到，污水处理厂出水样初始的粪大肠菌群指标的检测数值为162000个/L，经过投加不同体积的三氯异氰尿酸溶液①形成不同浓度的反应液后，出水样的消毒杀菌效果明显。由上述数据可观察到，当反应液浓度为0.5mg/L时，粪大肠菌群指标降幅明显，剩存的粪大肠菌群数为11200个/L；当反应液浓度为1.0mg/L时，该浓度下的反应液已经显示出很好的杀菌消毒效果，剩存的粪大肠菌群数为5600个/L；当反应液浓度为2mg/L时，粪大肠菌群指标降幅显著，粪大肠菌群已经降到了1300个/L；当反应液浓度为3mg/L时，粪大肠菌群指标已经很低，仅为100个/L，该浓度下的反应液显示出优良的杀菌消毒效果；当反应液浓度為4mg/L以上时，反应液中已经检测不到粪大肠菌群数，反映出该浓度下的反应液杀菌消毒效果已经非常优秀。

5 结论与建议

5.1结论

（1）三氯异氰尿酸杀菌性能优异，是一种广谱、高效的杀菌剂，在城镇污水处理厂出水处理中能在较低浓度下有效杀灭水中的粪大肠菌群，显示出强大的杀菌消毒的效果，在一定的实验条件下，可以满足关于粪大肠菌群指标在相关标准中的要求；

（2）当反应液中三氯异氰尿酸的质量浓度为0.5mg/L时，出水样中的粪大肠菌群的杀灭效果明显，该浓度下的反应液已经能有效地杀灭水中的粪大肠菌群；

（3）当反应液中三氯异氰尿酸的质量浓度为1.0mg/L时，出水样中的粪大肠菌群的杀灭效果突出，该浓度反应液中的粪大肠菌群指标已经符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B的排放要求；

（4）当反应液中三氯异氰尿酸的质量浓度达到2mg/L时，出水样中的粪大肠菌群的杀灭效果良好，该浓度反应液中的粪大肠菌群指标已经超过《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B的排放要求，接近该标准中一级A的排放要求；

（5）当反应液中三氯异氰尿酸的质量浓度达到3mg/L时，出水样中的粪大肠菌群的杀灭效果已经很优良，该浓度反应液中的粪大肠菌群指标已经符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A排放要求，可以将经过该浓度处理的污水处理厂出水排放到受纳水体；

（6）当反应液中三氯异氰尿酸的质量浓度达到4mg/L以上时，出水样中的粪大肠菌群的杀灭效果已经十分优秀，粪大肠菌群指标已经未能检测出来，可以达到《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）关于微生物指标的要求；

5.2 建议

（1）上述结果数据和结论是在一定的实验条件下得出，在实际污水处理工程应用上，还要充分考虑流体流速，搅拌强度，药剂纯度，溶解度，接触反应时间等因素对处理效果的影响，通过对该些因素的探讨，才能在实际应用中准确找到最佳消毒杀菌效果的三氯异氰尿酸溶液浓度；

（2）三氯异氰尿酸在水解过程中除了产生起杀菌消毒功能的次氯酸外，还会产生副产品氰尿酸。次氯酸和氰尿酸在水中存在着动态平衡，氰尿酸不易分解，随着三氯异氰尿酸用量的增大和循环水浓缩倍数的提高，氰尿酸在水中的浓度也会随着增大，达到一定浓度时，可能会抑制三氯异氰尿酸的杀菌消毒效果[2]。在污水处理的实际工程应用中，应该研究氰尿酸在三氯异氰尿酸杀菌消毒过程中的地位和影响；

（3）三氯异氰尿酸在水中起到杀菌消毒功能的主要成分是在水解过程中产生的次氯酸，次氯酸是一种很强的氧化剂，能与出水样中多种的还原性物质起反应。在工程应用中要求精确投配比的需求下，要考虑到水中还原性物质对三氯异氰尿酸的消耗量；

（4）在污水处理中，氨氮也是一个重要的严控排放指标，三氯异氰尿酸产生的次氯酸能将出水中含有的有机氮氧化成氨氮[3]，在实际的工程应用中，应该考虑到该因素是否会对出水中氨氮排放指标造成影响。

参考文献：

[1] 国家环境保护总局《水和废水监测分析方法》编委会.水和废水监测分析方法（第四版）[M].北京：中国环境科学出版社 ，2002：756-758

[2] 魏新.氰尿酸对三氯异氰尿酸杀菌性能的影响及对策[J] .工业水处理，2009，（4）：25-26

[3]张胜利，刘丹，曹臣，等.次氯酸钠氧化脱除废水中氨氮的研究 [J].工业用水与废水，2009，40（3）：23-26