污水处理一千零一问（52）：污水处理常用消毒方法、设备及注意事项

残酷的温柔

        前言：今天是连载专栏【污水处理一千零一问】更新的第52篇内容，专栏内容源自污水处理科普自媒体“污水博物馆”。您可以通过乐中环保科技官方网站来找到我们、以及您感兴趣的产品。也欢迎您关注我们的知乎专栏【污水博物馆】来找到我们。
        去年7月初，污水博物馆计划开始陆续分享1001篇实用的“污水（废水）处理”相关内容（文章、视频等）。希望能够为相关从业者提供更多有价值的环保污水处理领域的知识，期待你的关注哦！ 

        消毒的目的是什么？

        消毒的目的主要是利用物理方法或化学方法杀灭水中的细菌、病毒和病虫卵等致病微生物，以防止其对人类及畜禽的健康产生危害和对环境造成污染。对于医院污水、屠宰工业及生物制药等行业所排污水，国家及各地方环保部门制定的污水排放标准中都规定了必须达到的细菌学指标。在对工业污水和城市污水二级处理后排放前或深度处理后回用时，消毒处理也是必需的环节之一。
        常用的消毒方法有哪些？

        消毒方法大体上可分为物理法和化学法两大类。物理法主要有加热、冷冻、辐射、紫外线和微波消毒等方法，化学法是利用各种化学药剂进行消毒。
        什么是强化消毒？

        强化消毒一般指采用两种以上消毒剂来加速或提高消毒作用的方法。例如：在氯消毒过程中同时投入一定量的KI或KBr，不仅可以提高消毒效果，还可节省投氯量，整个消毒费用也可有所降低。
        常用的消毒设备和装置有哪些？

        ①臭氧发生器；②次氯酸钠发生器；③二氧化氯发生器；④加氯机；⑤紫外光发生器。
        制取臭氧有哪些方法？

        （1）光化学法
        光波中的紫外光会使氧分子分解并聚合为臭氧，大气上空的臭氧层即是由此产生的。人工生产臭氧即采用光电法，产生出波长入＝185nm的紫外光谱，这种光最容易被O2吸收而达到产生臭氧的效果。光化学法产生臭氧的优点是纯度高，对湿度温度不敏感，具有很好的重复性。
        （2）电化学法
        利用直流电源电解含氧电解质产生臭氧气体的方法。80年代以前，电解液多为水内添加酸盐类电解质，电解面积小，臭氧产量低。由于人们在电极材料、电解液与电解机理过程方面大量的研究，生产技术取得了很大进步，现在已经能够利用纯水电解得到高浓度臭氧。
        电解法产生臭氧具有浓度高，成分纯净、水中溶解度高的优势，将会有较好的应用前景。
        （3）电晕放电法
        电晕放电法是模仿自然界雷电产生臭氧的方法，通过人为的交变高压电场在气体中产生电晕，电晕中的自由高能离子离解O2分子，经碰撞聚合为03分子。
        电晕放电型臭氧发生器是目前应用最广泛、相对能耗较低、单机臭氧产量最大、市场占有率最高的臭氧发生装置。世界上现在单机产量最高的达300kg／h，就是使用电晕放电原理，这种方法的能耗一般为氧气源6～7kW·h／kg03、空气源14～16kW·h／kgO3。
        臭氧消毒特点有哪些？臭氧水处理的影响因素有哪些？

        臭氧消毒特点有：主要靠·OH基团的作用，其氧化作用极强（Eo＝3.06V）。但作为消毒剂，由于臭氧在水中不稳定，易散失，因此在O3消毒之后，往往需要投加少量的氯等以维持水中剩余消毒剂。臭氧消毒的副产物比氯消毒时少，但也有可能产生三卤甲烷、溴酸盐等副产物，此外臭氧消毒的生产设备复杂，投资较大，电耗也较高。
        臭氧水处理的影响因素有：

        （1）水质影响
        主要是水中含COD、悬浮固体、色度对臭氧消毒的影响。
        （2）臭氧投加量和剩余臭氧量
        剩余臭氧量像余氯一样在消毒中起着重要的作用，在饮用水消毒时要求剩余臭氧浓度为0.4mg／L，此时饮用水中大肠菌可满足水质标准要求。在污水消毒时，剩余臭氧只能存在很短时间，如在二级出水臭氧消毒时臭氧存留时间只有3～5min。所测得的剩余臭氧除少量的游离臭氧外，还包括臭氧化物、过氧化物和其他氧化剂，在水质好时游离的臭氧含量多，消毒效果最好。
        （3）接触时间
        臭氧消毒所需要的接触时间是很短的，但这一过程也受水质因素的影响，研究发现在臭氧接触以后的停留时间内，消毒作用仍在继续，在最初停留时间10min内臭氧有持续消毒作用，30min以后就不再产生持续消毒作用。
        （4）臭氧与污水的接触方式
        臭氧与污水的接触方式对消毒效果也会产生影响，如采用鼓泡法，则气泡分散的愈小，臭氧的利用率愈高，消毒效果愈好。气泡大小取决于扩散孔径尺寸、水的压力和表面张力等因素，机械混合器、反向螺旋固定混合器和水射器均有很好的水气混合效果，可用于污水臭氧消毒。
        什么是紫外消毒技术？

        紫外（UV）消毒技术是利用特殊设计制造的高强度、高效率和长寿命的C波段254nm紫
外光发生装置产生的强紫外光照射水流，使水中的各种病原体细胞组织中的DNA结构受到破坏而失去活性，从而达到消毒杀菌的目的。和氯法相比，UV消毒操作简单、费用少。
        影响紫外线消毒的因素有哪些？

        （1）紫外透光率
        紫外透光率是反映污水透过紫外光能力的参数，它是设计紫外消毒系统尺寸的重要依据。一般来说，随着消毒器深度的增加紫外透光率降低，另外，当溶液中存在着能够吸收或散射紫外光的化合物或粒子时，紫外透光率值也会降低，这就使得用于消毒的紫外光能量降低。由于紫外剂量是紫外辐射强度与接触时间的乘积（其单位为mW·s／c㎡2），因而此时可以通过延长接触时间或增加紫外消毒系统中的紫外灯数目的方式来加以补偿。
        （2）悬浮固体
        悬浮固体是由数目、大小、结构、细菌密度和化学成分各异的粒子组成的，这些粒子通过吸收和散射紫外光使污水中的紫外光强度降低。由于悬浮固体浓度的增加同时伴随着粒子数目的增加，另外，有某些细菌还可吸附在粒子上，这种细菌不易受到紫外光的照射和化学消毒剂的影响，因而难被灭活，所以，用于紫外消毒的污水出水的悬浮固体浓度要严格控制。基于100mL水中含有100～200个粪大肠菌群的消毒要求，有专家推荐TSS应不超过20mg／L。表9-19为污水处理工艺对紫外线处理出水水质的影响。
        （3）粒子尺寸分布
        尺寸＜10μm的粒子容易被紫外光穿透，因而杀菌所需紫外光的剂量较低。尺寸在10～40μm之间的粒子可以被紫外光穿透，紫外需求量增加。而尺寸＞40μm的粒子则很难被紫外光穿透，紫外需求量比较高。在实际生产过程中为了提高紫外光的利用率，应对二级处理出水过滤，去除掉大粒子之后再进行消毒处理。
        （4）无机化合物
        在污水的处理过程中，为了提高处理效果，有时会在某些池子中投加金属盐，以降低污水中磷的含量并控制气味。比较常用的是铝盐或铁盐絮凝剂。一般来说溶解性铝盐不影响紫外透光率，而且含有铝的悬浮固体对于紫外杀菌也没有阻碍作用。而水中的铁可直接吸收紫外光使消毒套管结垢，另外，铁还可以吸附在悬浮体或细菌凝块上，形成保护膜，妨碍紫外线的穿透，这都不利于紫外光对细菌的灭活。

        紫外消毒系统类型有哪些？

        按水流边界的不同，紫外线消毒系统有两种方式：敞开重力式和封闭压力式。
        1．敞开式紫外线消毒系统
        在敞开式UV 消毒器中被消毒的水在重力作用下流经UV消毒器并灭活水中的微生物。敞开式系统又可根据紫外线灯是否接触水分为两种：浸没式和水上式。
        （1）浸没式
        又称为水中照射法，如图将外加同心圆石英套管的紫外线灯平行或垂直于水流方向置入水中，水从石英套管的周围流过，当灯管（组）需要更换时，使用提升设备将其抬高至工作面进行操作。该方式构造比较复杂，但紫外辐射能的利用率高、灭菌效果好且易于维修。浸没式紫外线消毒系统在应用中，与水流的方向有平行与垂直两种排列方式。
        系统运行的关键在于维持恒定的水位，若水位太高则灯管顶部的部分进水得不到足够的辐射，可能造成出水中的微生物指标过高；若水位太低则上排灯管暴露于大气之中，会引起灯管过热并在石英套管上生成污垢膜而抑制紫外线的辐射。一般采用自动水位控制器（滑动闸门）来控制水位，在自动化程度要求不高的系统中，也可以采用固定的溢流堰来控制水位。
        （2）水上式
        又称为水面照射法，即将紫外灯置于水面之上，由平行电子管产生的平行紫外光对水体进行消毒。该方式较浸没式简单，但能量浪费较大、灭菌效果差，实际生产中很少应用。
        2．封闭式UV 消毒器
        属承压型，用金属筒体和带石英套管的紫外线灯把被消毒的水封闭起来。
        目前，以封闭压力式使用居多。这种设计是由外筒、紫外线灯管、石英套管及电气设施等部分组成。筒体常用不锈钢或铝合金制造，内壁多作抛光处理以提高对紫外线的反射能力和增强辐射强度，还可根据处理水量的大小调整紫外灯的数量。在这两种系统中，紫外线灯管都可以布置成同水流水平或垂直的方向上。这两种设计都适于装入现有典型的接触箱内。其中平行于水流的消毒系统的压头损失可能更小、水流形式更均匀，而垂直系统则可以使水流紊动，提高消毒效率。
        （1）外筒封闭式紫外线消毒器采用金属圆筒把消毒灯管和被消毒的水封闭起来。简体一般用不锈钢或铝制造，其内壁多做抛光处理，以提高对紫外线的反射能力，增强简体内的紫外线辐射强度，如内面进行特殊加工具有很高光洁度的316L不锈钢对紫外线的反射率可达85％。
        （2）紫外线灯管紫外线灯管是紫外线消毒器的核心部件，其作用是把电能转化为紫外线的光能。灯管内充有惰性气体和汞蒸气，低压紫外线灯管壳中的汞蒸气压力为0.8Pa。管壳用石英玻璃制造。管壳掺杂的石英玻璃对200nm以下紫外线有吸收能力，减少了紫外线灯管在使用过程中散发到空气中的臭氧量。臭氧对人有一定的危害，故建议紫外线消毒器使用低臭氧紫外线灯，低臭氧紫外线灯的臭氧产量很低，小于1mg／L，正常点燃1h后，距灯管正中线距离1m处采样的臭氧浓度，用碘化钾法测定低于0.3mg／m3。单灯管的消毒器内设一只灯管，灯管位于简体断面的中央。多灯管的消毒器中灯管的布置原则，是使筒体断面内各点具有大体相同的紫外线辐射强度。
        （3）石英套管
低压汞灯的紫外线出力与灯管表面温度有关，当温度为40℃时，紫外线出力最高。为避免介质温度的直接影响，把低压灯置于石英套管内，此时介质（水）温度在5～32℃内变化，对低压汞灯的紫外线出力几乎没有影响。石英套管材质采用气炼高强度石英管，要求透紫率不应小于80％，工作压力0.45MPa，试验压力0.68MPa。套管可半年或一年清洗一次，用浸酒精的纱布擦净，也可用抛磨粉进行擦洗。
        （4）电气设施
        一般包括电源、电压、灯管显示，事故报警、时间累积及开关等，以方便维护管理。低压紫外线灯的启动电流与普通日光灯相同，其选用的镇流器对灯管的工作状况影响很大，并消耗电能。产品标记均为40W、220V、50Hz，而内阻分别为40Ω和37Ω的两只镇流器，分别配用5只30W的紫外线灯，测定距灯管中心1m处的紫外线辐射强度，后面一组的高出前一组18％～30％。
        封闭式也划分为敞开式和浸没式。敞开式消毒器适用于中、大水量处理，多用于污水处理厂。封闭式消毒器一般适用于中、小水量处理或有必要施加压力且消毒器不能在明渠中使用的情况。

                               
登录/注册后可看大图

        我是“污水博物馆”，国内污水处理行业专业自媒体科普平台，专注于国内外环保污水处理垂直领域有趣知识、资讯的科普，如果我的文章能够对你提供一点点帮助，我们非常开心且荣幸之至，也欢迎您点赞、收藏或转发，将内容分享给更多的朋友们~



来源：https://www.bilibili.com/read/cv19644125
免责声明：如果侵犯了您的权益，请联系站长，我们会及时删除侵权内容，谢谢合作！