CN101182085A - 回用水紫外光-氯消毒剂顺序消毒技术 - Google Patents
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Abstract
回用水紫外光－氯消毒剂联用消毒方法，本发明涉及一种城市污水处理后的再生回用水的净化处理技术。本方法采用对回用水进行紫外光照射消毒和向水中投加含氯消毒剂消毒两者顺序联用的方法进行，其中，紫外光照射的剂量为2－100mJ/cm2，投加含氯消毒剂的量以其含氯量计为1－20mg/L。利用两者联用产生的协同作用大幅提高病毒灭活率。可保证回用水的彻底消毒，提高回用水的水质安全。
Description
技术领域
本发明属于水处理技术，特别是对城市污水处理后的再生回用水的净化处理技术。
背景技术
在水资源日益紧张的情况下，解决城市缺水问题的有效途径是将城市污水处理后再生回用。我国近年来的几个五年计划都把污水回用作为重大研究课题，2001年开始，污水回用对全面进入启动阶段，已经成为我国水工业发展的必须和必然方向之一。城市污水经净化后回用主要可作为市政绿化、景观用水、工业用水以及家庭冲洗用水。针对不同的使用要求需采用不同的工艺进行处理，对水质要求较高的要采用深度处理工艺。虽然城市污水中的大部分病原微生物能够被混凝、沉淀、过滤等物化处理过程去除，但回用水中细菌、病毒的绝对含量仍然很高，使用前必须经过杀菌消毒。
对氯及其化合物、臭氧等化学性消毒剂而言，消毒剂首先要扩散到病原微生物体表面，然后才能发生氧化、渗透、破坏内部生命物质等灭活过程。紫外照射消毒过程也必须保证微生物体能够吸收到足够剂量的紫外光。在实际应用中，宏观上可以通过调控水力条件使化学消毒剂在反应区内短时间完成最大程度的分散。然而，在微观尺度范围内，化学消毒剂与微生物的有效接触则取决于病原微生物在水中的存在形式，即分散或是吸附状态。分散在水中的病原微生物很容易与消毒剂接触并完成灭活过程。如果微生物吸附在固体颗粒物上，颗粒物的保护作用会阻碍消毒剂扩散到微生物体表面，从而降低消毒效果。
城市污水经过物化和生物处理后仍然含有大量固体颗粒物，病原微生物多数黏附在悬浮颗粒上，它们对病原微生物的保护作用也更显著。例如采用氯消毒虽然一定接触时间内(＞60分钟)可以达到较高的灭菌效果(＞99.99％)，但因为二级出水中病原微生物绝对含量大，未被灭活的细菌、病毒数量仍然相当可观。这些病原微生物会在使用过程中消毒剂的剩余量不足时再度繁殖，危害使用者健康，并可能通过气水交换扩散至空气中。另外，氯消毒剂灭活高抵抗性病菌的能力有限。如在常规投量和接触时间下，对隐孢子虫和贾滴虫几乎没有杀灭作用。这也是采用单独氯消毒剂对回用水进行消毒的弱点。近年来世界各地和国内一些地域频频发生水传播性疾病，如果回用水安全性不能得到保证，将会对城市居民造成巨大威胁。
发明内容
本发明的目的是提出一种能大大提高对回用水中的病原微生物的杀灭效果，保证回用水安全性的高效回用水消毒方法。
本发明所提出的回用水消毒方法，其技术方案的特点是利用紫外光和氯消毒剂联用时的协同消除作用，消除或降低回用水中悬浮颗粒对病菌的保护作用，达到对回用水高效消毒的目的。
实现本发明的具体的技术方案如下：
对城市污水经过混凝、沉淀、过滤处理后的回用水的消毒处理，以对回用水进行紫外光照射消毒和向水中投加含氯消毒剂消毒两者联用的方法进行，其中，紫外光照射的剂量为2-100mJ/cm2，投加含氯消毒剂的量以其有效氯含量计为1-20mg/L。
所述的含氯消毒剂为氯气、次氯酸钙、次氯酸钠、漂白粉和氯胺中的至少一种。
对回用水进行紫外光照射消毒和向水中投加含氯消毒剂消毒两者联用的顺序可采用以下三种方案：
(1)先进行紫外光照射消毒后，在0-30分钟内再向水中投加含氯消毒剂进行消毒；
(2)先向回用水中投加含氯消毒剂进行消毒后，在0-30分钟内再对回用水进行紫外光照射消毒；
(3)在对回用水进行紫外光照射消毒的同时向水中投加含氯消毒剂进行消毒；
用紫外光照射回用水具有良好的灭菌效果，可以灭活许多氯消毒剂不能杀灭的高抵抗性病菌。经申请人研究试验发现，紫外光照射与氯化消毒联用时能够产生协同增效消毒效果，即两者联用的消毒效率远远大于单独使用时的加和。紫外光消毒可以使后续氯或氯胺消毒效率提高2-7倍。紫外光和氯(氯胺)同时作用还可以产生强化杀菌作用，在1-2分钟内即达到99.99％以上的病毒灭活率。回用水中往往含有大量的病毒，它们比细菌具有更高的抵抗性，不易被氯(氯胺)消毒杀死。紫外光照射与氯化消毒联用可能大幅提高回用水病毒灭活率，保证用水安全。
上述发现的试验过程如下：
1、试验材料与方法：
源水取自生活污水处理厂二级出水，经过混凝、沉淀、过滤处理后进行顺序消毒试验。水样中的大肠菌群采用膜滤法计数。紫外光由低压汞灯获得，照射强度为0.2mw/cm2，强度乘以照射时间为照射剂量(单位mJ/cm2)。活性氯由次氯酸钠溶液稀释获得，浓度1.2g/mL(以Cl2计)。氯胺溶液由次氯酸钠溶液与氯化铵溶液反应制各，浓度0.4g/mL(以Cl2计)。水样中剩余氯浓度采用标准方法滴定。
2、试验步骤：
顺序消毒试验包括两部分。1)将50mL水样置于玻璃皿中，用紫外光照射一段时间，然后加入一定量的次氯酸钠溶液或制备的氯胺溶液，反应一段时间。取30mL水样用于滴定剩余氯浓度。剩余水样用过量亚硫酸钠中止反应，测定水样中大肠菌群。2)将50mL水样置于玻璃皿中，向水样中投加一定量的次氯酸钠溶液或制备的氯胺溶液，反应一段时间，再开始用紫外光照射一段时间。停止紫外光照射，取30mL水样用于滴定剩余氯浓度。剩余水样用过量亚硫酸钠中止反应，测定水样中大肠菌群。
3、试验结果
经过紫外光照射后，氯消毒效率高于单独氯消毒，则说明存在协同作用。图1为先投加次氯酸钠消毒然后立即照射紫外光与单独采用次氯酸钠或紫外光照射消毒效果的对比。很明显，氯消毒与紫外光同时作用可以大幅提高大肠菌灭活率。当消毒时间为1和2分钟时，单独氯和紫外光的对数灭活率加和分别为0.5、1.72，而二者联用的对数灭活率分别为2.96、4.8。紫外光与氯胺联用试验也发现类似的规律。
将试验获得的大肠菌群灭活率取对数，与CRT值(剩余氯浓度与时间乘积)作图，获得氯或氯胺消毒的动力学曲线。所得曲线经线形拟和后的斜率即为消毒效率。通过对比不同消毒方式下的消毒效率，如果紫外光与氯顺序联用的消毒效率高于二者单独使用的加和，则说明存在协同作用。图2为紫外光与氯顺序使用的消毒效果与单独氯消毒对比。紫外光照射强度0.2mw/cm2，照射时间30s，照射剂量为6mJ/cm2。单独氯消毒动力学曲线的斜率为1.14，经过紫外光照射后的氯消毒动力学曲线斜率为3.2077，是单独氯消毒的2.8倍，协同效果显著。紫外光与氯胺消毒联用的协同效果更加明显，在同样的试验条件下，氯胺投量4mg/L，4mJ/cm2的紫外光照射可以将后续氯胺消毒效率提高7倍。
回用水中悬浮颗粒的尺度是影响紫外消毒效果的主要因素。回用水中大的悬浮颗粒基本被去除，剩余颗粒的尺寸较小(＜10μm)，适合采用紫外光消毒。对于悬浮颗粒严密包夹病菌的情况，氯消毒剂能够通过渗透到颗粒内部，达到灭活的目的，一定程度提高紫外消毒效率。紫外光消毒的主要缺点是没有长效保护作用，不能控制病菌再生。采用氯消毒剂可以在回用水中保持长时间的剩余量，弥补紫外光消毒的不足，提高回用水消毒效果。
另外，低剂量紫外光消毒可能发生病菌自动修复(光复活现象)，即病菌不能被彻底杀死，消毒后接受可见光照射后，重新复活，降低了杀菌效果。与氯化消毒联用则可以强化紫外光消毒效果，避免光复活现象发生。
用本发明所述的紫外光一氯消毒剂联用消毒技术处理回用水，其有益技术效果是：
1、紫外光能够高效灭活氯消毒剂不能灭活的高抵抗性病源微生物；
2、二者联用的协同作用可以更高效灭活病毒；
3、最大程度降低回用水中悬浮颗粒对病菌的保护作用；
4、氯后消毒主要用于保持余氯，防止病菌
生，因此投量可以降低至维持余氯浓度即可，节省运行费用。
因此，拟回用的城市污水二级出水经物化、生化或深度处理后采用本发明的紫外光照射消毒和氯消毒剂消毒联用消毒处理，然后提供给用户使用，将使回用水的安全性得到有效的保证。
附图说明
图1是回用水经氯与紫外光同时作用与单独作用的效果对比图：
图中，□为单独加氯1mg/L作用效果的图示；
为单独紫外光6mj/cm2照射作用效果的图示；
为氯与紫外光同时作用效果的图示。
图2是回用水经紫外光照射后氯消毒与单独氯消毒的动力学曲线对比图。
图中，△表示的是单独氯消毒1mg/L的曲线；□表示的是紫外光(6mj/cm2)照射后加氯消毒的曲线。
具体实施方式
实施例1
对城市污水二级出水为源水的回用水进行处理，采用低压汞灯发生紫外光对回用水进行消毒，剂量10mJ/cm2。在紫外光消毒设备出口处投加次氯酸钠(NaClO)溶液，投量7mg/L[以Cl2(即有效氯，以下同)计]，消毒时间15分钟。
实施例2
对城市污水二级出水为源水的回用水进行处理，采用高压汞灯发生紫外光对回用水进行消毒，剂量20mJ/cm2。在紫外光消毒设备出口处投加氯胺溶液，投量为3mg/L(以Cl2计)，即可使用。
实施例3
以城市污水二级出水为源水的回用水进行处理，向回用水中投加液氯3mg/L，充分混合后将水通过低压汞灯紫外光消毒设备，紫外光照射剂量12mJ/cm2。出水停留10分钟即可使用。
实施例4
对城市污水二级出水为源水的回用水进行处理，采用高压汞灯发生紫外光对回用水进行消毒，剂量30mJ/cm2。在紫外光消毒设备出口处投加次氯酸钙溶液，投量为10mg/L(以Cl2计)，即可使用。
实施例5
对城市污水二级出水为源水的回用水进行处理，采用高压汞灯发生紫外光对回用水进行消毒，剂量70mJ/cm2。在紫外光消毒设备出口处投加漂白粉，投量为2mg/L(以Cl2计)，即可使用。
实施例6
以城市污水二级出水为源水的回用水进行处理，向回用水中投加氯气3mg/L，充分混合后将水通过高压汞灯紫外光消毒设备，紫外光照射剂量50mJ/cm2。出水停留10分钟即可使用。
Claims (5)
1.一种回用水消毒方法，其特征在于以对回用水进行紫外光照射消毒和向水中投加含氯消毒剂消毒两者联用的方法进行，其中，紫外光照射的剂量为2-100mJ/cm2，投加含氯消毒剂的量以其有效氯含量计为1-20mg/L。
2.根据权利要求1所述的回用水消毒方法，其特征在于所述的含氯消毒剂为氯气、次氯酸钙、次氯酸钠、漂白粉和氯胺中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的回用水消毒方法，其特征在于对回用水进行紫外光照射消毒和向水中投加含氯消毒剂消毒两者联用的顺序为：先进行紫外光照射消毒后，在0-30分钟内再向水中投加含氯消毒剂进行消毒。
4.根据权利要求1或2所述的回用水消毒方法，其特征在于对回用水进行紫外光照射消毒和向水中投加含氯消毒剂消毒两者联用的顺序为：先向回用水中投加含氯消毒剂进行消毒后，在0-30分钟内再对回用水进行紫外光照射消毒。
5.根据权利要求1或2所述的回用水消毒方法，其特征在于在对回用水进行紫外光照射消毒的同时向水中投加含氯消毒剂进行消毒。
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
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Open date: 20080521 |