消毒

一、课题目的和意义目前发生的非典型性肺炎是由冠状病毒引起的，主要传播途径是通过空气中的飞沫（气溶胶），但目前也不排除通过水体传染的可能性。对于类似的由病毒等抗消毒剂能力较强的微生物，城市污水消毒处理目前尚无经验。今后如发生由病毒引起的大规模水致传染病，如何采取城市污水消毒的强化应急措施，有效控制城市污水造成的疾病再传播问题，是本次“非典”事件对于城市污水消毒处理提出的更高要求和启示。因此，应开展相关的系统研究，为制定有关预案提供科学依据。二、现有消毒技术城市污水消毒处理是城市污水厂出水排入天然水体前的最后处理步骤，对于城市污水回用，如中水利用，消毒也是保证中水回用安全的重要措施。传统的城市污水消毒多采用细菌、总大肠菌群、余氯作为控制指标，其依据是根据常见肠道传染病和常规消毒技术而制定的。城市污水消毒的特点是：水中含有一定的有机物和氨氮，会消耗一定的消毒剂；水中含有多种病原微生物，消毒剂的灭活效果各不相同；目前污水消毒仅有常规指标，缺乏有效灭活病原微生物的指标体系。例如当前在应对非典型肺炎时，有关部门要求城市污水消毒后排入天然水体时的余氯量为6～8mg/L，此值仅为推断需要量，尚缺乏严格的科学依据。目前常用的消毒工艺包括氯消毒、二氧化氯消毒、紫外消毒、臭氧消毒。氯消毒灭活微生物的效果好、成本低、使用较为方便，在国内外自来水和中水处理中得到广泛应用。在氨氮浓度较高的污水中（如果氨氮浓度大于1mg/L），投加的氯基本上以氯胺的形式存在，氯胺消毒的消毒速度较慢，消毒能力低。二氧化氯消毒是近二十年来兴起的消毒技术，灭活微生物的能力强，消毒副产物的生成量小；但其成本约是氯消毒的十倍，因而限制了其大规模应用。紫外消毒也是一种高效的消毒技术，但同样存在成本较高的问题。臭氧消毒的灭活微生物能力最强，不产生有害的三卤甲烷、卤乙酸等消毒副产物，但是在应用中主要是用作氧化剂来氧化有机物，消毒作用需在有机物氧化后才能实现，并且设备复杂，成本很高。氯消毒和二氧化氯消毒属药剂法，使用灵活，可在非常时期加大投药量，便于作为应急措施。紫外消毒与臭氧消毒因需要使用专用设备，设备的备用余量不可能过大，适合于平稳时期使用；如应对突发事件也应与药剂法结合使用。三、主要研究内容1.针对强传染性病原微生物的城市污水消毒微生物学控制指标体系在目前仅有余氯和细菌学两类指标的基础上，增加不同类别微生物的指标，包括病毒、抗消毒剂能力较强的细菌(如细菌芽孢)、原生动物，采用不同类别消毒剂的剂量指标，完善综合评价强传染性病原微生物的城市污水消毒微生物学控制指标体系。2.针对强传染性病原微生物的城市污水消毒工艺比较对氯消毒、二氧化氯消毒、紫外消毒、臭氧消毒等工艺进行微生物学的综合评价，确定针对强传染性病原微生物的城市污水消毒的安全、有效的工艺。3.针对强传染性病原微生物的城市污水消毒推荐方案针对存在今后发生由病毒引起的水致传染病，确定城市污水消毒的强化应急措施，有效控制强传染性病原微生物由城市污水造成的再传播问题。排除通过水体传染的可能性。对于类似的由病毒等抗消毒剂能力较强的微生物，城市污水消毒处理目前尚无经验。今后如发生由病毒引起的大规模水致传染病，如何采取城市污水消毒的强化应急措施，有效控制城市污水造成的疾病再传播问题，是本次“非典”事件对于城市污水消毒处理提出的更高要求和启示。因此，应开展相关的系统研究，为制定有关预案提供科学依据。二、现有消毒技术城市污水消毒处理是城市污水厂出水排入天然水体前的最后处理步骤，对于城市污水回用，如中水利用，消毒也是保证中水回用安全的重要措施。传统的城市污水消毒多采用细菌、总大肠菌群、余氯作为控制指标，其依据是根据常见肠道传染病和常规消毒技术而制定的。城市污水消毒的特点是：水中含有一定的有机物和氨氮，会消耗一定的消毒剂；水中含有多种病原微生物，消毒剂的灭活效果各不相同；目前污水消毒仅有常规指标，缺乏有效灭活病原微生物的指标体系。例如当前在应对非典型肺炎时，有关部门要求城市污水消毒后排入天然水体时的余氯量为6～8mg/L，此值仅为推断需要量，尚缺乏严格的科学依据。目前常用的消毒工艺包括氯消毒、二氧化氯消毒、紫外消毒、臭氧消毒。氯消毒灭活微生物的效果好、成本低、使用较为方便，在国内外自来水和中水处理中得到广泛应用。在氨氮浓度较高的污水中（如果氨氮浓度大于1mg/L），投加的氯基本上以氯胺的形式存在，氯胺消毒的消毒速度较慢，消毒能力低。二氧化氯消毒是近二十年来兴起的消毒技术，灭活微生物的能力强，消毒副产物的生成量小；但其成本约是氯消毒的十倍，因而限制了其大规模应用。紫外消毒也是一种高效的消毒技术，但同样存在成本较高的问题。臭氧消毒的灭活微生物能力最强，不产生有害的三卤甲烷、卤乙酸等消毒副产物，但是在应用中主要是用作氧化剂来氧化有机物，消毒作用需在有机物氧化后才能实现，并且设备复杂，成本很高。氯消毒和二氧化氯消毒属药剂法，使用灵活，可在非常时期加大投药量，便于作为应急措施。紫外消毒与臭氧消毒因需要使用专用设备，设备的备用余量不可能过大，适合于平稳时期使用；如应对突发事件也应与药剂法结合使用。摘要：在介绍南宁某污水处理厂的紫外线消毒系统基础上,对其处理效果和运行成本进行了分析。生产运行表明该技术运行成本低、处理效果稳定,处理出水满足景观用水和下游补水需求。关键词：城市污水消毒景观用水中图分类号X703文献标志码B文章编号1673-4637(2007)05-0024-02南方某污水处理厂(一期)设计日处理能力为12万m3,采用传统活性污泥法处理工艺,于1999年10月建成并投入使用,处理后出水可达到国家二级排放标准,就近排入城市内河。为保护城市水环境安全和满足下游南湖应急补水需求,特别是2003年爆发“非典”以后,污水处理厂出水的微生物安全问题受到越来越多关注。为此,该污水处理厂于2004年10月底增建了低压高强度紫外线消毒系统UV3000PlusTM。该系统由加拿大Trojan(特洁安)公司进口,主要包括紫外灯模块组、模块支架、系统控制中心、配电中心、液压系统中心、自动清洗系统、低水位探测及水位控制系统等。该系统可室外安装运行,不需房屋构造和空调设备,且特洁安系统小巧紧凑,节省了占地和土建投资,自投入使用以来杀菌效果良好。1系统设计参数根据该污水厂处理规模、排放要求和紫外消毒影响因素,紫外线消毒系统水质设计参数如下。(1)平均流量:12万m3/d;(2)设计峰值系数K=1.3;(3)峰值流量:15.6万m3/d(以该流量计算紫外剂量);(4)总悬浮物TSS:20mg/L(最大值);(5)BOD5:20mg/L;(6)平均固体颗粒尺寸:30!m;(7)污水温度变化范围:0.5℃～30℃;(8)消毒指标:粪大肠菌群1万个/L(30d取样几何平均值),参考《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)。2紫外线消毒系统参数(1)消毒构筑物采用明渠,尺寸(长×宽×高)为8825mm×2600mm×1680mm,占地面积30m2,不需要其他任何构筑物。(2)设计有效生物验定剂量为18.3mJ/cm2,灯管老化系数取0.82,灯管结垢系数取0.95。(3)设计紫外透光率(UVT)≥65%,石英透管透光率≥91%。(4)紫外光灯管共216根,采用矩阵排列X=27、Y=8;选用型号UV3000Plus紫外灯组,GA64T6L低压高强灯,灯管保证连续使用寿命1万2000h,灯管最后的UV-C强度输出为新灯管输出的82%;单根灯管功耗250W,在紫外254nm时的输出功率112W,光电转化率44.8%。(5)自动清洗系统,采用机械加化学清洗,具有自动清洗功能,能保证灯管的透光率,可完全免除人工用清洗液清洗灯管,并且清洗周期灵活设定。(6)水位控制设备采用低水位探头,保证在灯管露出水面前自动断电。自动水位控制器维持一个合适水位,保持灯管全部被淹没。(7)紫外模块配电中心NEMA4X可室外安装,不需要房屋、空调及风扇装置,降低了投资成本;完全密封的电子镇流器,自然冷却,避免了灰尘、潮湿等对电子镇流器的腐蚀,电子镇流器寿命长达5a。3处理效果分析经日常运行监测分析,消毒处理系统进水悬浮物浓度(TSS)在16～22mg/L,经过紫外消毒处理后出水粪大肠菌数均在200个/L以下,出水水质稳定,杀菌效果较好,满足《城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918—2002)》一级B标准和观赏性景观环境用水水质要求,对保护城市内河水生态环境具有重要意义。4投资运行成本和效益分析根据实际报价计算,该系统投资成本为25元/m3;直接运行成本0.96分/m3,其中电耗0.57分/m3(电价为0.75元/(kWh),灯管更换费用为0.39元/m3。5结论与建议紫外线消毒系统具有投资少、运行成本低、自动化程度高及维护简便等优点。该技术处理效果稳定,能满足景观用水和下游补水需求,对保护水环境、构建和谐社会、创造城市景观具有重要意义,并具有显著的经济、环境和社会效益。建议进一步加强紫外线消毒研究,评估其环境风险,扩宽其使用范围。