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城镇污水经管厂次氯酸钠消毒效率的影响成分筹
时间:2020-03-26 01:33 来源:太阳城真人,太阳城真人app 点击:

  2019年底,一场由新型冠状病毒(SARS-CoV-2)引发的疫情在全国蔓延开来,随后陆续有专家在患者的粪便、尿液、泪液和唾液等代谢物中检出病毒核酸阳性,由此引起污水处理行业对新型冠状病毒可能存在的水介传播

  《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)将粪大肠菌群数列为城镇污水处理厂出水致病微生物的控制指标。为保证城镇污水处理厂出水中粪大肠菌群数的稳定达标,一般采用在污水处理环节末端设置消毒工艺的措施。常见的污水消毒方式有化学法(如液氯、次氯酸钠、二氧化氯、臭氧等)和物理法(如紫外线)。其中液氯和二氧化氯的消毒效果较为可靠,运行成本适中,但对现场安全管控要求较高;臭氧和紫外线消毒效率高,但设备投资成本大,现场管理复杂,并且电耗、能耗较多;次氯酸钠作为和液氯消毒原理基本一致的化学药剂,具有消毒效果好,采购、运输和储存环节安全方便,生产、管理和使用相对简单等优点,现已逐渐成为我国污水处理厂最常用的消毒方式。

  目前国内污水处理行业对含氯系列的消毒药剂投加量等运行参数及其消毒效果的认识尚未取得一致意见。参考我国现行各类给水排水设计手册与规范,如《给水排水设计手册第5册:城镇排水》(第三版)中给出的加氯量参考值为“一级处理后的污水20~30 mg/L,不完全人工二级处理后的污水10~15 mg/L,完全人工二级处理后的污水5~10 mg/L”,而未明确给出三级处理(即深度处理)后的加氯量;《室外排水设计规范》(GB 50014—2006)中给出的二级处理出水的加氯量为6~15 mg/L,但该数值来源于2003年6座污水处理厂的加氯消毒数据,当时的污水处理厂无论处理工艺还是水质条件,都与当前的污水处理厂存在较大差异。此外,上述设计规范中推荐的污水与氯的接触时间均不小于30 min,而目前国内部分污水处理厂尚不具备满足30 min接触时间的条件。

  面对上述问题与困扰,以执行一级A排放标准的某城镇污水处理厂二沉池出水为研究对象,开展了加氯消毒试验,并考察了不同有效氯投加量、消毒接触时间和反应水温下的粪大肠菌群、余氯(含总氯和游离氯)和氧化还原电位(ORP)等指标的变化,以期建立污水加氯消毒效果与各影响因素间的关联性,为污水处理厂利用次氯酸钠消毒提供理论依据。

  本文研究对象为执行一级A排放标准的某城镇污水处理厂,该厂目前的处理能力为22万m3/d,工艺流程如图1所示。该厂目前转盘过滤器和紫外消毒池均处于停运维修状态,现场加药点位于二沉池出水渠末端,消毒接触在二沉池至出水排放口(超越转盘过滤器和紫外消毒池)的管道内完成,根据日均流量、管径和管长等参数计算,得出接触时间约为12 min。加氯消毒试验用水取自该厂二沉池出水,水质参数见表1。

  采集加氯点前二沉池出水20 L作为试验用水,检测粪大肠菌群数、ORP、氨氮、TN、COD、浊度、pH、水温等水质指标。取污水厂现用最新批次次氯酸钠,按《次氯酸钠》(GB/T 19106—2013)中5.3的方法检测其有效氯含量,并配制成1 g/L稀释液待用。取500 mL试验用水于500 mL带盖棕色试剂瓶中,将浓度为1g/L的次氯酸钠稀释液按设计有效氯投加量(1、2、3、4、5、6、8、10 mg/L)顺序加入,加盖摇匀,在设计接触时间(5、12、30 min)和设计水温(16.8、28.9 ℃)下充分反应,检测粪大肠菌群数(检测前对水样采用硫代硫酸钠脱氯)、余氯(游离氯、总氯)、ORP、氨氮、TN、COD、浊度、pH、水温。为确保每个试验组反应不受干扰,每个有效氯投加量、接触时间和反应水温均单独安排一个试验样品。

  便携式余氯测定仪(美国HACH公司,PCⅡ,需配合总氯试剂包和游离氯试剂包使用);程控定量封口机(美国IDX公司,2009D);隔水式恒温培养箱(上海一恒科学仪器有限公司,GHP-9080);便携式多参数水质分析仪(带ORP电极,美国YSI公司,PROPLUS);紫外可见分光光度计(美国HACH公司,DR6000);浊度仪(美国HACH,2100AN);消解器(美国HACH,DRB200);无菌采样瓶(美国IDEXX,120 mL,含硫代硫酸钠)。

  对粪大肠菌群的消毒效果采用对数去除率(即消毒后微生物存活率倒数的对数值,以10为底)指标进行评价。如图2所示,粪大肠菌群对数去除率随着有效氯投加量的增加而上升。当有效氯投加量相同时,接触时间越长,粪大肠菌群对数去除率越高,而在达到相同的粪大肠菌群对数去除率的前提下,接触时间越长,所需有效氯投加量越少。以试验用水为例,稳定达到一级A排放标准的粪大肠菌群数需满足至少2.5 lg的去除率,此时有效氯的投加量分别是4.50 mg/L(接触时间5 min)、3.67 mg/L(接触时间12 min)、2.93 mg/L(接触时间30 min)。研究结果表明,消毒工艺接触时间不足30 min的污水处理厂可通过适当提高次氯酸钠的用量来提高粪大肠菌群对数去除率,从而保证出水的粪大肠菌群数稳定达标。但需注意的是,次氯酸钠投加量的提高可能会导致消毒后出水的余氯含量偏高。同样以粪大肠菌群对数去除率达到2.5lg为例,在不同接触时间的条件下,消毒后出水的余氯见表3,可以看出,当接触时间仅为5 min时,游离氯可达到0.66 mg/L,如果此时受纳水体为地表水,将会在一定程度上影响其水生生态环境。

  ORP可以反映溶液的氧化还原性。其值越高,溶液的氧化性越强;反之,其值越低,溶液的还原性越强。有文献报道了ORP值与氯对一些微生物和细菌的杀灭效果高度相关。本研究表明,粪大肠菌群对数去除率与反应后水样的ORP值呈现较好的对数相关性,如图3所示,接触时间5、12、30 min的相关系数(R)值分别为0.8680、0.7971、0.8706,推测出现这一相关性正是由于水中投加了次氯酸钠这类氧化剂后,引起水质的氧化还原电位发生了改变。考虑到粪大肠菌群数等致病微生物指标的检测周期一般需要48h,目前部分欧美发达国家已普遍采用ORP值控制泳池水的消毒效果。因此为简单快速预判污水处理厂出水粪大肠菌群的去除效果,建议在出水排放口处安装在线ORP仪以辅助判断消毒效果。

  CT值(接触时间T(min)×接触时间结束时消毒剂残留浓度C(mg/L))是采用化学法消毒工艺的一条实用设计准则,不同的CT值通常对应不同的消毒后微生物灭活率。粪大肠菌群对数去除率与CT值呈现较好的对数相关性:以总氯为C值的拟合曲线);以游离氯为C值的拟合曲线)。为确保试验用水的粪大肠菌群数达到一级A排放标准的对数去除率在2.5 lg以上,此时的总氯CT值为7.6mg·min/L,游离氯CT值为3.3mg·min/L。目前,国内和国际相关标准中仅对饮用水消毒给出推荐CT值,例如在《饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)中给出的游离氯CT值为≥9 mg·min/。


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