三氯異氰尿酸對污水處理廠出水消毒效果的研究

吳杰仁

摘 要 三氯異氰尿酸是一種氧化型消毒劑，貯存穩(wěn)定，使用方便，溶解性好，具有高效、廣譜、較為安全的消毒作用，對細(xì)菌、病毒、真菌、芽孢等都有殺滅作用，本文淺析三氯異氰尿酸對污水處理廠出水的殺菌消毒機(jī)理，并通過研究三氯異氰尿酸不同的投加量對等體積的污水處理廠出水糞大腸菌群指標(biāo)殺滅效果的影響，探討最佳三氯異氰尿酸的投加濃度。

關(guān)鍵詞 三氯異氰尿酸 次氯酸 糞大腸菌群 殺菌消毒

根據(jù)城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB18918-2002）的要求，對排水中糞大腸菌群的控制十分嚴(yán)格，一級B標(biāo)準(zhǔn)糞大腸菌群需控制在104個(gè)/L以下，一級A標(biāo)準(zhǔn)糞大腸菌群需控制在103個(gè)/L以下，才能達(dá)標(biāo)排放。生活污水經(jīng)過污水處理廠活性污泥法二級處理后，雖然生化需氧量、氨氮、總磷等污染物已經(jīng)得到很好處理，可以達(dá)標(biāo)排放，但糞大腸菌群等生物指標(biāo)仍然很高。因此，污水處理廠出水必須經(jīng)過殺菌消毒處理才能排放到受納水體。

目前我國污水處理廠出水普遍采用氯消毒方法，氯消毒方法具有消毒效果穩(wěn)定，成本較低等優(yōu)點(diǎn)。而與二氧化氯、液氯等氯消毒方法相比，用三氯異氰尿酸水解產(chǎn)生次氯酸的消毒方法值得關(guān)注。因?yàn)槿犬惽枘蛩崛苡谒髸l(fā)生水解，能產(chǎn)生起殺菌消毒效果的次氯酸，次氯酸具有極強(qiáng)的殺菌效果，成本相對低廉和安全，是一種理想的水消毒方法。

1 三氯異氰尿酸對污水處理廠出水的殺菌消毒機(jī)理

三氯異氰尿酸對污水處理廠出水殺菌消毒機(jī)理大致有如下三種作用方式：（1）三氯異氰尿酸水解產(chǎn)生次氯酸，次氯酸再進(jìn)一步分解形成新生態(tài)氧，新生態(tài)氧的極強(qiáng)氧化性使水中糞大腸桿菌等細(xì)菌上的蛋白質(zhì)變性，從而致死細(xì)菌；（2）次氯酸分子小、不帶電荷，在與細(xì)菌作用的過程中，可滲透入菌體內(nèi)，與菌體蛋白質(zhì)、核酸等有機(jī)高分子發(fā)生氧化反應(yīng)，從而殺死細(xì)菌；（3）三氯異氰尿酸水解產(chǎn)生出的氯離子還能顯著改變細(xì)菌和病毒體的滲透壓，使其細(xì)胞喪失活性而死亡。

2 試驗(yàn)材料和儀器

某污水處理廠二級處理未消毒出水樣、三氯異氰尿酸、容量瓶、等體積反應(yīng)容器若干個(gè)、電子天平、水中糞大腸菌群測定方法（濾膜法）所需的培養(yǎng)基和儀器設(shè)備[1]

3 試驗(yàn)方法

（1）用電子天平稱取三氯異氰尿酸0.50g到1L容量瓶中，配置500mg/L的三氯異氰尿酸溶液①；（2）準(zhǔn)備6份1L污水處理廠二級處理未消毒出水樣，分別向出水樣中移取1mL、2mL、4mL、6mL、8mL、10mL配置好的三氯異氰尿酸溶液①，配置成濃度分別為0.5mg/L、1.0mg/L、2.0mg/L、3.0mg/L、4.0mg/L、5.0mg/L的三氯異氰尿酸反應(yīng)液，充分?jǐn)嚢瑁o置5分鐘后檢測水中糞大腸菌群的數(shù)量。

4 試驗(yàn)分析

由表格數(shù)據(jù)可以看到，污水處理廠出水樣初始的糞大腸菌群指標(biāo)的檢測數(shù)值為162000個(gè)/L，經(jīng)過投加不同體積的三氯異氰尿酸溶液①形成不同濃度的反應(yīng)液后，出水樣的消毒殺菌效果明顯。由上述數(shù)據(jù)可觀察到，當(dāng)反應(yīng)液濃度為0.5mg/L時(shí)，糞大腸菌群指標(biāo)降幅明顯，剩存的糞大腸菌群數(shù)為11200個(gè)/L；當(dāng)反應(yīng)液濃度為1.0mg/L時(shí)，該濃度下的反應(yīng)液已經(jīng)顯示出很好的殺菌消毒效果，剩存的糞大腸菌群數(shù)為5600個(gè)/L；當(dāng)反應(yīng)液濃度為2mg/L時(shí)，糞大腸菌群指標(biāo)降幅顯著，糞大腸菌群已經(jīng)降到了1300個(gè)/L；當(dāng)反應(yīng)液濃度為3mg/L時(shí)，糞大腸菌群指標(biāo)已經(jīng)很低，僅為100個(gè)/L，該濃度下的反應(yīng)液顯示出優(yōu)良的殺菌消毒效果；當(dāng)反應(yīng)液濃度為4mg/L以上時(shí)，反應(yīng)液中已經(jīng)檢測不到糞大腸菌群數(shù)，反映出該濃度下的反應(yīng)液殺菌消毒效果已經(jīng)非常優(yōu)秀。

5 結(jié)論與建議

5.1結(jié)論

（1）三氯異氰尿酸殺菌性能優(yōu)異，是一種廣譜、高效的殺菌劑，在城鎮(zhèn)污水處理廠出水處理中能在較低濃度下有效殺滅水中的糞大腸菌群，顯示出強(qiáng)大的殺菌消毒的效果，在一定的實(shí)驗(yàn)條件下，可以滿足關(guān)于糞大腸菌群指標(biāo)在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中的要求；

（2）當(dāng)反應(yīng)液中三氯異氰尿酸的質(zhì)量濃度為0.5mg/L時(shí)，出水樣中的糞大腸菌群的殺滅效果明顯，該濃度下的反應(yīng)液已經(jīng)能有效地殺滅水中的糞大腸菌群；

（3）當(dāng)反應(yīng)液中三氯異氰尿酸的質(zhì)量濃度為1.0mg/L時(shí)，出水樣中的糞大腸菌群的殺滅效果突出，該濃度反應(yīng)液中的糞大腸菌群指標(biāo)已經(jīng)符合《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級B的排放要求；

（4）當(dāng)反應(yīng)液中三氯異氰尿酸的質(zhì)量濃度達(dá)到2mg/L時(shí)，出水樣中的糞大腸菌群的殺滅效果良好，該濃度反應(yīng)液中的糞大腸菌群指標(biāo)已經(jīng)超過《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級B的排放要求，接近該標(biāo)準(zhǔn)中一級A的排放要求；

（5）當(dāng)反應(yīng)液中三氯異氰尿酸的質(zhì)量濃度達(dá)到3mg/L時(shí)，出水樣中的糞大腸菌群的殺滅效果已經(jīng)很優(yōu)良，該濃度反應(yīng)液中的糞大腸菌群指標(biāo)已經(jīng)符合《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級A排放要求，可以將經(jīng)過該濃度處理的污水處理廠出水排放到受納水體；

（6）當(dāng)反應(yīng)液中三氯異氰尿酸的質(zhì)量濃度達(dá)到4mg/L以上時(shí)，出水樣中的糞大腸菌群的殺滅效果已經(jīng)十分優(yōu)秀，糞大腸菌群指標(biāo)已經(jīng)未能檢測出來，可以達(dá)到《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749-2006）關(guān)于微生物指標(biāo)的要求；

5.2 建議

（1）上述結(jié)果數(shù)據(jù)和結(jié)論是在一定的實(shí)驗(yàn)條件下得出，在實(shí)際污水處理工程應(yīng)用上，還要充分考慮流體流速，攪拌強(qiáng)度，藥劑純度，溶解度，接觸反應(yīng)時(shí)間等因素對處理效果的影響，通過對該些因素的探討，才能在實(shí)際應(yīng)用中準(zhǔn)確找到最佳消毒殺菌效果的三氯異氰尿酸溶液濃度；

（2）三氯異氰尿酸在水解過程中除了產(chǎn)生起殺菌消毒功能的次氯酸外，還會產(chǎn)生副產(chǎn)品氰尿酸。次氯酸和氰尿酸在水中存在著動態(tài)平衡，氰尿酸不易分解，隨著三氯異氰尿酸用量的增大和循環(huán)水濃縮倍數(shù)的提高，氰尿酸在水中的濃度也會隨著增大，達(dá)到一定濃度時(shí)，可能會抑制三氯異氰尿酸的殺菌消毒效果[2]。在污水處理的實(shí)際工程應(yīng)用中，應(yīng)該研究氰尿酸在三氯異氰尿酸殺菌消毒過程中的地位和影響；

（3）三氯異氰尿酸在水中起到殺菌消毒功能的主要成分是在水解過程中產(chǎn)生的次氯酸，次氯酸是一種很強(qiáng)的氧化劑，能與出水樣中多種的還原性物質(zhì)起反應(yīng)。在工程應(yīng)用中要求精確投配比的需求下，要考慮到水中還原性物質(zhì)對三氯異氰尿酸的消耗量；

（4）在污水處理中，氨氮也是一個(gè)重要的嚴(yán)控排放指標(biāo)，三氯異氰尿酸產(chǎn)生的次氯酸能將出水中含有的有機(jī)氮氧化成氨氮[3]，在實(shí)際的工程應(yīng)用中，應(yīng)該考慮到該因素是否會對出水中氨氮排放指標(biāo)造成影響。

參考文獻(xiàn)：

[1] 國家環(huán)境保護(hù)總局《水和廢水監(jiān)測分析方法》編委會.水和廢水監(jiān)測分析方法（第四版）[M].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社 ，2002：756-758

[2] 魏新.氰尿酸對三氯異氰尿酸殺菌性能的影響及對策[J] .工業(yè)水處理，2009，（4）：25-26

[3]張勝利，劉丹，曹臣，等.次氯酸鈉氧化脫除廢水中氨氮的研究 [J].工業(yè)用水與廢水，2009，40（3）：23-26