3.7　消毒

3.7.1　原理與功能

廢水消毒的主要方法是向廢水投加消毒劑。目前用于廢水消毒的消毒劑有液氯、臭氧、次氯酸鈉、紫外線等。

就化學法消毒而言，液氯、二氧化氯、氯胺及臭氧作為氧化消毒劑時，其消毒效率順序為O₃>ClO₂>Cl₂>NH₂Cl；消毒持久性順序為NH₂Cl>ClO₂>Cl₂>O₃；成本費用順序為O₃>ClO₂>NH₂Cl>Cl₂。在水處理過程中都會產生各自的副產物，因此對消毒劑的選擇應該綜合考慮。

從消毒成本、使用方便性及安全性方面來說，氯消毒是較好的方法，但其主要問題是產生三鹵甲烷等“三致”有毒副產物；二氧化氯消毒所產生的副產物亞氯酸鹽等對人體的危害性較大；氯胺的殺菌效果較差，不宜單獨作為飲用水消毒劑使用，但若將其與其他消毒劑結合作用，既可以保證消毒效果，又可減少三鹵甲烷的產生，且可延長在配水管網中的作用時間，是可以考慮的一種消毒技術；臭氧消毒具有最強的消毒效果，并且不直接產生三鹵甲烷等“三致”副產物，能明顯改善水質，是今后發展的方向。這四種消毒劑應用于飲用水消毒和工業廢水回用消毒時各有所長，又都有一定的局限性，需要結合實際情況綜合考慮來選擇最適宜的消毒劑。

消毒方法大體上可分為兩類：物理方法和化學方法。物理方法主要有加熱、冷凍、輻照、紫外線和微波消毒等方法。化學方法是利用各種化學藥劑進行消毒，常用的化學消毒劑有氯及其化合物、各種鹵素、臭氧、重金屬離子等。

氯價格便宜，消毒可靠又有成熟的經驗，是應用最廣的消毒劑。近年來，由于發現氯化消毒會產生有機氯化合物，水中病毒對氯化消毒有較大的抗性，因此，采用其他消毒方法引起很大重視。特別是在給水處理中，臭氧被認為是可代替氯的有前途的消毒劑。紫外線適用于小水量、清潔水的消毒。重金屬常用于除藻及工業用水消毒。溴和碘及其制劑可用于游泳池水消毒以及軍隊野戰中的臨時用水消毒。加熱和輻照對污泥消毒較為合適。

此外，影響消毒效果的因素還有水溫、pH值、污（廢）水水質及消毒劑與水的混合接觸方式等。一般說來，溫度越高時，同樣的消毒劑投加劑量下消毒效果會更好些。而廢水水質越復雜對消毒效果的影響越大。特別是當水中含有較高濃度的有機污染物時，這些有機物不僅能消耗消毒劑，并且還能在菌體細胞外壁形成保護膜或隱蔽細菌，阻止其與消毒劑接觸，因而造成消毒效果大大下降。廢水pH值的變化對采用加氯消毒的效果影響較大，使用中應予以適當的考慮。混合形式與接觸方法主要是對以傳質控制的消毒過程有較大的影響，例如采用臭氧法消毒時，必須考慮選擇有效合理的接觸反應設備或裝置。

3.7.2　技術與裝備

廢水經二級處理后，水質已經改善，細菌含量也大幅減少，但細菌的絕對數量仍很可觀，并存在有病原菌的可能。因此，在排放水體前或回用前應進行消毒處理。消毒是殺滅廢水中病原微生物的工藝過程。廢水消毒應連續運行，特別是在城市水源地的上游、旅游區，夏季或流行病流行季節，回用之前應嚴格連續消毒。非上述情況，在經過衛生防疫部門的同意后，也可考慮采用間歇消毒或酌減消毒劑的投加量。

（1）消毒控制與規定

控制消毒效果最主要的因素是消毒劑的投加量和反應接觸時間。對某種廢水進行消毒處理時，加入較大劑量的消毒劑無疑將得到更好的消毒效果，但這樣也必然造成運行費用增加。因此，需要選擇確定一個適宜的投藥量，以達到既能滿足消毒滅菌的指標要求，同時又保證較低的運行費用。在有條件的情況下，可以通過試驗的方法來確定消毒劑的投加量。但在大多數情況下，一般是根據經驗數據來確定消毒劑的投加量和反應接觸時間。到工程投入運行后，還可以通過控制投藥量的增加或減少對設計參數進行實際修正。

廢水中病原微生物的含量比非病原微生物的含量少得多，而且做常規直接檢查病原微生物又較困難，所以要選擇有代表性的指示生物作為控制指標。通常用大腸菌群數作為指標。大腸菌群一般包括大腸埃希桿菌、產氣桿菌、枸櫞酸鹽桿菌和副大腸桿菌。大腸埃希桿菌有時也稱為普通大腸桿菌或大腸桿菌，它是人和溫血動物腸道中的寄生細菌。在人糞便中大腸菌群數量最多，又易于鑒別，其抗氯消毒性大于傷寒和痢疾桿菌，所以用它來作指示指標是合適的。根據規定，我國相關測定標準如下。

①我國《生活飲用水衛生標準》（GB 5749—2006）規定，生活飲用水要求達到：大腸菌群數不得檢出。

②對于醫院污水，經處理與消毒后要求應達到下列標準：a.連續三次各取樣500mL進行檢驗，不得檢出腸道致病菌和結核桿菌；b.總大腸菌群數不得大于500個/L。

③對于采用氯化法消毒的要求：

1）綜合醫院污水及含腸道致病菌污水，接觸時間不少于1h，總余氯量為4～5mg/L；

2）含結核桿菌污水，接觸時間不少于1.5h，總余氯量為6～8mg/L。

④根據《污水綜合排放標準》（GB 8978—1996）中所含的部分行業污染物最高允許排放濃度的規定，獸醫院及醫療機構含病原體污水一級、二級、三級限值分別為500個/L、1000個/L、5000個/L，傳染病結核病醫院污水一級、二級、三級限值分別為100個/L、500個/L、1000個/L。

⑤《農田灌溉水質標準》（GB 5084—2005）中規定：糞大腸桿菌群數≤4000個/100mL；蛔蟲卵數≤2個/L。

⑥《生活雜用水水質標準》（CJ/T 48—1999）中規定：總大腸菌群不得超過3個/L；管網末端游離氯不得小于0.2mg/L。

⑦《鋼鐵工業廢水治理及回用工程技術規范》（HJ 2019—2012）中規定：細菌總數不得超過1000個/L。

（2）消毒方法與設備

①加氯設備　加氯消毒是到目前為止使用最多的水處理消毒方法。這主要是由于工業產品瓶裝液氯來源可靠，加氯消毒的一次性設備投資和運行費用也都比較低，而消毒效果也比較穩定，且有成熟的設計經驗，所以在以往的工程中較多地被采用。但是氯氣是一種有毒氣體，因此在運輸和儲存中都必須謹慎小心，特別是在人口稠密的城市地區，絕對不允許發生意外泄漏事故。加氯間的設計要做到結構堅固、防凍保溫和安裝排風裝置，同時加氯間內還要備有檢修工具和搶救設備。液氯瓶的運輸儲存和加氯間的設計還有其他許多方面的規定，設計與使用中必須按標準規范要求執行。

目前國內使用的加氯機種類較多。圖3-23為ZJ型轉子加氯機示意圖。來自氯瓶的氯氣首先進入旋風分離器，再通過彈簧膜閥和控制閥進入轉子流量計和中轉玻璃罩，于是經水射器與壓力水混合，溶解于水內被輸送至加氯點。

圖3-23中各部分的作用如下。

1）旋風分離器用于分離氯氣中可能有的一些懸浮雜質。可定期打開分離器下部旋塞將雜質予以排出。

2）彈簧膜閥的作用為：當氯瓶中壓力小于98066.5kPa（1kgf/cm²）時，此閥即自動關閉，以滿足制造廠要求氯瓶內氯氣應有一定剩余壓力，不允許被抽吸成真空的安全要求。

3）控制閥及轉子流量計用于控制和測定加氯量。

4）中轉玻璃罩起著觀察加氯機工作情況的作用。此外，還起穩定加氯量、防止壓力水倒流和當水源中斷時，破壞罩內真空的作用。

5）平衡水箱可補充和穩定中轉玻璃罩內的水量，當水流中斷時使中轉玻璃罩破壞真空。

6）水射器除從中轉玻璃罩內抽吸所需的氯，并使之與水混合、溶解于水（進行投加）外，還起使玻璃罩內保持負壓狀態的作用。

②臭氧消毒處理設備　臭氧消毒一般適用于對出水水質要求較高的消毒處理工藝。臭氧消毒工藝之前一般需經過二級處理及沉淀過濾。例如在一些回用于生產的處理出水的消毒、游泳池循環水的處理及醫院污水處理等工程中，臭氧消毒經常成為優先考慮的工藝。對于工業水回用處理來說，臭氧處理不僅能夠消毒，同時還能達到脫色和進一步氧化去除有機物的效果。

臭氧用于廢水消毒處理時的接觸裝置，目前多采用微孔鈦板布氣的氣泡反應塔，接觸時間一般為20～30min。另外也有采用機械式渦輪注入器或固定混合器的。使用渦輪注入器的接觸時間一般為10～12min。

③次氯酸鈉發生器　在一些處理水量較小的工程中，有時可以采用投加漂白粉（次氯酸鈣）或漂白精（次氯酸鈣）的方法。目前還有利用漂白精生產的片劑產品用于小型醫院污水的消毒處理，特點是簡便易行；但人工操作強度較大，消毒效果不易保持穩定。而采用次氯酸鈉發生器可以達到設備化連續運行，同時也能實現自動計量投配，因而使處理效果穩定。其缺點是藥耗、電耗造成的運行成本偏高及設備易被腐蝕。國產次氯酸鈉發生器的一般性能見表3-13。圖3-24為次氯酸鈉法處理醫院污水流程示意。

④二氧化氯發生器　二氧化氯消毒也是氯消毒法中的一種，但它又與通常的氯消毒法有不同之處：二氧化氯一般只起氧化作用，不起氯化作用，因此，它與水中雜質形成的三氯甲烷等要比氯消毒少得多。二氧化氯也不與氨起作用，在pH=6～10范圍內的殺菌效率幾乎不受pH值的影響。二氧化氯的消毒能力次于臭氧而高于氯。與臭氧相比，其優越之處在于它有剩余消毒效果，但無氯臭味。通常條件下二氧化氯也不能儲存，一般只能現場制作現場使用。近年來二氧化氯消毒在水處理工程領域有所發展，國內也有了一些定型設備產品可供工程設計選用。表3-14列出了國產二氧化氯發生器的一般性能。

3.7.3　技術參數與應用

①常用消毒劑的應用與優缺點比較見表3-15。

②幾種消毒方法的比較見表3-16。

③幾種常用氧化劑的氧化還原電位見表3-17，幾種常用消毒劑的CT值（C為消毒劑在水中的濃度，mg/L；T為接觸時間，min）見表3-18。

④ZJ-1、ZJ-2型轉子加氯機規格與性能見表3-19。

⑤臭氧發生器型號及特性見表3-20。