废水深度处理消毒

1废水深度处理及达标排放技术主要内容二、传统的废水深度处理技术三、废水深度处理技术的发展一、深度处理针对的污染物由于废水成分的复杂性以及对深度处理后回用水质的要求不同，污水的深度处理工艺也千差万别。除了混凝、沉淀、过滤等基本的废水深度处理技术之外，对水质要求更高时采用的深度处理单元：针对难降解有机物：吸附与高级氧化针对溶解性无机盐：离子交换与膜分离针对氮磷物质：化学法与生物脱氮除磷针对细菌病毒：新型消毒工艺三、废水深度处理技术的发展4消毒的目的是杀灭水中对人体健康有害的绝大部分病源微生物，包括病菌、病毒、原生动物的包囊等，以防止通过水传播疾病。消毒是饮用水处理中必不可少的工艺：目的是使处理后饮用水的微生物学指标达到饮用水水质标准，把饮水导致的水致疾病的风险降到可以接受的安全范围。（总大肠菌群、耐热大肠菌群、细菌总数、隐孢子虫、贾地鞭毛虫、剩余消毒剂浓度）废水处理中，消毒虽非必须，但通常是废水排入水体前或进行再利用前的最后一个处理步骤，目的是安全排放或回用。消毒不同于灭菌，消毒仅要求杀灭致病微生物，而灭菌要求杀灭所有微生物。消毒5消毒的种类物理法：加热、光照射、超声波，废水处理中很少用。化学法：采用消毒剂进行消毒，常用的消毒剂有：多种氧化剂（氯、臭氧、溴、碘、高锰酸钾等）；某些重金属离子（银、铜等）；阳离子型表面活性剂、酚类6消毒剂对水进行消毒的过程：消毒剂达到微生物体表；渗入细胞壁；与特定的酶发生反应，中断细胞的代谢过程。消毒原理消毒机理：破坏细胞壁，使其通透性增加，导致细胞内物质漏出；损害细胞膜的生化活性，影响其吸收与保留作用；对细胞的重要代谢功能造成损害，破坏酶的活性；损坏核酸组分；改变有机体的RNA、DNA；改变原生质的胶体性质等。7氧化型消毒剂可以通过氧化以多种途径产生灭活作用；紫外照射能使RNA中相邻的胸腺嘧啶或DNA中相邻的尿嘧啶形成共价的二聚体，破坏复制过程，从而使生物体不能再繁殖，以致灭活；加热可以使细胞蛋白变性，失去原生质的胶体性质，产生致死效应。8影响消毒效率的因素：1）致病微生物的种类及存在状态不同微生物对消毒剂的耐受能力不同。一般而言，病毒比细菌较难杀灭，有芽孢的细菌比无芽孢的细菌较难杀灭（废水中的致病菌多无芽孢）。单个细菌易受消毒剂的致毒作用，而成团细菌的内部菌体因受保护而难以被杀死。2）消毒剂的种类和浓度一般来说，浓度愈高，杀菌效果愈好。3）接触时间接触时间越长，致病微生物的杀灭率越高。9影响消毒效率的因素：4）水质特征温度越高，杀菌越好；pH值对氯的杀菌作用影响大，而对臭氧的影响不大；悬浮物能掩蔽菌体，使之不受消毒剂的影响；有机物的存在，消耗氧化性的消毒剂；氨能降低氯的杀菌强度，但却能维持其持久性。10氯消毒以液氯、漂白粉或次氯酸钠为消毒剂。水厂氯消毒一般采用液氯；小型消毒如游泳池水消毒，多采用次氯酸钠发生器；临时性消毒多采用漂白粉。氯消毒历史悠久、经济有效、使用方便，是目前应用最广泛的消毒方法。对于不受有机物污染或在消毒前已预先去除消毒副产物的前驱物的水源来说，氯消毒仍然是安全、有效、经济方便的消毒方法。氯消毒法11氯消毒的化学反应在不含氨的水中加入氯后，即产生下列反应：Cl2+H2OHOCl+H++Cl-HOClH++ClO-水中HOCl和ClO-的比例与水的pH值和温度有关，可以根据平衡常数进行计算。水的pH值提高，则ClO-所占比例增大，在pH6的条件下，水中的氯基本上以HOCl形式存在。12氯的消毒是通过氧化作用实现的，HClO和OCl-都有氧化能力，但HClO是中性分子，可以扩散到带负电的细菌表面，并渗入细菌体内，借氯原子的氧化作用破坏菌体内的酶，从而使细菌死亡，而ClO-带负电，难于靠近带负电的细菌，所以虽有氧化能力，也很难起消毒作用。因此，水中的pH值越低，消毒效果越好。尽管ClO-消毒效果低于HOCl，但是由于水中存在HOCl与ClO-的平衡关系，当HOCl被消耗后，ClO-就会转化为HOCl，继续进行消毒反应，因此，在计算时，HOCl与ClO-都被计入，并通称为游离性氯或自由性氯（游离氯）13当水中有氨时，会生成氯胺：NH3+HClONH2Cl+H2ONH3+2HClONHCl2+2H2ONH3+3HClONCl3+3H2ONH2Cl、NHCl2和NCl3分别是一氯胺、二氯胺和三氯胺（三氯化氮），统称为氯胺。氯胺所含的氯总量称为化合性氯。氯胺的存在形式同氯和氨的比例以及水的pH值有关。氯胺也具有氧化性，有对微生物的消毒效果，但其氧化能力较弱，因此需要较长的接触时间和较大的投药量。或者说，消毒的主要作用来自于次氯酸，氯胺的消毒作用来自于上述反应中维持平衡所不断释放出来的次氯酸。14氯胺消毒的优点：氯胺较稳定，在水中的存留时间长；能减少三卤甲烷和氯酚的产生，可使氯酚臭味减轻；防止管网中铁细菌的繁殖。游离氯和化合氯都具有消毒能力，两者之和称为有效氯，简称总氯；经一定接触时间后水中剩余的有效氯称为余氯，保留一定余氯的目的是为了保证自来水出厂后还具有持续的杀菌力，氯胺的杀菌能力不及HClO强，而且也较缓慢，所以对于余氯量的要求要高一些，与水的接触时间也要长一些。一般来说，游离性氯与水的接触时间应为15~30min，化合性氯与水的接触时间应不少于1~2h。15新版《生活饮用水卫生标准》和建设部行业标准《城市供水水质标准》对此作出了明确规定：采用游离氯消毒的，与水接触至少30min后出厂，出厂水中游离性余氯不低于0.3mg/L，管网末梢水不低于0.05mg/L；对于采用氯胺消毒的，与水接触至少2h后出厂，出厂水中总余氯不低于0.5mg/L，管网末梢水不低于0.05mg/L。另外，从感官形状和卫生学安全考虑，出厂水的余氯也不能过高，新版《生活饮用水卫生标准》规定出厂水中游离性余氯最高限值4mg/L。16氯化消毒应注意的问题折点加氯时氯的大量投加，使pH值下降，不仅影响排放或回用，还会腐蚀管道和设备，因此需要调整pH值；对于水源受到污染的水来说，氯化消毒时，水中有机物会与氯生成有毒且难降解的有机氯化物（消毒副产物），因此对这类水源应尽可能少用折点氯化法，应通过强化常规处理、增加预处理或深度处理来去除水中有机物（消毒副产物的前体物）；17折点氯化后，有时需要进行后处理，去除有机氯化物及过量的氯，常用的后处理方法有二氧化硫法和活性碳吸附及还原法；煤气站废水中含有SCN-、CN-等离子和酚等化学物质，如在生物处理后进行氯化消毒，会生成剧毒的CNCl和氯酚，危害性更大。18加氯设备水厂加氯消毒普遍采用液氯，由液氯瓶直接供给消毒所需要的氯。干燥的氯气和液氯对铁、铜、铅、钢都没有腐蚀性，但氯溶液对一般金属腐蚀性很大，因此，使用液氯瓶时，要严防水通过加氯设备进入氯瓶内。玻璃、陶瓷不受氯溶液的腐蚀，氯对塑料和橡胶也有腐蚀作用，且易使之老化。采用液氯消毒的加氯设备包括：加氯机、氯瓶、加氯检测与自控设备等。19其他新型消毒工艺（1）二氧化氯消毒二氧化氯消毒也是一种氯消毒法，但它与通常的液氯消毒有不同之处：二氧化氯一般只起氧化作用，不起氯化作用，与水中杂质形成的三氯甲烷等消毒副产物比氯消毒要少得多；二氧化氯不与氨反应，在pH值为6~10范围内的杀菌效率几乎不受pH值的影响；二氧化氯的消毒能力次于臭氧，但高于氯。具有很强的除酚能力。20除此之外，二氧化氯消毒的优点还有：对细菌和病毒的消毒效果好，能分解细胞结构，并能杀死孢子；在水中的稳定性次于氯胺，但高于游离氯，能在管网中保存较长时间，起剩余保护作用；二氧化氯消毒的缺点：二氧化氯分解的中间产物亚氯酸盐对人体健康有害；费用较高，且二氧化氯的制备、使用也还存在一些技术问题，二氧化氯发生过程操作复杂，试剂价格高或纯度低，二氧化氯的运输、储藏的安全性较差。21二氧化氯的制备：亚氯酸钠加酸制取法：5NaClO2+4HCl4ClO2+5NaCl+2H2O5NaClO2+2H2SO44ClO2+2Na2SO4+NaCl+2H2O此法工艺简单，操作方便，但反应速率慢，产生的废酸多，产生定量的Cl2，影响ClO2的纯度。22二氧化氯的制备：亚氯酸钠加氯制取法：Cl2+H2OHOCl+HCl2NaClO2+HOCl+HCl2ClO2+2NaCl+H2O为了防止未起反应的亚氯酸盐进入到所处理的水中，需要加入比理论值更多的过量氯，使亚氯酸盐反应完全，其结果是在产物中含有部分游离氯。此法在瓷环反应器内进行，从加氯机出来的氯溶液与用计量泵投加的亚氯酸盐稀溶液共同进入反应器中，经过约1min的反应，就得到二氧化氯水溶液。此法在国外大型水厂应用较多，但因价格较高在我国尚很少使用。23二氧化氯的制备：氯酸钠盐酸复合式二氧化氯制取法：2NaClO3+4HCl2ClO2+Cl2+2NaCl+2H2O此法的产物中二氧化氯和氯气物质的量比为2:1，因此称为复合式。反应的最佳温度70℃左右，此法的优点是：生产成本低（约为亚氯酸钠为原料生产纯二氧化氯的1/4~1/3）、安全性好（氯酸钠比亚氯酸钠性能稳定），不足之处是复合式制取法所产生的游离氯仍会形成一定量的消毒副产物。24二氧化氯的制备：电解法二氧化氯发生器：适用于小型消毒场所，如游泳池消毒、二次供水的补充消毒等。该法通过电解食盐水的方法，现场制取含有二氧化氯和次氯酸钠的水溶液，在总有效氯中，二氧化氯的含量一般在10～20％，其余为次氯酸钠。因此，该发生器实际上是二氧化氯和次氯酸钠的混合发生器。25二氧化氯的制备：液体稳定型二氧化氯：稳定型二氧化氯是一种可以保存的化工产品，有液态和固态两种。液态稳定二氧化氯的生产方法是将生成的二氧化氯通入含有稳定剂的液体（如碳酸钠、硼酸钠及过氯化物的水溶液）中而制成的二氧化氯溶液。产品中二氧化氯的含量约为2％，20kg深色塑料桶装，储存期2年，使用前需再加活化剂，如柠檬酸，活化后的药剂应当天用完。因价格较贵，只用于个别小型消毒场所。26固态稳定型二氧化氯：固态稳定二氧化氯的生产方法是将生成的二氧化氯用固体吸附剂吸附，再加入其他辅助助剂制备而成缓释型固体二氧化氯。常用的吸附剂有硅胶、硅酸钙、硅藻土、滑石粉、分子筛、活性炭等。吸附剂的pH值最好在8.5-9.0，以避免吸附的溶液过早分散。固体的二氧化氯可缓慢释放出二氧化氯气体，有效清除室内空气中的气味，杀灭空气中的病菌，分解的原子态的氧还能清新空气，因此也是一种非常安全有效的室内空气净化剂。27二氧化氯的投加量与原水水质和投加用途有关。对于给水厂消毒处理，投加量一般在0.2~0.5mg/L，以满足二氧化氯浓度出厂水≥0.1mg/L，管网末梢水≥0.05mg/L；当用于混凝前的二氧化氯预氧化，进行氧化有机物、除臭、除藻、除铁、除锰时，投加量需由试验确定，一般在0.5~2mg/L范围。此外，二氧化氯消毒必须设置安全防爆措施。28（2）臭氧消毒臭氧消毒在法国、瑞士、德国等欧洲国家的水厂使用的较多，它的优势：杀菌力很强，特别是对病毒、芽孢等有很大的杀伤效果，杀菌作用快；不受水中氨氮和pH的影响，而且也不像一般的氯消毒有可能生成三氯甲烷等消毒副产物；能同时控制水中铁、锰、色、味、嗅。29臭氧的投加量：用于消毒过滤水时，投加量一般不大于1mg/L；用于去色和除臭时，投加量可增加至4～5mg/L；剩余臭氧量和接触时间是决定臭氧处理效果的主要因素，一般来说，维持剩余臭氧量为0.4mg/L，接触时间为15min时，消毒效果良好。30臭氧消毒的缺点：1）臭氧是将干燥空气或氧气通过高压放电而制得，臭氧分子不稳定，易自行分解，在水中保留时间很短，小于30分钟，因此不能维持管网持续的消毒效率，不能储存需现制现用；2）而且臭氧消毒产生溴酸盐、醛、酮和羧酸类副产物，其中溴酸盐在水质标准中有规定，醛、酮和羧酸类副产物部分是有害健康的化合物，部分使管网水生物稳定性下降，因此臭氧消毒在使用中受到一定的限制。3）臭氧发生装置较为复杂，投资大且运行费用高。31（3）紫外线消毒在污水处理上，紫外线消毒由于可以瞬间完成