專利名稱：回用水紫外光-氯消毒劑順序消毒技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水處理技術(shù)，特別是對城市污水處理后的再生回用水的凈化處理技術(shù)。
背景技術(shù)：
在水資源日益緊張的情況下，解決城市缺水問題的有效途徑是將城市污水處理后再生回用。我國近年 來的幾個五年計劃都把污水回用作為重大研究課題，2001年開始，污水回ffl對全面進(jìn)入啟動階段，已經(jīng)成 為我國水工業(yè)發(fā)展的必須和必然方向之一。城市污水經(jīng)凈化后回用主要可作為市政綠化、景觀用水、工業(yè) 用水以及家庭沖洗用水。針對不同的使用要求需釆用不同的工藝進(jìn)行處理，對水質(zhì)要求較高的要采用深度 處理工藝。雖然城市污水中的大部分病原微生物能夠被混凝、沉淀、過濾等物化處理過程去除，但回用水 中細(xì)菌、病毒的絕對含量仍然很高，使用前必須經(jīng)過殺菌消毒。
對氯及其化合物、臭氧等化學(xué)性消毒劑而言，消毒劑首先要擴(kuò)散到病原微生物體表面，然后才能發(fā)生 氧化、滲透、破壞內(nèi)部生命物質(zhì)等滅活過程。紫外照射消毒過程也必須保證微生物體能夠吸收到足夠劑量 的紫外光。在實際應(yīng)用中，宏觀上可以通過調(diào)控水力條件使化學(xué)消毒劑在反應(yīng)區(qū)內(nèi)短時間完成最大程度的 分散。然而，在微觀尺度范圍內(nèi)，化學(xué)消毒劑與微生物的有效接觸則取決于病原微生物在水中的存在形式， 即分散或是吸附狀態(tài)。分散在水屮的病原微生物很容易與消毒劑接觸并完成滅活過程。如果微生物吸附在 固體顆粒物上，顆粒物的保護(hù)作用會阻礙消毒劑擴(kuò)散到微生物體表面，從而降低消毒效果。
城市污水經(jīng)過物化和生物處理后仍然含有大量固體顆粒物，病原微生物多數(shù)黏附在懸浮顆粒上，它們 對病原微生物的保護(hù)作用也更顯著。例如采用氯消毒雖然一定接觸時間內(nèi)(>60分鐘)可以達(dá)到較高的滅菌 效果(>99.99%),但因為二級出水中病原微生物絕對含量大，未被滅活的細(xì)菌、病毒數(shù)量仍然相當(dāng)可觀。這 些病原微生物會在使用過程中消毒劑的剩余量不足時再度繁殖，危害使用者健康，并可能通過氣水交換擴(kuò) 散至空氣中。另外，氯消毒劑滅活高抵抗性病菌的能力有限。如在常規(guī)投量和接觸時間下，對隱孢子蟲和 賈滴蟲幾乎沒有殺滅作用。這也是采用單獨氯消毒劑對回用水進(jìn)行消毒的弱點。近年來世界各地和國內(nèi)一 些地域頻頻發(fā)生水傳播性疾病，如果回用水安全性不能得到保證，將會對城市居民造成巨大威脅。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種能大大提高對回用水中的病原微生物的殺滅效果，保證回用水安全性的高效 回用水消毒方法。
本發(fā)明所提出的回用水消毒方法，其技術(shù)方案的特點是利用紫外光和氯消毒劑聯(lián)用時的協(xié)同消除作 用，消除或降低回用水中懸浮顆粒對病菌的保護(hù)作用，達(dá)到對回用水高效消毒的目的。
實現(xiàn)本發(fā)明的具體的技術(shù)方案如下
對城市污水經(jīng)過混凝、沉淀、過濾處理后的回用水的消毒處理，以對回用水進(jìn)行紫外光照射消毒和向
水中投加含氯消毒劑消毒兩者聯(lián)用的方法進(jìn)行，其中，紫外光照射的劑量為2—100 mJ/cm2，投加含氯消 毒劑的量以其有效氯含量計為1—20mg/L。
所述的含氯消毒劑為氯氣、次氯酸鈣、次氯酸鈉、漂白粉和氯胺中的至少一種。
對回用水進(jìn)行紫外光照射消毒和向水中投加含氯消毒劑消毒兩者聯(lián)用的順序可采用以下三種方案
(1) 先進(jìn)行紫外光照射消毒后，在0 — 30分鐘內(nèi)再向水中投加含氯消毒劑進(jìn)行消毒；
(2) 先向回用水中投加含氯消毒劑進(jìn)行消毒后，在0—30分鐘內(nèi)再對回用水進(jìn)行紫外光照射消毒；
(3 )在對回用水進(jìn)行紫外光照射消毒的同時向水中投加含氯消毒劑進(jìn)行消毒；
用紫外光照射回用水具有良好的滅菌效果，可以滅活許多氯消毒劑不能殺滅的高抵抗性病菌。經(jīng)申請 人研究試驗發(fā)現(xiàn)，紫外光照射與氯化消毒聯(lián)用時能夠產(chǎn)生協(xié)同增效消毒效果，即兩者聯(lián)用的消毒效率遠(yuǎn)遠(yuǎn) 大于單獨使用時的加和。紫外光消毒可以使后續(xù)氯或氯胺消毒效率提高2—7倍。紫外光和氯(氯胺)同 時作用還可以產(chǎn)生強(qiáng)化殺菌作用，在1一2分鐘內(nèi)即達(dá)到99.99%以上的病毒滅活率?；赜盟型写?量的病毒，它們比細(xì)菌具有更高的抵抗性，不易被氯(氯胺)消毒殺死。紫外光照射與氯化消毒聯(lián)用可能 大幅提高回用水病毒滅活率，保證用水安全。
上述發(fā)現(xiàn)的試驗過程如下
1、 試驗材料與方法
源水取自生活污水處理廠二級出水，經(jīng)過混凝、沉淀、過濾處理后進(jìn)行順序消毒試驗。水樣中的大腸
菌群采用膜濾法計數(shù)。紫外光由低壓汞燈獲得，照射強(qiáng)度為0.2mw/cm2,強(qiáng)度乘以照射時間為照射劑量(單 位mJ/cm2)?；钚月扔纱温人徕c溶液稀釋獲得，濃度1.2 g/mL (以Cl2計)。氯胺溶液由次氯酸鈉溶液與氯 化銨溶液反應(yīng)制備，濃度0.4g/mL (以Cl2計)。水樣中剩余氯濃度采用標(biāo)準(zhǔn)方法滴定。
2、 試驗步驟
順序消毒試驗包括兩部分。1)將50mL水樣置于玻璃皿中，用紫外光照射一段時間，然后加入一定量 的次氯酸鈉溶液或制備的氯胺溶液，反應(yīng)一段時間。取30mL水樣用于滴定剩余氯濃度。剩余水樣用過量 亞硫酸鈉中止反應(yīng)，測定水樣中大腸菌群。2)將50mL水樣置于玻璃皿中，向水樣中投加一定量的次氯酸 鈉溶液或制備的氯胺溶液，反應(yīng)一段時間，再開始用紫外光照射一段時間。停止紫外光照射，取30mL水 樣用于滴定剩余氯濃度。剩余水樣用過量亞硫酸鈉中止反應(yīng)，測定水樣中大腸菌群。
3、 試驗結(jié)果
經(jīng)過紫外光照射后，氯消毒效率高于單獨氯消毒，則說明存在協(xié)同作用。圖l為先投加次氯酸鈉消毒 然后立即照射紫外光與單獨采用次氯酸鈉或紫外光照射消毒效果的對比。很明顯，氯消毒與紫外光同時作 用可以大幅提高大腸菌滅活率。當(dāng)消毒時間為1和2分鐘時，單獨氯和紫外光的對數(shù)滅活率加和分別為0.5、 1.72，而二者聯(lián)用的對數(shù)滅活率分別為2.96、 4.8。紫外光與氯胺聯(lián)用試驗也發(fā)現(xiàn)類似的規(guī)律。
將試驗獲得的大腸菌群滅活率取對數(shù)，與CVT值(剩余氯濃度與時間乘積)作圖，獲得氯或氯胺消毒 的動力學(xué)曲線。所得曲線經(jīng)線形擬和后的斜率即為消毒效率。通過對比不同消毒方式下的消毒效率，如果 紫外光與氯順序聯(lián)用的消毒效率高于二者單獨使用的加和，則說明存在協(xié)同作用。圖2為紫外光與氯順序 使用的消毒效果與單獨氯消毒對比。紫外光照射強(qiáng)度0.2 mw/cm2，照射時間30s，照射劑量為6 mJ/cm2。 單獨氯消毒動力學(xué)曲線的斜率為1.14，經(jīng)過紫外光照射后的氯消毒動力學(xué)曲線斜率為3.2077，是單獨氯消 毒的2.8倍，協(xié)同效果顯著。紫外光與氯胺消毒聯(lián)用的協(xié)同效果更加明顯，在同樣的試驗條件下，氯胺投 量4 mg/L， 4 mJ/cm2的紫外光照射可以將后續(xù)氯胺消毒效率提高7倍。
回用水中懸浮顆粒的尺度是影響紫外消毒效果的主要因素?；赜盟写蟮膽腋☆w?；颈蝗コ?，剩余 顆粒的尺寸較小(<10pm)，適合采用紫外光消毒。對于懸浮顆粒嚴(yán)密包夾病菌的情況，氯消毒劑能夠通 過滲透到顆粒內(nèi)部，達(dá)到滅活的目的， 一定程度提高紫外消毒效率。紫外光消毒的主要缺點是沒有長效保 護(hù)作用，不能控制病菌再生。采用氯消毒劑可以在回用水中保持K時間的剩余量，彌補(bǔ)紫外光消毒的不足， 提高回用水消毒效果。
另外，低劑量紫外光消毒可能發(fā)生病菌自動修復(fù)(光復(fù)活現(xiàn)象)，即病菌不能被徹底殺死，消毒后接 受可見光照射后，重新復(fù)活，降低了殺菌效果。與氯化消毒聯(lián)用則可以強(qiáng)化紫外光消毒效果，避免光復(fù)活 現(xiàn)象發(fā)生。
用本發(fā)明所述的紫外光一氯消毒劑聯(lián)用消毒技術(shù)處理回用水，其有益技術(shù)效果是
1、 紫外光能夠高效滅活氯消毒劑不能滅活的高抵抗性病源微生物；
2、 二者聯(lián)用的協(xié)同作用可以更高效滅活病毒；
3、 最大程度降低回用水中懸浮顆粒對病菌的保護(hù)作用；
4、 氯后消毒主要用于保持余氯，防止病菌和生，因此投量可以降低至維持余氯濃度即可，節(jié)省運行 費用。
因此，擬回ffl的城市污水二級出水經(jīng)物化、生化或深度處理后采用本發(fā)明的紫外光照射消毒和氯消毒 劑消毒聯(lián)用消毒處理，然后提供給用戶使用，將使冋用水的安全性得到有效的保證。


圖1是回用水經(jīng)氯與紫外光同時作用與單獨作用的效果對比圖
圖中，口為單獨加氯]mg^作用效果的圖示；B為單獨紫外光6mj/crr^照射作用效果的圖示B為
氯與紫外光同時作用效果的圖示。
圖2是回用水經(jīng)紫外光照射后氯消毒與單獨氯消毒的動力學(xué)曲線對比圖。
圖中，A表示的是單獨氯消毒lmg^的曲線；°表示的是紫外光(6mj/cm2)照射后加氯消毒的曲線。
具體實施方式
實施例1
對城市污水二級出水為源水的回用水進(jìn)行處理，采用低壓汞燈發(fā)生紫外光對冋用水進(jìn)行消毒，劑量10 mJ/cm2。在紫外光消毒設(shè)備出口處投加次氯酸鈉(NaCIO)溶液，投量7mg/L[以Cl2 (即有效氯，以下同) 計]，消毒時間15分鐘。
實施例2
對城市污水二級出水為源水的回用水進(jìn)行處理，采用高壓汞燈發(fā)生紫外光對回用水進(jìn)行消毒，劑量20 mJ/cm2。在紫外光消毒設(shè)備出口處投加氯胺溶液，投量為3mg/L (以(112計)，即可使用。
實施例3
以城市污水二級出水為源水的回用水進(jìn)行處理，向回用水中投加液氯3 mg/L，充分混合后將水通過低 壓汞燈紫外光消毒設(shè)備，紫外光照射劑量12mJ/cm2。出水停留IO分鐘即可使用。實施例4
對城市污水二級出水為源水的回ffl水進(jìn)行處理，采用高壓汞燈發(fā)生紫外光對回用水進(jìn)行消毒，劑量 30mJ/cm2。在紫外光消毒設(shè)備出口處投加次氯酸鈣溶液，投量為10 mg/L (以Cb計)，即可使用。
實施例5
對城市污水二級出水為源水的回用水進(jìn)行處理，采用高壓汞燈發(fā)生紫外光對回用水進(jìn)行消毒，劑量 70mJ/cm2。在紫外光消毒設(shè)備出口處投加漂白粉，投量為2 mg/L (以Cb計)，即可使用。
實施例6
以城市污水二級出水為源水的回用水進(jìn)行處理，向回用水中投加氯氣3mg/L，充分混合后將水通過高 壓汞燈紫外光消毒設(shè)備，紫外光照射劑量50mJ/cm2。出水停留10分鐘即可使用。
權(quán)利要求
1、一種回用水消毒方法，其特征在于以對回用水進(jìn)行紫外光照射消毒和向水中投加含氯消毒劑消毒兩者聯(lián)用的方法進(jìn)行，其中，紫外光照射的劑量為2-100mJ/cm2，投加含氯消毒劑的量以其有效氯含量計為1-20mg/L。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的回用水消毒方法，其特征在于所述的含氯消毒劑為氯氣、次氯酸鈣、次氯 酸鈉、漂白粉和氯胺中的至少一種。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的回用水消毒方法，其特征在于對回用水進(jìn)行紫外光照射消毒和向水中 投加含氯消毒劑消毒兩者聯(lián)用的順序為先進(jìn)行紫外光照射消毒后，在0—30分鐘內(nèi)再向水中投加含氯消 毒劑進(jìn)行消毒。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l或2所述的回用水消毒方法，其特征在于對回用水進(jìn)行紫外光照射消毒和向水中 投加含氯消毒劑消毒兩者聯(lián)用的順序為先向回用水中投加含氯消毒劑進(jìn)行消毒后，在0—30分鐘內(nèi)再對 回用水進(jìn)行紫外光照射消毒。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的回用水消毒方法，其特征在于在對回用水進(jìn)行紫外光照射消毒的同時 向水中投加含氯消毒劑進(jìn)行消毒。
全文摘要
回用水紫外光-氯消毒劑聯(lián)用消毒方法，本發(fā)明涉及一種城市污水處理后的再生回用水的凈化處理技術(shù)。本方法采用對回用水進(jìn)行紫外光照射消毒和向水中投加含氯消毒劑消毒兩者順序聯(lián)用的方法進(jìn)行，其中，紫外光照射的劑量為2-100mJ/cm²，投加含氯消毒劑的量以其含氯量計為1-20mg/L。利用兩者聯(lián)用產(chǎn)生的協(xié)同作用大幅提高病毒滅活率?？杀ＷC回用水的徹底消毒，提高回用水的水質(zhì)安全。
文檔編號C02F9/08GK101182085SQ20071018860
公開日2008年5月21日 申請日期2007年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月17日
發(fā)明者偉 劉, 梁詠梅 申請人:中山大學(xué)