CN111908573B - 一种氯消毒剂投加量的调控方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种氯消毒剂投加量的调控方法，包括以下步骤：首先，向待消毒污水中加入氯消毒剂，使待消毒污水中的微生物和自由氯的浓度达标；检测污水中的总余氯和可吸收有机卤化物的浓度，所述总余氯为消毒后的污水中残留的游离态氯和结合态氯之和；若总余氯和可吸收有机卤化物的浓度达标，则计算CT值，并以CT值作为待消毒污水的日常监控指标，CT值等于氯消毒剂的投加浓度乘以接触时间；若总余氯和可吸收有机卤化物的浓度不达标，则投加淬灭剂进行脱卤处理。本发明通过多种参数进行反馈调节污水厂消毒剂投加量，既能保证病原微生物的消毒效果，又能避免尾水中过量消毒剂对水生动植物带来的危害；测试过程迅速、操作简单、成本低廉，易于推广。

Description

一种氯消毒剂投加量的调控方法

技术领域

本发明涉及生态安全和水质分析技术领域，尤其涉及一种氯消毒剂投加量的调控方法。

背景技术

近年来，由于我国经济发展和城市化进程加快，水环境问题日益突出，水资源短缺问题凸显；为解决这两大难题，城镇污水的深度处理和污水回用正在得到空前发展。目前，我国城镇污水尾水排入城市水体前需进行消毒处理，以阻断多种病原菌随尾水进入水环境，避免其通过直接接触、飞沫或气溶胶等间接途径对人畜健康造成危害。其中，我国《城镇污水处理厂污染物排放标准》(2002)中将粪大肠杆菌作为尾水消毒评价唯一的生物学指标，规定执行一级A粪大肠杆菌限值为103CFU/L。

以次氯酸钠、液氯和二氧化氯等为代表的氯消毒剂，是目前我国污水厂中应用最广泛的消毒剂；为保证消毒效果，《给水排水设计手册》规定污水处理厂消毒后的尾水余氯量不应低于0.5mg/L。但是，污水中的余氯在持续杀灭致病微生物的同时，也会作为强氧化剂与污水中有机物、溴离子、碘离子、氮素等物质反应，生成消毒副产物(DBPs)。目前，人们已经从消毒污水中发现700余种各类卤代DBPs，他们通常具有“三致”效应；各类体内和体外的毒性评价也表明，消毒会使污水的细胞毒性、遗传毒性和生物急性慢性毒性成倍增加，进而对受纳水体甚至是水源水体中的水生动植物产生不可逆转的损伤。因此，不能仅关注病原微生物的灭活而忽略其生态安全风险。

限于微生物检测和培养的难度，目前我国的大部分污水处理厂仅通过检测尾水中余氯来保证消毒效果(即尾水中自由氯大于0.5mg/L)，在流行病爆发时期，余氯的标准甚至会更高。尾水中氯的存在形式不仅仅是自由氯，还有结合氯和各类卤代的DBPs，它们的存在对于微生物灭活和污水生态毒性不可忽视。结合态氯胺的存在，可以在水中持续消灭病原微生物，代替部分自由氯的作用；各类卤代DBPs则会增加污水的生态毒性，破坏水中有益微生物结构或杀死动植物，引发受纳水体中的二次污染。因此，将具有生态意义且简单易测的指标纳入，既能保证消毒效果又能控制其生态风险的反馈方法，以优化调控污水厂氯消毒剂投加量，势在必行。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷与不足，提供一种氯消毒剂投加量的调控方法，包括如下步骤：S1、向待消毒污水中加入浓度为5-15mg/L的氯消毒剂，使待消毒污水中的微生物和自由氯的浓度达标；S2、检测污水中的总余氯和可吸收有机卤化物的浓度；所述总余氯为过程S1后的污水中残留的游离态氯和结合态氯之和；S201、若总余氯和可吸收有机卤化物(AOX，Absorbable Organic Halogen)的浓度达标，则计算CT值，CT值等于氯消毒剂的投加浓度乘以接触时间；并以CT值作为待消毒污水的日常监控指标：若接触时间增加，则应减少所述氯消毒剂的投加量；若接触时间减小，则应增加所述氯消毒剂的投加量，使CT值的波动范围为±(0-15)mg·min/L；S202、若总余氯和AOX的浓度不达标，则投加淬灭剂进行脱卤处理。

较佳地，所述氯消毒剂包括液氯、次氯酸钠和二氧化氯。

较佳地，所述微生物包括大肠菌群。所述大肠菌群的达标指标包括中国的粪大肠菌指标和欧盟或美国的大肠杆菌、大肠菌群指标，可采用其中一个或多个指标来判定微生物浓度是否达标。

较佳地，所述总余氯的达标浓度为1-3mg/L，检测方法为分光光度法。

较佳地，所述可吸收有机卤化物的达标浓度为0.5-1.0mg/L，测试方法为微库仑法。

较佳地，所述淬灭剂包括硫代硫酸钠、亚硫酸钠和抗坏血酸；当为硫代硫酸钠时，硫代硫酸钠与氯消毒剂的摩尔比为1:4，当为亚硫酸钠时，亚硫酸钠与氯消毒剂的摩尔比为1:1，当为抗坏血酸时，抗坏血酸与氯消毒剂的摩尔比为1:1，根据自由氯的浓度计算得到所述淬灭剂的投加剂量。

本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

1、本发明提供的氯消毒剂投加量的调控方法，同时监控微生物和自由氯，将病原微生物灭活评价指标和生态风险评价指标相结合，并结合负反馈的调节机制，及时调整消毒剂的投加量，以此既能保障消毒剂在污水中的消毒效果，又能减少因消毒带来的生态风险。本发明较现有的污水厂仅用余氯控制消毒剂剂量的投加方式，增加了总余氯和AOX两项指标，二者采用负反馈的调节方式，以避免氯消毒剂投加的过量问题；此两项指标测试过程迅速、操作简单、成本低廉，适于推广。

2、本发明提供的氯消毒剂投加量的调控方法，在后续污水厂运营中无需使用相对繁琐的微生物培养计数的指标，而采用CT值作为污水厂消毒参数的日常调控指标，即直接通过氯消毒剂剂量和消毒接触时间可实现对消毒剂量的控制。相较现有技术的仅用消毒剂剂量控制的方法更具有实际意义，更便于同时控制微生物的灭活和污水尾水的毒性风险。同时，此指标简单易测，无需后续增加设备或专业人员，降低成本。

3、本发明提供的氯消毒剂投加量的调控方法，在AOX和余氯超标时，采用淬灭剂进行所述脱卤处理，淬灭尾水中的余氯，能最大程度上避免了因尾水中强氧化性余氯和有毒DBPs带来的生态冲击。且淬灭剂价格便宜，经济型佳。

附图说明

图1为本发明提供的氯消毒剂投加量的调控方法的流程图。

具体实施方式

以下参见示出的本发明实施例的附图，下文将更详细地描述本发明。然而，本发明可以以许多不同形式实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。相反，提出这些实施例是为了达成充分及完整公开，并且使本技术领域的技术人员完全了解本发明的范围。这些附图中，为清楚起见，可能放大了层及区域的尺寸及相对尺寸。

如附图1，本发明提供了一种氯消毒剂投加量的调控方法，包括如下步骤，S1、向待消毒污水中加入浓度为5-15mg/L的氯消毒剂，使待消毒污水中的微生物和自由氯的浓度达标；氯消毒剂可使用液氯、次氯酸钠或是二氧化氯，但不限于此。微生物包括大肠菌群，但不限于此。S2、检测污水中的总余氯和可吸收有机卤化物的浓度；总余氯为过程S1后的污水中残留的游离态氯和结合态氯之和，总余氯的检测方法为分光光度法，但不限于此，总余氯的达标浓度为1-3mg/L。AOX的测试方法为微库仑法，但不限于此，可吸收有机卤化物的达标浓度为0.5-1.0mg/L。S201、若总余氯和AOX的浓度达标，则计算CT值，并以CT值作为待消毒污水的日常监控指标；CT值等于氯消毒剂的投加浓度乘以接触时间；S202、若总余氯和AOX的浓度不达标，则投加淬灭剂进行脱卤处理。淬灭剂包括硫代硫酸钠、亚硫酸钠和抗坏血酸，但不限于此。当为硫代硫酸钠时，硫代硫酸钠与氯消毒剂的摩尔比为1:4，当为亚硫酸钠时，亚硫酸钠与氯消毒剂的摩尔比为1:1，当为抗坏血酸时，抗坏血酸与氯消毒剂的摩尔比为1:1，根据自由氯的浓度计算得到所述淬灭剂的投加剂量。

下面通过两个实施例来具体说明。

实施例一、将次氯酸钠作为氯消毒剂加入待消毒的污水中进行消毒，与污水充分混合，有效氯浓度为10mg/L，接触时间30min。病原微生物测试，采用过滤培养的方法进行粪大肠菌群的计数，主要步骤为：对所有实验器具(包括滤器、滤膜、取样瓶及蒸馏水瓶)进行灭菌；在无菌条件下，将水样过滤并将载有微生物的滤膜移至MFC培养基上，有微生物的面朝上，紧密贴合；培养皿倒置培养，于22-26℃的恒温培养箱中培养22-26h；对培养基上蓝色或蓝绿色的菌落进行计数，由此计算出水样中粪大肠菌群数：粪大肠菌群数(CFU/L)＝(滤膜上粪大肠菌群计数值/过滤水样体积)×1000。本例中采用《城镇污水处理厂污染物排放标准》(2002)中的一级A标准，要求粪大肠菌群不高于10³CFU/L，本例中测得的粪大肠菌群数为730-800，小于此限值，由此得出次氯酸钠对病原微生物的灭活达标。自由氯测试：使用分光光度法进行测试，具体地，取10mL水样至测试管中，放入使用哈希自由氯试剂，震荡测试管30s，使用配套分光光度计测试，相同的实验重复三次，取平均值，得自由氯浓度为5.4mg/L，满足《给水排水设计手册》中大于0.5mg/L的标准。

总余氯测试：使用分光光度法测试，具体地，取10mL水样至测试管中，放入使用哈希总氯试剂，震荡测试管并持续反应2min，使用配套分光光度计测试，相同的实验重复三次，，取平均值，得总氯浓度为8.2mg/L，远超过了3mg/L。AOX测试：使用微库仑法测试，具体地，取50mL酸化后水样，氮吹过双活性炭柱；之后将两个活性炭柱放入AOX测试仪测试，二者之和为水样中AOX值，为860μg/L，满足1mg/L的标准。

由于总氯超标，则进行脱卤处理：自由氯浓度为5.4mg/L，计算得到硫代硫酸钠的投加浓度为9.45mg/L，则应投加的9.45mg/L五水硫代硫酸钠。

实施例二，将次氯酸钠作为氯消毒剂加入待消毒的污水中进行消毒，与污水充分混合，有效氯浓度5mg/L，接触时间40min。病原微生物测试，采用过滤培养的方法进行粪大肠菌群的计数，主要步骤为：所有实验器具(包括滤器、滤膜、取样瓶及蒸馏水瓶)灭菌；无菌条件下，将水样过滤并将载有微生物的滤膜移至MFC培养基上，有微生物的面朝上，紧密贴合；培养皿倒置培养，于22-26℃的恒温培养箱中培养22-26h；计数培养基上蓝色或蓝绿色的菌落，由此计算粪大肠菌群数：粪大肠菌群数(CFU/L)＝(滤膜上粪大肠菌群计数值/过滤水样体积)×1000。本例中采用《城镇污水处理厂污染物排放标准》(2002)中的一级A标准，要求粪大肠菌群不高于10³CFU/L，本例中测得的粪大肠菌群数为850-940，小于此限值，由此得出次氯酸钠对病原微生物的灭活达标。自由氯测试：使用分光光度法测试，具体地，取10mL水样至测试管中，放入使用哈希自由氯试剂，震荡测试管30s，使用配套分光光度计测试，相同的实验重复三次，取平均值，得自由氯浓度为1.2mg/L，满足《给水排水设计手册》中大于0.5mg/L的标准。

总余氯测试：使用分光光度法测试，具体地，取10mL水样至测试管中，放入使用哈希总氯试剂，震荡测试管并持续反应2min，使用配套分光光度计测试，相同的实验重复三次，取平均值，得总氯浓度为1.9mg/L，小于2mg/L。AOX测试：使用微库仑法测试，具体地，取50mL酸化后水样，氮吹过双活性炭柱；之后将两个活性炭柱放入AOX测试仪测试，二者之和为水样中AOX值，为330μg/L，满足1mg/L的标准。

由于总余氯和AOX都达标，则进行CT值计算,用于日常控制。CT＝5mg/L×40min＝200mg·min/L，若后续因水量变动引起接触时间发生改变，应根据此CT值对消毒剂投加量进行相应的调节：若接触时间增加，则应相应减少氯消毒剂投加量；若接触时间减小，则应相应增加氯消毒剂投加量，使CT值在200±15mg·min/L的范围内波动。

因本技术领域的技术人员应理解，本发明可以以许多其他具体形式实现而不脱离其本身的精神或范围。尽管已描述了本发明的实施案例，应理解本发明不应限制为这些实施例，本技术领域的技术人员可如所附权利要求书界定的本发明的精神和范围之内做出变化和修改。

Claims (6)

1.一种氯消毒剂投加量的调控方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、向待消毒污水中加入浓度为5-15mg/L的氯消毒剂，使待消毒污水中的微生物和自由氯的浓度达标；

S2、检测污水中的总余氯和可吸收有机卤化物的浓度；所述总余氯为过程S1后的污水中残留的游离态氯和结合态氯之和；

S201、若总余氯和可吸收有机卤化物的浓度达标，则计算CT值，CT值等于氯消毒剂的投加浓度乘以接触时间；

并以CT值作为待消毒污水的日常监控指标：若接触时间增加，则应减少所述氯消毒剂的投加量；若接触时间减小，则应增加所述氯消毒剂的投加量，使CT值的波动范围为±(0-15)mg·min/L；

S202、若总余氯和可吸收有机卤化物的浓度不达标，则投加淬灭剂进行脱卤处理。

2.根据权利要求1所述的氯消毒剂投加量的调控方法，其特征在于，所述氯消毒剂包括液氯、次氯酸钠和二氧化氯。

3.根据权利要求1所述的氯消毒剂投加量的调控方法，其特征在于，所述微生物包括大肠菌群。

4.根据权利要求1所述的氯消毒剂投加量的调控方法，其特征在于，所述总余氯的达标浓度为1-3mg/L，检测方法为分光光度法。

5.根据权利要求1所述的氯消毒剂投加量的调控方法，其特征在于，所述可吸收有机卤化物的达标浓度为0.5-1.0mg/L，测试方法为微库仑法。

6.根据权利要求1所述的氯消毒剂投加量的调控方法，其特征在于，所述淬灭剂包括硫代硫酸钠、亚硫酸钠和抗坏血酸；

当为硫代硫酸钠时，硫代硫酸钠与氯消毒剂的摩尔比为1:4，当为亚硫酸钠时，亚硫酸钠与氯消毒剂的摩尔比为1:1，当为抗坏血酸时，抗坏血酸与氯消毒剂的摩尔比为1:1，根据自由氯的浓度计算得到所述淬灭剂的投加剂量。

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