3.7　消毒

3.7.1　原理与功能

废水消毒的主要方法是向废水投加消毒剂。目前用于废水消毒的消毒剂有液氯、臭氧、次氯酸钠、紫外线等。

就化学法消毒而言，液氯、二氧化氯、氯胺及臭氧作为氧化消毒剂时，其消毒效率顺序为O₃>ClO₂>Cl₂>NH₂Cl；消毒持久性顺序为NH₂Cl>ClO₂>Cl₂>O₃；成本费用顺序为O₃>ClO₂>NH₂Cl>Cl₂。在水处理过程中都会产生各自的副产物，因此对消毒剂的选择应该综合考虑。

从消毒成本、使用方便性及安全性方面来说，氯消毒是较好的方法，但其主要问题是产生三卤甲烷等“三致”有毒副产物；二氧化氯消毒所产生的副产物亚氯酸盐等对人体的危害性较大；氯胺的杀菌效果较差，不宜单独作为饮用水消毒剂使用，但若将其与其他消毒剂结合作用，既可以保证消毒效果，又可减少三卤甲烷的产生，且可延长在配水管网中的作用时间，是可以考虑的一种消毒技术；臭氧消毒具有最强的消毒效果，并且不直接产生三卤甲烷等“三致”副产物，能明显改善水质，是今后发展的方向。这四种消毒剂应用于饮用水消毒和工业废水回用消毒时各有所长，又都有一定的局限性，需要结合实际情况综合考虑来选择最适宜的消毒剂。

消毒方法大体上可分为两类：物理方法和化学方法。物理方法主要有加热、冷冻、辐照、紫外线和微波消毒等方法。化学方法是利用各种化学药剂进行消毒，常用的化学消毒剂有氯及其化合物、各种卤素、臭氧、重金属离子等。

氯价格便宜，消毒可靠又有成熟的经验，是应用最广的消毒剂。近年来，由于发现氯化消毒会产生有机氯化合物，水中病毒对氯化消毒有较大的抗性，因此，采用其他消毒方法引起很大重视。特别是在给水处理中，臭氧被认为是可代替氯的有前途的消毒剂。紫外线适用于小水量、清洁水的消毒。重金属常用于除藻及工业用水消毒。溴和碘及其制剂可用于游泳池水消毒以及军队野战中的临时用水消毒。加热和辐照对污泥消毒较为合适。

此外，影响消毒效果的因素还有水温、pH值、污（废）水水质及消毒剂与水的混合接触方式等。一般说来，温度越高时，同样的消毒剂投加剂量下消毒效果会更好些。而废水水质越复杂对消毒效果的影响越大。特别是当水中含有较高浓度的有机污染物时，这些有机物不仅能消耗消毒剂，并且还能在菌体细胞外壁形成保护膜或隐蔽细菌，阻止其与消毒剂接触，因而造成消毒效果大大下降。废水pH值的变化对采用加氯消毒的效果影响较大，使用中应予以适当的考虑。混合形式与接触方法主要是对以传质控制的消毒过程有较大的影响，例如采用臭氧法消毒时，必须考虑选择有效合理的接触反应设备或装置。

3.7.2　技术与装备

废水经二级处理后，水质已经改善，细菌含量也大幅减少，但细菌的绝对数量仍很可观，并存在有病原菌的可能。因此，在排放水体前或回用前应进行消毒处理。消毒是杀灭废水中病原微生物的工艺过程。废水消毒应连续运行，特别是在城市水源地的上游、旅游区，夏季或流行病流行季节，回用之前应严格连续消毒。非上述情况，在经过卫生防疫部门的同意后，也可考虑采用间歇消毒或酌减消毒剂的投加量。

（1）消毒控制与规定

控制消毒效果最主要的因素是消毒剂的投加量和反应接触时间。对某种废水进行消毒处理时，加入较大剂量的消毒剂无疑将得到更好的消毒效果，但这样也必然造成运行费用增加。因此，需要选择确定一个适宜的投药量，以达到既能满足消毒灭菌的指标要求，同时又保证较低的运行费用。在有条件的情况下，可以通过试验的方法来确定消毒剂的投加量。但在大多数情况下，一般是根据经验数据来确定消毒剂的投加量和反应接触时间。到工程投入运行后，还可以通过控制投药量的增加或减少对设计参数进行实际修正。

废水中病原微生物的含量比非病原微生物的含量少得多，而且做常规直接检查病原微生物又较困难，所以要选择有代表性的指示生物作为控制指标。通常用大肠菌群数作为指标。大肠菌群一般包括大肠埃希杆菌、产气杆菌、枸橼酸盐杆菌和副大肠杆菌。大肠埃希杆菌有时也称为普通大肠杆菌或大肠杆菌，它是人和温血动物肠道中的寄生细菌。在人粪便中大肠菌群数量最多，又易于鉴别，其抗氯消毒性大于伤寒和痢疾杆菌，所以用它来作指示指标是合适的。根据规定，我国相关测定标准如下。

①我国《生活饮用水卫生标准》（GB 5749—2006）规定，生活饮用水要求达到：大肠菌群数不得检出。

②对于医院污水，经处理与消毒后要求应达到下列标准：a.连续三次各取样500mL进行检验，不得检出肠道致病菌和结核杆菌；b.总大肠菌群数不得大于500个/L。

③对于采用氯化法消毒的要求：

1）综合医院污水及含肠道致病菌污水，接触时间不少于1h，总余氯量为4～5mg/L；

2）含结核杆菌污水，接触时间不少于1.5h，总余氯量为6～8mg/L。

④根据《污水综合排放标准》（GB 8978—1996）中所含的部分行业污染物最高允许排放浓度的规定，兽医院及医疗机构含病原体污水一级、二级、三级限值分别为500个/L、1000个/L、5000个/L，传染病结核病医院污水一级、二级、三级限值分别为100个/L、500个/L、1000个/L。

⑤《农田灌溉水质标准》（GB 5084—2005）中规定：粪大肠杆菌群数≤4000个/100mL；蛔虫卵数≤2个/L。

⑥《生活杂用水水质标准》（CJ/T 48—1999）中规定：总大肠菌群不得超过3个/L；管网末端游离氯不得小于0.2mg/L。

⑦《钢铁工业废水治理及回用工程技术规范》（HJ 2019—2012）中规定：细菌总数不得超过1000个/L。

（2）消毒方法与设备

①加氯设备　加氯消毒是到目前为止使用最多的水处理消毒方法。这主要是由于工业产品瓶装液氯来源可靠，加氯消毒的一次性设备投资和运行费用也都比较低，而消毒效果也比较稳定，且有成熟的设计经验，所以在以往的工程中较多地被采用。但是氯气是一种有毒气体，因此在运输和储存中都必须谨慎小心，特别是在人口稠密的城市地区，绝对不允许发生意外泄漏事故。加氯间的设计要做到结构坚固、防冻保温和安装排风装置，同时加氯间内还要备有检修工具和抢救设备。液氯瓶的运输储存和加氯间的设计还有其他许多方面的规定，设计与使用中必须按标准规范要求执行。

目前国内使用的加氯机种类较多。图3-23为ZJ型转子加氯机示意图。来自氯瓶的氯气首先进入旋风分离器，再通过弹簧膜阀和控制阀进入转子流量计和中转玻璃罩，于是经水射器与压力水混合，溶解于水内被输送至加氯点。

图3-23中各部分的作用如下。

1）旋风分离器用于分离氯气中可能有的一些悬浮杂质。可定期打开分离器下部旋塞将杂质予以排出。

2）弹簧膜阀的作用为：当氯瓶中压力小于98066.5kPa（1kgf/cm²）时，此阀即自动关闭，以满足制造厂要求氯瓶内氯气应有一定剩余压力，不允许被抽吸成真空的安全要求。

3）控制阀及转子流量计用于控制和测定加氯量。

4）中转玻璃罩起着观察加氯机工作情况的作用。此外，还起稳定加氯量、防止压力水倒流和当水源中断时，破坏罩内真空的作用。

5）平衡水箱可补充和稳定中转玻璃罩内的水量，当水流中断时使中转玻璃罩破坏真空。

6）水射器除从中转玻璃罩内抽吸所需的氯，并使之与水混合、溶解于水（进行投加）外，还起使玻璃罩内保持负压状态的作用。

②臭氧消毒处理设备　臭氧消毒一般适用于对出水水质要求较高的消毒处理工艺。臭氧消毒工艺之前一般需经过二级处理及沉淀过滤。例如在一些回用于生产的处理出水的消毒、游泳池循环水的处理及医院污水处理等工程中，臭氧消毒经常成为优先考虑的工艺。对于工业水回用处理来说，臭氧处理不仅能够消毒，同时还能达到脱色和进一步氧化去除有机物的效果。

臭氧用于废水消毒处理时的接触装置，目前多采用微孔钛板布气的气泡反应塔，接触时间一般为20～30min。另外也有采用机械式涡轮注入器或固定混合器的。使用涡轮注入器的接触时间一般为10～12min。

③次氯酸钠发生器　在一些处理水量较小的工程中，有时可以采用投加漂白粉（次氯酸钙）或漂白精（次氯酸钙）的方法。目前还有利用漂白精生产的片剂产品用于小型医院污水的消毒处理，特点是简便易行；但人工操作强度较大，消毒效果不易保持稳定。而采用次氯酸钠发生器可以达到设备化连续运行，同时也能实现自动计量投配，因而使处理效果稳定。其缺点是药耗、电耗造成的运行成本偏高及设备易被腐蚀。国产次氯酸钠发生器的一般性能见表3-13。图3-24为次氯酸钠法处理医院污水流程示意。

④二氧化氯发生器　二氧化氯消毒也是氯消毒法中的一种，但它又与通常的氯消毒法有不同之处：二氧化氯一般只起氧化作用，不起氯化作用，因此，它与水中杂质形成的三氯甲烷等要比氯消毒少得多。二氧化氯也不与氨起作用，在pH=6～10范围内的杀菌效率几乎不受pH值的影响。二氧化氯的消毒能力次于臭氧而高于氯。与臭氧相比，其优越之处在于它有剩余消毒效果，但无氯臭味。通常条件下二氧化氯也不能储存，一般只能现场制作现场使用。近年来二氧化氯消毒在水处理工程领域有所发展，国内也有了一些定型设备产品可供工程设计选用。表3-14列出了国产二氧化氯发生器的一般性能。

3.7.3　技术参数与应用

①常用消毒剂的应用与优缺点比较见表3-15。

②几种消毒方法的比较见表3-16。

③几种常用氧化剂的氧化还原电位见表3-17，几种常用消毒剂的CT值（C为消毒剂在水中的浓度，mg/L；T为接触时间，min）见表3-18。

④ZJ-1、ZJ-2型转子加氯机规格与性能见表3-19。

⑤臭氧发生器型号及特性见表3-20。