沈晓南， 王福浩， 谢经良， 韩启涛， 宋君英， 王冬仁
（青岛市海泊河污水处理厂，山东青岛266021 ） 摘 要： 通过小试、中试，研究了ClO2对污水厂二级出水消毒、脱色、絮凝的影响，得出消毒脱色的最佳浓度及接触时间，并利用其微絮凝作用，在投加絮凝 剂PAC之前投加ClO2，可有效地去除COD。
关键词： 二氧化氯； 脱色； 消毒； 污水回用
中图分类号：TU991.25 文献标识码：C 文章编号 ：1000-4602(2000)09-0053-03 青岛市海泊河污水处理厂运行至今已满5年了。该厂采用AB工艺处理城市污水，处理量为(8～12)×104 m3/d。在建厂的同时配套建设3000m3/d回用水装置，供冲厕、绿化等用，替代自来水。其工艺为二级出水→氯气消毒、脱色→纤维球过滤→回用。后因二 级出水水质不稳定，悬浮物过高堵塞过滤器，将回用水工艺改造成二级出水→絮凝混合→斜 板沉淀→氯气消毒、脱色→纤维球过滤→回用，使回用水质量大大提高，扩大了使用范围， 可供冷却、洗涤等用。由于氯气瓶在使用中多次发生泄漏，影响安全生产，必须寻找一种新型安全的消毒、脱色替代设备。经考察，决定采用山东工业大学华特公司研制的二氧化氯发 生器进行小试和中试。 1 二氧化氯的特点 ① 强氧化性。二氧化氯在水处理过程中能氧化多种有机污染物，不产生致癌的有机氯代物 。
② 广谱杀菌消毒效果。二氧化氯对经水传播的病原微生物，包括病菌、芽孢以及水中异养菌、硫酸盐菌及真菌等具有很好的杀灭作用，有效pH值范围为3～9。
③ 脱色作用。主要是氧化破坏染料的发色基团和助色基团达到脱色效果，但其脱色具有很大的选择性，对易氧化的亲水性染料有良好的脱色效果，而对疏水性染料脱色效果就差些。
④ 除臭作用。恶臭气味来自硫醇、硫醚和其他无机硫化物以及仲胺和叔胺类物质，二氧化氯可快速有效地氧化破坏这类霉臭物质，迅速消除水体及空气中的臭味。
⑤ 微絮凝作用。在污水处理中加入适量的二氧化氯，可产生絮状物，提高 絮凝剂的絮凝作用。 2 试验方法 试验采用的二氧化氯发生器就地产生药剂，且负压运行，一旦发生故障即自动停止加药反应，比较安全。
试验采用的水质分析方法：①色度测定方法为GB 11903—89铂钴比色法；②浊度测定方法参 照 GB 13200—91用浊度仪测定；③pH测定参照GB 6920—86；④CODCr测定参照GB11914 —89。
生活杂用水水质标准参照CJ251—89，详见表1。 表1 生活杂用水水质标准| 项目 | 厕所便器冲洗,城市绿化 | 洗车,扫除 | | 浊度(NTU) | 10 | 5 | | 色度(倍) | 30 | 30 | | PH值 | 6.5-9.0 | 6.5-9.0 | | CODcr(mg/L) | 50 | 50 | | 总大肠菌群（个/L） | 3 | 3 | 3 试验及讨论 3?1 小试
① 投药浓度、时间对色度的影响取二级出水水样3000mL，pH＝7.5，药剂用H908二氧化氯发生器制备ClO2水溶液。色度变化与投药浓度(有效氯浓度)及反应时间的关系如表2。
从表2数据可看出：随投加浓度的增大将增加药剂的成本，延长脱色反应时间将增加土建费用。综合考虑两方面因素，若色度在25倍时，最佳投药浓度为20 mg/L，反应时间为20 min。 表2 投药浓度及反应时间对色度的影响ClO2浓度
（mg/L） | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 | 35 | 40 | 45 | 50 | | 时间(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 二级出水直接投加ClO2对水质的影响取二级出水水样500mL，加不同浓度ClO2，30min后测试结果见表3。
原水呈微红色，ClO2投加量增大到10～20mg/L时，逐渐呈现黄绿色。从表3数据可看出，随ClO2投加量增大色度减小，而浊度增大，CODCr先成倍增加，ClO2加到20mg/L时又开始减小。 表3 30min不同浓度ClO2对水质| ClO2(mg/L) | 色度（倍） | 浊度（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 | | 原水样 | 40 | 4.2 | 68.54 | ③ 消毒杀菌试验
采用稀释倍数法对加二氧化氯前后回用水中的细菌总数变化进行测定，原水细菌总数为1.58×103个/mL，投加二氧化氯(有效氯为10mg/L)接触20min后检测细菌总数为37个/mL，去除率为97.6%。低于国家自来水标准100个/mL。
3.2 中试
分别用A、B、C、D表示的回用工艺流程如图1，测试结果见表4。 表4 中试试试验测试结果| 投加浓度（mg/L) | 日期 | 余氯（mg/L) | 色度（倍） | COD（mg/l) | 电导率（μs/cm） | 浊度（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 改变二氧化氯投加点试验
在小试和中试过程中，发现往回用水中加ClO2出现微絮凝现象，遂做了改变加药点位置的小试(取同一水样)，其结果见表5、6。
改变投加点的小试说明，投加ClO2与絮凝剂的先后顺序对水质有很大影响。先加絮凝剂，后加ClO2，水中絮状体增加，CODCr增大，浊度和色度也略有增加；而先加ClO2后加絮凝剂，ClO2的微絮凝作用可起到助凝效果，与絮凝剂共同发挥作用，处理水的水质明显好转。 表5 先加絮凝剂PAC后加ClO2的水质情况| PAC+ClO2（mg/L） | PH | 浊度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后加絮凝剂PAC的水质情况| PAC+ClO2（mg/L） | PH | 浊度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 数据分析
通过小试及中试试验数据表明，在回用水的处理流程中投加二氧化氯，有效氯保持在5～15 mg/L即可满足脱色和消毒要求。最佳投加点应选在絮凝之前，去除COD的效果显著。 4 成本分析及建议 ① 成本分析
以华特H908—2000型二氧化氯发生器为例，NaClO3按7.7元/kg计，HCl按0.8元/kg计，发生器产生有效氯成本为6.5元/kg，回用水投药量按5～15mg/L计，处理回用水成本为0.033～0.098元/m3。
② 与加氯消毒、脱色的成本比较
原工艺加氯量按10mg/L计，处理回用水成本为0.028元/m3，现加二氧化氯量按10mg/L，处理回用水成本为0.065 元/m3，其处理成本增加0.037元/m3。
③ 建议
回用水选择脱色、消毒剂时，应首先考虑操作装置的安全性，其次考虑经济性和实用性，故而建议：
a.采用二氧化氯发生器作为脱色、消毒装置，其操作使用安全；二氧化氯用作水处理药剂可大量减少致癌有机氯代物产生。
b.采用二氧化氯投加点最好选在加絮凝剂之前，利用其微絮作用去除大量的COD。
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收稿日期：2000-04-21 | 
