银川市污水处理厂出水消毒工艺改造与应用

陈 强

（达力（银川）污水处理有限公司，宁夏银川 750021）

银川市污水处理厂出水消毒工艺改造与应用

陈 强

（达力（银川）污水处理有限公司，宁夏银川 750021）

针对污水处理厂原有消毒工艺的高剧毒性、高腐蚀性、高危险性和不可控性，提出改造选型，通过消毒原理、方法、改造难易程度、因地制宜等条件的分析对比，采用可行度高的消毒方法，将危险系数降到最低，保护环境，为污水处理厂的良好运行创造条件。

污水处理厂；次氯酸钠；消毒；对比；改造

目前，我国城市污水处理厂出水消毒普遍采用二氧化氯消毒，一部分采用紫外线消毒，少数采用氯胺、臭氧或者液氯消毒，主要杀灭大肠杆菌的数量。而银川市最早的4座污水处理厂，设计均为二级排放标准（GB18918-2002），标准要求大肠杆菌群数≤10 000个/升；设计日处理污水30万吨，出水消毒工艺全部采用液氯和二氧化氯消毒方式[1，2]。随着设备出现腐蚀及老化，继续应用原有工艺消毒出现了一系列问题，针对此问题，在银川市第三污水处理厂升级改造前，通过分析、对比和试验，改造了原有的消毒系统，运行简单、消毒效果良好，在此基础上改造了银川市原有的3座老污水处理厂，同时为银川市新建的污水处理厂提供了消毒设计的蓝本。

1 系统改造的必要性

1.1 设备腐蚀严重

银川市4座污水处理厂，运行最长时间的已有16年以上，最短的已有10年，由于设计均采用二氧化氯或液氯消毒，其本身的强腐蚀性，所有设备出现严重老化，已经无法正常使用。若重新购置设备，费用高，使用寿命短，而且存在很高的危险性。

1.2 设备操作复杂，危险大

二氧化氯和液氯属于高危险化学品，国家列为剧毒品范畴，购买难、运输难、保管难及使用难。银川市日处理30万吨水，用量大，一旦泄漏，后果严重，一般防范力量薄弱，无法在短的时间内有效控制，这就要求配备较高的安全防范措施和应急措施。而目前的加氯消毒设备操作复杂，不利于安全生产。

综上所述，原有的消毒方式危险性高、使用难度高，具有不可控的因素，因此不得不另辟蹊径，研究分析采用其他消毒方式。

2 系统改造选型

2.1 常用的消毒方法

2.1.1 液氯消毒原理 氯气加入水中产生一系列化学变化。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产物为次氯酸和次氯酸根离子。在水中反应如式（1）、（2）所示。

HOCl或OCI-形态的氯pH值在5.9～9.5范围内对细菌的杀灭能力比较有效。

2.1.2 二氧化氯消毒原理 二氧化氯化学性质活泼，易溶于水，在20℃下溶解度为107.98 g/L，是氯气溶解度的5倍。氧化能力为氯气的2倍。ClO2是中性分子，在水中几乎100%以分子状态存在，所以极易穿透细胞膜，渗入细菌细胞内，将其核酸（DNA或RNA）氧化后，从而阻止细菌的合成代谢，并使细菌死亡。在水中ClO2灭菌反应如下式（3）、（4）所示。

2.1.3 臭氧消毒原理 臭氧（O3）是氧的同素异形体，它是一种具有特殊气味的淡蓝色气体。其密度是氧气的1.5倍，在水中的溶解度是氧气的10倍。臭氧是一种强氧化剂，它在水中的氧化还原电位为2.07 V，其氧化能力高于氯（1.36 V）和二氧化氯（1.5 V），能破坏分解细菌的细胞壁，很快地扩散透进细胞内，氧化分解细菌内部氧化葡萄糖所必须的葡萄糖氧化酶等，也可以直接与细菌、病毒发生作用，破坏细胞、核糖核酸（RNA），分解脱氧核糖核酸（DNA）、RNA、蛋白质、脂质类和多糖等大分子聚合物，使细菌的代谢和繁殖过程遭到破坏。细菌被臭氧杀死是由细胞膜的断裂所致，这一过程被称为细胞消散，是由于细胞质在水中被粉碎引起的，在消散的条件下细胞不可能再生。

2.1.4 紫外线消毒原理 利用适当波长的紫外线能够破坏微生物机体细胞中的DNA（脱氧核糖核酸）或RNA（核糖核酸）的分子结构，造成生长性细胞死亡和（或）再生性细胞死亡，达到杀菌消毒的效果。

2.1.5 次氯酸钠消毒原理 次氯酸钠属于高效的含氯消毒剂。含氯消毒剂的杀菌作用包括次氯酸的作用、新生氧作用和氯化作用，次氯酸的氧化作用是含氯消毒剂最主要的杀菌机理。含氯消毒剂在水中形成次氯酸，作用于菌体蛋白质，次氯酸不仅可与细胞壁发生作用，且因分子小，不带电荷，故侵入细胞内与蛋白质发生氧化作用或破坏其磷酸脱氢酶，使糖代谢失调而致细胞死亡。R-NH-R+HC1O-RNC+H2O（细菌蛋白质），次氯酸钠的浓度越高，杀菌作用越强，而次氯酸钠在水中能解离为次氯酸，NaClO+H2O=NaOH+HClO。

2.2 选型比较

2.2.1 理论比较表 从表1可以看出，要改造液氯或二氧化氯消毒工艺，只有选择紫外线或次氯酸钠消毒方式。

2.2.2 试验紫外线与次氯酸钠消毒效果趋势图（见图1，图2）。

从图中趋势反映出紫外线消毒后会出现大肠杆菌经过几天平稳期后个数重新增加的趋势，说明其消毒没有持续性，且对于出水要求标准较高；而次氯酸钠消毒后，大肠杆菌个数一直比较稳定。

表1 理论比较表

图1 紫外线消毒趋势图

图2 次氯酸钠消毒趋势图

2.3 次氯酸钠消毒试验记录

2.3.1 试验目的 验证次氯酸钠对污水处理厂一级A出水中实际大肠杆菌群的杀灭作用；确定大肠杆菌群达到一级A排放标准（≤1 000个/升）时，次氯酸钠的最佳投放量。

2.3.2 试验记录 （见表2）。

2.3.3 试验结果 从实验数据可以得出次氯酸钠对污水处理厂一级A出水中的大肠杆菌群有明显的杀灭效果；次氯酸钠的最佳投加量为13 g/m3～15 g/m3。

2.4 次氯酸钠消毒与紫外线消毒经济技术比较

2.4.1 次氯酸钠与紫外线消毒经济技术比较表（见表3）。

2.4.2 对比结论 次氯酸钠消毒运行成本较紫外线消毒成本高，但紫外线改造投资成本较高；次氯酸钠消毒后大肠杆菌数量一直比较稳定，而紫外线消毒后大肠杆菌有重新增加繁殖的情况；老厂构筑物的结构决定了紫外线消毒系统改造投资成本过高，不适合于老厂改造，较适合于新厂的建设。通过综合评价，选择应用次氯酸钠消毒方式比较符合现有构筑物实际情况及条件；当地有用工业尾料生产次氯酸钠的厂家，有效的解决了资源的浪费，价格便宜，条件便利。

表2 银川市第三污水处理厂次氯酸钠试验数据记录

表3 次氯酸钠与紫外线消毒经济技术比较表

图3 改造后的次氯酸钠消毒工艺流程

表4 银川市第三污水处理厂次氯酸钠消毒连续监测记录

3 系统改造工艺流程与运行状况

3.1 改造后的次氯酸钠消毒工艺流程

次氯酸钠消毒工艺流程（见图3）。

3.2 运行状况

改造完成后连续监测运行状况，统计数据（见表4）。

4 结语

该改造方案简单、总改造费用低廉、施工方便；通过运行数据累计发现在连续加药的情况下，投加次氯酸钠的量比在试验中的量逐渐减少，消毒结果全部达标，有效的降低运行成本；选择应用次氯酸钠消毒方式完全符合老厂改造条件，且当地有用工业尾料生产次氯酸钠的厂家，有效的解决了资源的浪费，价格便宜，条件便利；使用次氯酸钠消毒危险系数降为零，泄露后用水冲洗即可，运行安全、稳定，消毒效果良好；为银川市其他老污水处理厂的改造提供了蓝本。

［1］张自杰.排水工程［M］.北京：中国建筑工业出版社，1994.

［2］石国乐.给排水物理化学［M］.北京：中国建筑工业出版社，1996.

TE992.2

A

1673-5285（2017）08-0126-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.08.028

2017－06-19