市政水处理消毒工艺之电解食盐水制备次氯酸钠消毒技术的研究比对分析.pdf
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1、中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期:2023 年 12 月 26 日 作者简介:张博(1988),男,陕西人,硕士学位,中级工程师,2015 年毕业于澳大利亚昆士兰科技大学,工程管理专业,现工作于中机中联工程有限公司,从事市政领域水处理的设计及设备研究工作。-50-市政水处理消毒工艺之电解食盐水制备次氯酸钠消毒技术的研究比对分析 张 博 中机中联工程有限公司,重庆 400000 摘要:摘要:市政污水的消毒技术是水处理的重要环节,常用的消毒技术也分很多种类,消毒技术也随着科学技术发展而更新,其中,最先进的是采用电解法生产的次氯酸钠消毒法,本文对电解食盐水制备次氯酸钠发生系统消毒技术和紫外线消
2、毒技术,臭氧消毒技术,二氧化氯消毒技术,在消毒原理,副产物,原料供应,运营成本等方面的综合比较,得到电解食盐水制备次氯酸钠消毒技术有较强的技术优势和广阔的应用前景。关键词:关键词:电解食盐水次氯酸钠;紫外线消毒;臭氧消毒;二氧化氯消毒;比对 中图分类号:中图分类号:TV213.4 0 引言 随着我国目前城镇化的提速,城市用水问题的日益加剧,我国水资源严重短缺城市已达 14 个,多地面临生活用水供应紧张,推行中水回用已迫在眉睫,中水回用可以很大程度缓解城市用水压力-污水处理厂出来的中水可以用于绿化景观用水,还可以用来洗车,冲厕所,而市政污水处理厂的作用就是除去水中的有机质和磷、氮等物质,避免因排
3、放而造成水体富营养化,其尾水中往往还含有大量的大肠杆菌等,若不进一步处理而直接利用则会对公共卫生安全造成严重威胁。因此国家已经将尾水的消毒和大肠杆菌群数指标纳入污水处理厂的设计建设标准中,如国家对城市污水排放标准(GB18918-2002)一级标准 A 中,粪大肠菌群数要求上限如下:粪大肠菌群数 1000(个/L)。目前,在城市供水系统中,常用的消毒方法主要有物理、化学消毒两种。物理消毒法主要是通过辐照、冷冻、加热等方法来破坏微生物的 RNA,实现对微生物 RNA 的消毒和消毒,在城市中主要采用紫外线消毒法等物理消毒方法。化学消毒是指借助消毒剂的强氧化性,对微生物进行损伤,从而实现消毒,当前在
4、市政水处理中主要采用臭氧消毒、二氧化氯消毒、液氯消毒及次氯酸钠消毒等化学消毒方法。目前,在城市给水处理的消毒工艺中,主要采用了紫外线消毒、臭氧消毒、次氯酸钠消毒等方法1。本文通过对城市供水系统中常见的几种杀菌方法的原理、优缺点、运行费用等方面的综合比较,探讨了采用电解法生产次氯酸钠消毒工艺的可行性2。1 次氯酸钠溶液杀菌系统工作过程 1.1 构造及原理 电解食盐水生产次氯酸钠目前已经很成熟,由溶盐罐,盐水投加站,冷水机组,电解柜,整流柜,带传感器的脱气储存罐和气体报警器系统等组成,其反应过程为,饱和食盐水经过盐水投加站进入电解柜再与软水以一定的配比溶合,稀释了的盐水经过整流柜出来的电流电解成为
5、氢气与次氯酸钠,混合物则进入脱气储存罐,脱气风机再将氢气稀释到安全值内再外排,次氯酸钠溶液则通过投加泵直接泵送至各个投加点3。1.2 消毒原理 采用电解法制取次氯酸钠,其基本原理是:在一定的槽压下,氯化钠溶液与电解液进行电化学反应,而生成次氯酸钠溶液,其生成过程如下:电极反应:阳极:2Cl-Cl2+2e;阴极:2H2O+2eH2+2OH-总反应:2NaCl+H2OH2+NaClO 电解法生产次氯酸钠的关键步骤是水解生成次氯酸,而次氯酸又会被分解生成新的生态氧,该氧的氧化能力很强,可以将细菌及病毒表面的蛋白降解,从而达到杀灭病原微生物的目的。另外,次氯酸生成的氯离子可以改变病毒颗粒及细菌的渗透压
6、力,从而导中国科技期刊数据库 工业 A-51-致细胞死亡4。在杀菌的过程中,次氯酸不仅对病毒的外壳,细胞壁起到了杀菌的作用。由于次氯酸的分子很小,不带电荷,所以它也能渗入到细菌和病毒中,与其体内的蛋白、酶、核酸等有机大分子进行氧化,从而达到杀灭病原微生物的目的5。2 常见水处理消毒技术的综合比对 2.1 性能对比 2.1.1 紫外线消毒 紫外线按照波长分为 A、B、C、D 四种波段,污水处理领域的消毒主要采用 C 波段紫外线,污水的紫外线消毒,是一种光化学效应。一般微生物的核酸分子吸收光谱的范围是 240nm 到 280nm,对波长 260nm 的紫外线有最大吸收,低压紫外线消毒灯产生的光波长
7、中心辐射刚好是 253.7nm,与之符合,利用此波长的紫外线破坏微生物的脱氧核糖核酸和核糖核酸的结构,使生长性和再生性细胞死亡,从而起到消毒杀菌作用。其设备体积小、维护工作量小、投资低、无化学药品、不在水中引进杂质,但是紫外线消毒需要一定的照射时间,对于大流量水处理可能需要较长的反应长度,导致占地面积较大6。虽然紫外线消毒对大多数病原体有较好的灭活效果,但对于某些耐受性强的微生物,如隐孢子虫和贾第虫,可能需要更高的紫外线剂量才能达到理想的灭活效果。同时,紫外线对微生物的光活化效应也存在一定的限制,仅在照射过程中起到了一定的作用,而当水从灭菌装置流出时,极易造成二次污染,导致紫外线消毒杀菌效果不
8、能长期保证。由于废水中含有大量的悬浮颗粒和较低的水质,所以在处理尾水中时,只能通过吸收紫外光来杀灭微生物,由于悬浮固体的存在可以庇护微生物使其免受紫外线辐照,消毒效果不能保证,所以紫外线消毒只适应于源生水稳定性好且无二次污染的水体7。2.1.2 臭氧消毒 臭氧作为一种氧的同素异构体,其极具氧化性,能够将细菌内的葡萄糖氧化降解,从而杀死细胞;还能直接对细菌、病毒进行攻击,破坏它们的细胞壁,DNA,RNA 等,让其无法正常代谢,从而导致它们的死亡;同时,臭氧也能穿透被膜,入侵胞膜中的脂蛋白、脂多糖等物质,导致菌体变形、溶解、死亡。因此,臭氧消毒不仅可以杀灭藻类、杀灭细菌,而且可以杀灭一些活性很高的
9、细菌,如芽疱、病毒等8。但臭氧氧化能力强、稳定性差,不易储存,需现场生产,用臭氧发生器生产。然后将其送入封闭的接触槽中,与废水发生接触反应,经过沉淀的废气从接触槽中流出,进入臭氧分解塔,最终将其氧化为氧排放到空气中,其耗电量也是很大的一笔开支,而且使用寿命比较短,只有一年左右,同时为了使尾水中保持一定的余氯量,还需设置一套诸如次氯酸盐等辅助加药消毒系统,以上配置使其生产设备复杂且成本高昂,也大量增加后期的维护工作9。2.1.3 二氧化氯杀菌装置 其产生的 ClO2消毒剂将微生物的氨基酸链断裂达到杀菌效果是一种强氧化剂,消毒效果与氯气相当,产生的氢氧自由基可以有效去除水中的色、嗅、味,二氧化氯消
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