沈曉南， 王福浩， 謝經(jīng)良， 韓啟濤， 宋君英， 王冬仁
（青島市海泊河污水處理廠，山東青島266021 ） 摘 要： 通過小試、中試，研究了ClO2對(duì)污水廠二級(jí)出水消毒、脫色、絮凝的影響，得出消毒脫色的最佳濃度及接觸時(shí)間，并利用其微絮凝作用，在投加絮凝 劑PAC之前投加ClO2，可有效地去除COD。
關(guān)鍵詞： 二氧化氯； 脫色； 消毒； 污水回用
中圖分類號(hào)：TU991.25 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C 文章編號(hào) ：1000-4602(2000)09-0053-03 青島市海泊河污水處理廠運(yùn)行至今已滿5年了。該廠采用AB工藝處理城市污水，處理量為(8～12)×104 m3/d。在建廠的同時(shí)配套建設(shè)3000m3/d回用水裝置，供沖廁、綠化等用，替代自來水。其工藝為二級(jí)出水→氯氣消毒、脫色→纖維球過濾→回用。后因二 級(jí)出水水質(zhì)不穩(wěn)定，懸浮物過高堵塞過濾器，將回用水工藝改造成二級(jí)出水→絮凝混合→斜 板沉淀→氯氣消毒、脫色→纖維球過濾→回用，使回用水質(zhì)量大大提高，擴(kuò)大了使用范圍， 可供冷卻、洗滌等用。由于氯氣瓶在使用中多次發(fā)生泄漏，影響安全生產(chǎn)，必須尋找一種新型安全的消毒、脫色替代設(shè)備。經(jīng)考察，決定采用山東工業(yè)大學(xué)華特公司研制的二氧化氯發(fā) 生器進(jìn)行小試和中試。 1 二氧化氯的特點(diǎn) ?、?強(qiáng)氧化性。二氧化氯在水處理過程中能氧化多種有機(jī)污染物，不產(chǎn)生致癌的有機(jī)氯代物 。
② 廣譜殺菌消毒效果。二氧化氯對(duì)經(jīng)水傳播的病原微生物，包括病菌、芽孢以及水中異養(yǎng)菌、硫酸鹽菌及真菌等具有很好的殺滅作用，有效pH值范圍為3～9。
?、?脫色作用。主要是氧化破壞染料的發(fā)色基團(tuán)和助色基團(tuán)達(dá)到脫色效果，但其脫色具有很大的選擇性，對(duì)易氧化的親水性染料有良好的脫色效果，而對(duì)疏水性染料脫色效果就差些。
④ 除臭作用。惡臭氣味來自硫醇、硫醚和其他無機(jī)硫化物以及仲胺和叔胺類物質(zhì)，二氧化氯可快速有效地氧化破壞這類霉臭物質(zhì)，迅速消除水體及空氣中的臭味。
?、?微絮凝作用。在污水處理中加入適量的二氧化氯，可產(chǎn)生絮狀物，提高 絮凝劑的絮凝作用。 2 試驗(yàn)方法 試驗(yàn)采用的二氧化氯發(fā)生器就地產(chǎn)生藥劑，且負(fù)壓運(yùn)行，一旦發(fā)生故障即自動(dòng)停止加藥反應(yīng)，比較安全。
試驗(yàn)采用的水質(zhì)分析方法：①色度測(cè)定方法為GB 11903—89鉑鈷比色法；②濁度測(cè)定方法參 照 GB 13200—91用濁度儀測(cè)定；③pH測(cè)定參照GB 6920—86；④CODCr測(cè)定參照GB11914 —89。
生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)參照CJ251—89，詳見表1。 表1 生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)| 項(xiàng)目 | 廁所便器沖洗,城市綠化 | 洗車,掃除 | | 濁度(NTU) | 10 | 5 | | 色度(倍) | 30 | 30 | | PH值 | 6.5-9.0 | 6.5-9.0 | | CODcr(mg/L) | 50 | 50 | | 總大腸菌群（個(gè)/L） | 3 | 3 | 3 試驗(yàn)及討論 3?1 小試
① 投藥濃度、時(shí)間對(duì)色度的影響取二級(jí)出水水樣3000mL，pH＝7.5，藥劑用H908二氧化氯發(fā)生器制備ClO2水溶液。色度變化與投藥濃度(有效氯濃度)及反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系如表2。
從表2數(shù)據(jù)可看出：隨投加濃度的增大將增加藥劑的成本，延長脫色反應(yīng)時(shí)間將增加土建費(fèi)用。綜合考慮兩方面因素，若色度在25倍時(shí)，最佳投藥濃度為20 mg/L，反應(yīng)時(shí)間為20 min。 表2 投藥濃度及反應(yīng)時(shí)間對(duì)色度的影響ClO2濃度
（mg/L） | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 | 35 | 40 | 45 | 50 | | 時(shí)間(min） | 色度（倍） | | 0 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | | 10 | 35 | 35 | 30 | 230 | 30 | 30 | | | | | | 20 | 35 | 35 | 30 | 25 | 25 | 25 | | | | | | 30 | 35 | 35 | 30 | 25 | 25 | 25 | | | | | | 60 | 35 | 35 | 30 | 25 | 25 | 20 | 25 | | | | | 2×60 | 35 | 35 | 30 | 25 | 25 | 20 | 20 | 25 | | | | 5×60 | 35 | 35 | 30 | 25 | 20 | 15 | 15 | 20 | | | | 15×60 | 35 | 35 | 30 | 25 | 20 | 10 | 10 | 10 | | | ② 二級(jí)出水直接投加ClO2對(duì)水質(zhì)的影響取二級(jí)出水水樣500mL，加不同濃度ClO2，30min后測(cè)試結(jié)果見表3。
原水呈微紅色，ClO2投加量增大到10～20mg/L時(shí)，逐漸呈現(xiàn)黃綠色。從表3數(shù)據(jù)可看出，隨ClO2投加量增大色度減小，而濁度增大，CODCr先成倍增加，ClO2加到20mg/L時(shí)又開始減小。 表3 30min不同濃度ClO2對(duì)水質(zhì)| ClO2(mg/L) | 色度（倍） | 濁度（NTU） | CODcr(mg/L) | | 0 | 40 | 4.44 | 75.07 | | 5 | 35 | 3.51 | 101.18 | | 10 | 35 | 3.48 | 127.30 | | 20 | 30 | 4.39 | 60.02 | | 30 | 20 | 5.32 | 48.96 | | 40 | 20 | 4.95 | 39.17 | | 50 | 20 | 4.72 | 16.53 | | 原水樣 | 40 | 4.2 | 68.54 | ③ 消毒殺菌試驗(yàn)
采用稀釋倍數(shù)法對(duì)加二氧化氯前后回用水中的細(xì)菌總數(shù)變化進(jìn)行測(cè)定，原水細(xì)菌總數(shù)為1.58×103個(gè)/mL，投加二氧化氯(有效氯為10mg/L)接觸20min后檢測(cè)細(xì)菌總數(shù)為37個(gè)/mL，去除率為97.6%。低于國家自來水標(biāo)準(zhǔn)100個(gè)/mL。
3.2 中試
分別用A、B、C、D表示的回用工藝流程如圖1，測(cè)試結(jié)果見表4。 表4 中試試試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果| 投加濃度（mg/L) | 日期 | 余氯（mg/L) | 色度（倍） | COD（mg/l) | 電導(dǎo)率（μs/cm） | 濁度（NTU） | | A | B | C | D | A | B | C | D | A | B | C | D | A | B | C | D | A | B | C | D | | 10 | 7月21日 | 0 | 0 | 0.1 | 0.1 | 60 | 60 | 28 | 25 | 8.4 | 25.2 | 26.9 | 30.2 | | | | | | | | | | 7月22日 | 0 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 55 | 40 | 40 | 28 | 38 | 28.6 | 26.9 | 25.9 | | | | | | | | | | 7月23日 | 0 | 0 | 0.7 | 0.6 | 55 | 50 | 30 | 28 | 29.6 | 29.6 | 29.6 | 29.6 | 1550 | 1500 | 1450 | 1450 | 12.89 | 5.78 | 22.8 | 5.65 | | 7月24日 | 0 | 0 | 0.7 | 0.7 | 50 | 45 | 30 | 25 | 25.4 | 25.7 | 21.2 | 20.1 | | | | | | | | | | 7月27日 | 0 | 0 | 0.6 | 0.6 | 50 | 40 | 25 | 25 | 18.1 | 14.8 | 14.5 | 16.5 | 1650 | 1900 | 1750 | 1450 | 9.20 | 19.2 | 19.9 | 4.61 | | 7月28日 | 0 | 0 | 0.1 | 0.1 | 50 | 45 | 30 | 30 | 25.4 | 25.2 | 23.3 | 23.1 | 1550 | 1600 | 1750 | 1750 | 10.96 | 10.34 | 15.53 | 9.65 | | 5 | 9月5日 | 0 | 0.2 | 0.2 | 0.4 | 50 | 45 | 40 | 35 | 39.1 | 31.6 | 31.6 | 37.6 | | | | | | | | | | 9月6日 | 0 | 0 | 1 | 1 | 45 | 60 | 35 | 30 | 24.5 | 24.7 | 24.7 | 24.5 | | | | | | | | | | 9月7日 | 0 | 0 | 1 | 0.4 | 60 | 45 | 35 | 35 | | 36.8 | 32.6 | 35.1 | | | | | | | | | | 9月8日 | 0 | 0 | 1 | 0.5 | | 50 | 35 | 30 | 43.5 | 42.6 | 38.7 | 32.6 | | | | | | | | | | 20 | 9月12日 | 0 | 0 | 1 | 0.3 | 50 | 50 | 30 | 10 | 38.7 | 34.2 | 34.1 | 25.6 | | | | | | | | | | 9月13日 | 0 | 0 | 1 | 1 | 70 | 50 | 30 | 20 | 42.1 | 41.7 | 37.4 | 34.2 | | | | | | | | | | 9月14日 | 0 | 0 | 1 | 1 | 50 | 45 | 30 | 25 | 29.7 | 22.6 | 25.7 | 21.1 | 1650 | | 1600 | 1550 | 5.92 | | 20.0 | 7.57 | | 9月15日 | 0 | 0 | 1 | 1 | 50 | 45 | 30 | 25 | 42.5 | 38.7 | 37.5 | 28.4 | | | | | | | | | | 9月16日 | 0 | 0 | 1 | 1 | 50 | 45 | 35 | 30 | 45.5 | 44.5 | 38.9 | 37.2 | | | | | | | | |  3.3 改變二氧化氯投加點(diǎn)試驗(yàn)
在小試和中試過程中，發(fā)現(xiàn)往回用水中加ClO2出現(xiàn)微絮凝現(xiàn)象，遂做了改變加藥點(diǎn)位置的小試(取同一水樣)，其結(jié)果見表5、6。
改變投加點(diǎn)的小試說明，投加ClO2與絮凝劑的先后順序?qū)λ|(zhì)有很大影響。先加絮凝劑，后加ClO2，水中絮狀體增加，CODCr增大，濁度和色度也略有增加；而先加ClO2后加絮凝劑，ClO2的微絮凝作用可起到助凝效果，與絮凝劑共同發(fā)揮作用，處理水的水質(zhì)明顯好轉(zhuǎn)。 表5 先加絮凝劑PAC后加ClO2的水質(zhì)情況| PAC+ClO2（mg/L） | PH | 濁度3.03（45NTU） | 色度（倍） | CODcr(mg/L) | | 10+10 | 6.0 | 3.03 | 45 | 120.58 | | 20+10 | 6.0 | 2.34 | 40 | 114.24 | | 30+10 | 6.0 | 2.15 | 35 | 98.32 | | 10+20 | 5.0 | 2.34 | 30 | 107.42 | | 20+20 | 5.0 | 1.90 | 25 | 87.36 | | 30+20 | 5.0 | 1.96 | 20 | 66.41 | | 10+30 | | 2.28 | 20 | 94.08 | | 20+30 | | 1.90 | 15 | 82.17 | | 30+30 | | 1.87 | 15 | 60.26 | | 原水 | 7.5 | 5.77 | 55 | 70.56 | 表6 先加ClO2后加絮凝劑PAC的水質(zhì)情況| PAC+ClO2（mg/L） | PH | 濁度3.03（45NTU） | 色度（倍） | CODcr(mg/L) | | 10+10 | 6.0 | 2.95 | 45 | 80.64 | | 10+20 | 6.0 | 2.72 | 40 | 67.2 | | 10+30 | 6.0 | 2.05 | 40 | 50.4 | | 20+10 | 5.0 | 2.71 | 25 | 74.08 | | 20+20 | 5.0 | 2.18 | 25 | 63.84 | | 20+30 | 5.0 | 2.20 | 25 | 47.04 | | 30+10 | ＜3 | 2.94 | 15 | 56.8 | | 30+20 | ＜3 | 2.71 | 15 | 53.76 | | 30+30 | ＜3 | 1.94 | 15 | 43.68 | | 原水 | 7.5 | 5.77 | 55 | 70.56 | 3.4 數(shù)據(jù)分析
通過小試及中試試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，在回用水的處理流程中投加二氧化氯，有效氯保持在5～15 mg/L即可滿足脫色和消毒要求。最佳投加點(diǎn)應(yīng)選在絮凝之前，去除COD的效果顯著。 4 成本分析及建議 ?、?成本分析
以華特H908—2000型二氧化氯發(fā)生器為例，NaClO3按7.7元/kg計(jì)，HCl按0.8元/kg計(jì)，發(fā)生器產(chǎn)生有效氯成本為6.5元/kg，回用水投藥量按5～15mg/L計(jì)，處理回用水成本為0.033～0.098元/m3。
② 與加氯消毒、脫色的成本比較
原工藝加氯量按10mg/L計(jì)，處理回用水成本為0.028元/m3，現(xiàn)加二氧化氯量按10mg/L，處理回用水成本為0.065 元/m3，其處理成本增加0.037元/m3。
?、?建議
回用水選擇脫色、消毒劑時(shí)，應(yīng)首先考慮操作裝置的安全性，其次考慮經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性，故而建議：
a.采用二氧化氯發(fā)生器作為脫色、消毒裝置，其操作使用安全；二氧化氯用作水處理藥劑可大量減少致癌有機(jī)氯代物產(chǎn)生。
b.采用二氧化氯投加點(diǎn)最好選在加絮凝劑之前，利用其微絮作用去除大量的COD。
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收稿日期：2000-04-21 | 
