污水處理過程中，除了COD、SS、氮磷等常規(guī)污染物，也存在著大量的xj和病毒，這些是不能被常規(guī)污水處理工藝去除的。因此，經(jīng)過常規(guī)的機械、一級和二級處理之后，仍然需要進行消毒的處理。

目前我國城鎮(zhèn)污水廠采用的消毒方式主要有次氯酸鈉、紫外、二氧化氯和臭氧等，經(jīng)常單一應(yīng)用或組合聯(lián)用。

次氯酸鈉是應(yīng)用最多的消毒方法。相關(guān)調(diào)查顯示：江浙滬50多座城鎮(zhèn)污水處理廠中，有52.5%的污水廠采用次氯酸鈉消毒，有8.5%的污水廠采用二氧化氯消毒，有6.8%的污水廠采用紫外線消毒；有1.7%的污水廠采用臭氧消毒。

當然，除了采用單獨消毒方式外，還有32.1%的城鎮(zhèn)污水廠采用組合消毒方式。工藝應(yīng)用從多到少依次是：紫外線+ 次氯酸鈉的組合工藝、二氧化氯+次氯酸鈉、高級氧化+次氯酸鈉的組合工藝。

通常來說，水的消毒需要滿足以下兩個條件: 

1）水在進入到輸送管網(wǎng)之前，需去除掉水中病原體的致病作用。 

2）水在進入到管網(wǎng)至用水點之前，須維持水中的消毒劑持續(xù)消毒作用，用來防止有可能發(fā)生的病原體的危害或者再增殖。 

所以，我們一般在比較紫外線和次氯酸鈉優(yōu)劣性的時候應(yīng)該考慮上面的兩個條件，此外還需要從經(jīng)濟的方面進行一些考慮。

01

次氯酸鈉：投加量、工藝對比及影響因素

含氯消毒劑在水中形成次氯酸，作用于菌體蛋白質(zhì)。次氯酸不僅可與細胞壁發(fā)生作用，且分子小，不帶電荷故可侵入細胞發(fā)生氧化作用或破壞其磷酸脫氫酶致細胞死亡。

此處需要特別提一下，氯消毒劑雖在行業(yè)里廣泛使用，但由于液氯在生產(chǎn)、儲存、運輸、使用等環(huán)節(jié)安全風(fēng)險較大，目前很多水廠開始逐步減少液氯的使用。

相對來看，次氯酸鈉消毒具有安全性高、投加設(shè)備簡單的優(yōu)勢，使用次氯酸鈉替代液氯消毒已成為不可逆轉(zhuǎn)的趨勢。

2、次氯酸鈉投加工藝對比

目前在利用次氯酸鈉消毒可分為兩種形式，一是應(yīng)用次氯酸鈉發(fā)生器在線生成次氯酸鈉溶液；二是采用次氯酸鈉成品溶液。

不論用何種投加方式/系統(tǒng)，都有其優(yōu)劣勢，對比如下所示：

通過上述對比，可以看出兩種投加方式的消毒效果及噸水處理成本相差不大。

因此，對于成品藥劑貨源充足的地方（有三家以上滿足供貨要求），建議采用外購成品次氯酸鈉溶液投加，運行維護成本相對較低，設(shè)備訂貨周期與施工周期均較短，平時的運行維護也無特殊要求。

對于小規(guī)模凈水廠，尤其是貨源、交通不便的地區(qū)，建議采用次氯酸鈉發(fā)生器現(xiàn)場制備投加，避免藥劑長時間儲存衰減引起消毒效果不佳的隱患。

3、次氯酸鈉的投加量

消毒處理時投氯量的控制視原水水質(zhì)和消毒要求不同而異。為了獲得可靠而持久的消毒效果，投藥量應(yīng)滿足兩部分的要求：

1）殺滅xj以達到指定的消毒指標及氧化有機物等所消耗的“需氯量”。

2）抑制水中殘存的xj的再度繁殖所需要的“余氯量”。余氯量的規(guī)定還提供了確定投藥量和判斷消毒效果的簡易方法。

4、次氯酸鈉消毒相關(guān)影響因素

1）次氯酸鈉投加量對滅活效果的影響

通過向1L水樣中投加不同量的次氯酸鈉，接觸反應(yīng)30min后，用濾膜法計數(shù)，結(jié)果表明：

次氯酸鈉消毒的滅活效果很好，在次氯酸鈉投加量為2.5mg/L時，已經(jīng)實現(xiàn)100％滅活。如要達到GB18920-2002類似的要求，zj次氯酸鈉投加量可參考2.5～3.0mg/L。

2）pH對次氯酸鈉消毒的影響

在次氯酸鈉投加量為0.5mg/L時，隨著pH的升高，次氯酸鈉消毒的對數(shù)滅活率從2.03降到0.27，呈下降趨勢。

由此得出結(jié)論，水中ClO-和次氯酸的比例主要受pH控制，在pH較低時次氯酸比例較高，因而殺菌能力較強。

3）氨氮濃度對滅活效果的影響

氨氮與次氯酸鈉反應(yīng)迅速，次氯酸鈉被消耗，生成一氯胺和二氯胺。當水中存在氯胺時，消毒作用比較緩慢，直接影響次氯酸鈉投加量和滅活效果。

相關(guān)研究表明，在氨氮分別為1、3、5、8、10、15mg/L時，投加不同量的次氯酸鈉消毒30min，氨氮對滅活效果的影響如下：

在氨氮≤15mg/L，次氯酸鈉投加量≤6.0mg/L時，隨著氨氮升高，次氯酸鈉消毒的滅活效果變差；在氨氮為8mg/L時，次氯酸鈉投加量為5.0mg/L下xj已經(jīng)wq滅活。

02

紫外線消毒：裝置選型、優(yōu)劣勢及影響因素

1、紫外線消毒的原理

紫外線消毒是一種物理消毒方法。紫外線是一種波長范圍為136nm～400 nm的不可見光線，在該波段中260nm附近已被證實是殺菌效率zg的。

需要特別說明的是，紫外線消毒并不是殺死微生物，而是去掉其繁殖能力進行滅活。

其消毒的原理主要是用紫外光摧毀微生物的遺傳物質(zhì)核酸（DNA或RNA），使其不能分裂復(fù)制，此外紫外線還可引起微生物其他結(jié)構(gòu)的破壞。

2、紫外線消毒效果的影響因素

一般來說，紫外線的消毒效果取決于系統(tǒng)能夠照射至微生物的紫外劑量，和曝光時間、紫外光強成正比例，即：紫外劑量=紫外光強×曝光時間。

但在實際的應(yīng)用中，還應(yīng)考慮紫石英套管的結(jié)垢系數(shù)和老化系數(shù)，所以實際上有效紫外劑量的計算公式應(yīng)該是：

有效紫外劑量=紫外光強×曝光時間×燈管老化系數(shù)×結(jié)垢系數(shù)。

3、紫外線消毒燈及消毒器選項

紫外線的消毒燈可以分成三類：

1）低壓低強度汞紫外線消毒燈

水銀蒸氣燈是在0.13Pa到1.33Pa的內(nèi)壓下工作，輸入電功率是每厘米弧長0.5W，輸出功率大約是0.2W，適用小型污水處理廠。

2）低壓高強度紫外線消毒燈

水銀的蒸氣燈輸入的電功率大約是每厘米的弧長1.5W，殺菌的紫外燈可以輸出的功率大約是每厘米的弧長0.6W，紫外的輻射253.7nm。

紫外燈的轉(zhuǎn)換效率在低壓高強度紫外燈的功率水平比較低的時候，會有一定程度的下降，但并非調(diào)節(jié)下限越低則效果越好，適用于中型污水處理廠。

3）中壓高強度燈系統(tǒng)

水銀蒸汽燈輸入電功率是每厘米的弧長50W到150W，在0.013MPa到1.330MPa的內(nèi)壓下工作，紫外燈的運行溫度大約在700℃，所以能耗較大。

采用低壓的高強度的紫外燈系統(tǒng)以及中壓的高強度的紫外燈系統(tǒng)，能夠使得燈管的數(shù)量減少90%以上，進而可以縮小占地的面積，使得紫外消毒對于水質(zhì)比較差出水也可適用。

目前，紫外線消毒器的結(jié)構(gòu)形式主要有兩種：

1）敞開式結(jié)構(gòu)

在敞開式UV消毒器中，被消毒的水在重力作用下流經(jīng)UV消毒器，并殺滅水中的微生物。值得注意的是，這種方式雖然較為簡單，但是浪費能量且會降低mj效果，很少在實際中使用。

2）封閉式結(jié)構(gòu)

封閉式UV消毒器屬承壓型，用金屬筒體和帶石英套管的紫外線燈把被消毒的水封閉起來。

4、紫外線消毒的優(yōu)劣勢

紫外線消毒的優(yōu)點，如下所示： 

1）殺菌率高。對于xj和病毒的殺菌作用大約在一秒之內(nèi)。

2）殺菌的廣譜性能好。在目前所有的消毒方法中，紫外消毒的殺菌廣譜性能是zh的，它幾乎對所有xj和病毒都可以高效率地殺滅，且對一些會對人類的危害比較大的原生動物類均可以有效地殺滅。

3）沒有二次污染。因為沒有加入任何化學(xué)藥劑，所以它不會產(chǎn)生二次污染，且不會改變水體成分。

4）運行安全且可靠。紫外線消毒技術(shù)是對環(huán)境和操作人員來說相對安全且可靠的方法。 

5）維護較簡單且費用低。所以，它在價性比上擁有很大的優(yōu)勢。

6）占地小且土地投資省，沒有噪音。對于日處理量3000噸的紫外線消毒設(shè)備，占地面積僅需2米×0.8米，高1.5米。如果預(yù)留夠足夠的空間，此系統(tǒng)僅需要4平米運行的操作的空間。

此外，紫外線消毒依靠自流式供水，并不產(chǎn)生噪音。

7）連續(xù)的大水量的消毒。紫外線消毒的一個特點是連續(xù)運行，除了定期需要一、二個小時以內(nèi)例行地保養(yǎng)之外，它zj的操作條件為24小時連續(xù)的運行。

大水量是其另一個特點，在當前，紫外消毒技術(shù)zd水量己達每小時6萬噸。 

紫外線的消毒技術(shù)同樣存在一些缺點，大致有以下的幾個方面： 

1）無持久的殺菌能力。紫外線的消毒對于出水會受到二次的污染亦或出水微生物會根據(jù)自我的修復(fù)的機制，而對于被紫外線來破壞DNA亦或RNA則無法進行自我修復(fù)。 

2）燈套管的表面常會結(jié)垢。因為水質(zhì)影響(生物和礦物質(zhì)以及懸浮物等)，燈套管的表面常會來結(jié)垢。它將會影響著紫外光透出以及殺菌的效果。 

3）受濁度和水中懸浮物(SS)影響較大。過高SS會影響著紫外光的水中穿透力。 

4）xj的光修復(fù)，在紫外的劑量足夠的條件之下，失活病毒和xj不會復(fù)活，但是在紫外劑量并不足的條件之下，很多失活病毒和xj可以進行光復(fù)活，甚至可無需要光的協(xié)助來完成自身修復(fù)。

03

7大不同：紫外線消毒VS次氯酸鈉消毒

1、消毒對象對比

紫外線消毒是去掉其繁殖能力進行滅活， 因此對絕大多數(shù)病毒、xj等都具有滅活效果。

次氯酸鈉消毒屬于氯化消毒， 其zd的問題是對某些病毒、芽孢無效。

2、副產(chǎn)物/環(huán)境影響對比

由于紫外線消毒技術(shù)不加入任何化學(xué)藥劑， 因此它不會對水體和周圍環(huán)境產(chǎn)生二次污染，不會改變水中任何成分，對保護工作人員的身體健康也具有積極的意義。

次氯酸鈉消毒會產(chǎn)生消毒副產(chǎn)物，如三氯乙酸、二氨乙酸、氯仿等。動物實驗表明，不少氯化副產(chǎn)物具有致突變性和（或）致癌性。

3、后續(xù)消毒作用對比

紫外線消毒法不能提供剩余的消毒能力，當處理水離開反應(yīng)器之后，一些被紫外線殺傷的微生物在光復(fù)活機制下會修復(fù)損傷的DNA分子，使xj再生。

與次氯酸鈉同為氯化消毒的液氯在消毒后，尾水中尚有一定的余氯存在，具有剩余消毒能力。

4、水質(zhì)要求對比

紫外線消毒工藝對紫外光穿透率較低的水質(zhì)（SS高于30mg/L的污水）并不適用，不但會增加能耗，還會造成消毒效果不好。

對于經(jīng)過二級處理的污水和再生水，紫外穿透率一般為40~80%，采用紫外線消毒方式是不錯的選擇。

次氯酸鈉消毒對水質(zhì)要求不高， 一般都可滿足污水處理尾水水質(zhì)達標要求。

5、處理接觸時間對比

一般來說，液氯消毒接觸時間在10～30min左右，次氯酸鈉消毒時間相比略短，紫外線消毒時間最短。

6、運行管理對比

紫外線消毒以電為動力，日常操作方便，紫外燈管和石英套管只需定期更換qc。

次氯酸鈉消毒液不宜長久儲存， 一般僅備用幾天的用量以滿足消毒效果。

7、噸水運行成本對比

紫外線消毒成本約0.020元/t（含燈管更換費用），次氯酸鈉約0.034元/t。（源于兩家不同污水廠的真實數(shù)據(jù)）

需要特別說明的是，消毒成本及效果易受消毒藥劑投加量（或紫外劑量）、接觸時間、 進水水質(zhì)水量等因素影響。故以上成本數(shù)據(jù)，只具備部分參考意義。