污水处理中次氯酸钠的应用与水体环境相互影响的探讨.pdf

CleaningWorld2023年6 月专论与综述第3 9 卷第6 期洗世清清界文章编号：16 7 1-8 9 0 9（2 0 2 3）6-0 0 9 6-0 0 3污水处理中次氯酸钠的应用与水体环境相互影响的探讨李淑辉（河北省保定市排水服务中心，河北保定071000)摘要：污水处理中运行管理者使用次氯酸钠药剂消毒来控制出水粪大肠菌群指标含量已经是普遍现象，但控制粪大肠菌群达标的同时产生的余氯对接纳水体的影响、次氯酸钠对本厂出水氨氮、BODs和COD等化学指标的干扰以及自身应用过程中所面临的影响因素已经成为运行管理者当前面临的重要问题。本文作者针对这几个层面开展了相关的实验探讨及归纳。关键词：次氯酸钠；余氯；氨氮；BODs；C O D中图分类号：X736文献标识码：A城市污水处理厂的出水需要经过消毒工艺去除水质里的微生物来满足生物学指标。为了更加快速地判断水体中有害微生物的存在状况，行业把粪大肠菌群数量定为污水厂的生物学危害性指标。污水厂目前有多种消毒方式：氯消毒、二氧化氯、次氯酸钠消毒、臭氧、紫外线消毒等等。这些消毒方式原理各自不同，优势和缺点也各有差异，但经过大量实践，从原料的采购，使用的便宜性，安全性，运营费用等多个角度来看，越来越多的污水厂普遍接受次氯酸钠作为污水处理的消毒药剂。1次氯酸钠的消毒原理次氯酸（HCLO）是次氯酸钠遇水产生化学反应的生成物。具有中性性质并且体量微小的次氯酸（H C L O）能够侵入带负电的细菌体，使细菌体的酶系统被氧化，最终导致菌体死亡。另外，部分次氯酸分解，生成新生态氧，水质里菌体和病毒的蛋白质能够被新生态氧氧化变性，从而使微生物致死，实现消杀灭菌。（1）次氯酸钠消毒相关反应方程式：4 CIO+2H,02CI2+O2+4OH方程式中加H*促进反应正向进行，酸性越强，反应越激烈。（2）此处表明：曝气池中的微生物在消毒过程中被氯耗损，曝气池生物活性将会减弱。2次氯酸钠对出水氨氮的影响（1）次氯酸钠的折点反应：次氯酸钠本身也是一种强氧化剂，可以氧化很多还原性物质。污水中含有氨氮，硝态氮等氮族化合物，它们在次氯酸钠的氧化作用下会变成氯胺，在这个过程中被消耗的次氯酸钠所产生的余氯在氧化氯胺的阶段，会出现下降的趋势，当把这部分胺全部氧化完以后，水中余氯会出现回升，这就是加氯反应中的折点加氯。这个化学反应分为三步，分别为：CL,+H,O HOCL+H+CLNH+HOCL-NH,CL+H*+H,ONHCL,+H,O-NOH+2H*+2CLNHCL,+NaOH-N,+HOCL+H*+CL很多污水厂利用了次氯酸钠这个特性进行氨氮超标的应急处理，但根据化学式计算和实际运行的统计数据看到：为了降解氨氮浓度使用次氯酸钠，其用量特别大时，才可以满足氨氮的完全转化。本文作者利用银定庄、溪源两座污水厂二沉池进水进行了实验比较。（2）实验主要材料：银定庄、溪源厂二沉池进水、有效氯含量为5%的次氯酸钠、烧杯、玻璃棒、作者简介：李淑辉（19 7 3-），女，大学本科，工程师，研究方向：水质监测污水处理收稿日期：2 0 2 3-0 4-13。97第3 9 卷李淑辉.污水处理中次氯酸钠的应用与水体环境相互影响的探讨表1次氯酸钠有效氯用量和氨氮的关系取样点/有效氯浓度原水样246810银锭庄厂样品0.930.700.540.250.180.39溪源厂样品1.120.960.720.340.200.48分光光度计等。（3）氨氮测定实验方法：钠氏试剂分光光度法HJ5352009。（4）实验步骤：分取5.份各50 0 mg/L的样品于烧杯中，在里面分别加入有效氯为5%的次氯酸钠使其最终有效氯浓度为2、4、6、8、10 mg/L的，作用10 min后，测得氨氮结果如表1（mg/L)。实验显示：有效氯浓度为6 mg/L和8 mg/L时氨氮去除效果较好，其用量和氨氮浓度比值在6 8倍左右最佳，需用量较大，因此在正常运行中，污水厂无法依赖次氯酸钠来长期保持氨氮的达标。（5）次氯酸钠的使用量管理：对污水厂的消毒工艺管理中，需要特别注意，为避免提高运行成本，前端生物脱氮处理阶段应该始终保持高效，才能尽可能减少后期次氯酸钠消毒剂的使用。3次氯酸钠的应用对出水BOD5的影响（1）B O D，即五日生化需氧量，是指在规定条件下，微生物分解存在水中的某些可氧化物质，特别是有机物所进行的生物化学过程中消耗溶解氧的量。由于整个过程较长，目前普遍规定在（2 0 土1)的环境下培养5天即可。在我国城镇污水处理厂的常规检测项目中，BODs是必测项目之一。（2）次氯酸钠对BOD的影响原因：经过次氯酸钠消毒后的水体，为了控制其中的粪大肠菌群等微生物的繁殖，满足水质达标排放的要求，留存了一定浓度的余氯量。余氯曾有相关文献报导会干扰出水BOD，的测定；而消毒副产物也同时危害到水域的生态。（3）次氯酸钠对BOD，的影响实验：选取银定庄污水处理厂加入消毒剂前的二沉池出水为样品，测得此样品原始粪大肠菌群含量为4.2 X10个/L。分别于烧杯中加入有效氯含量为5%的次氯酸钠溶液，将样品定容至2 0 0 0 mg/L，使得有效氯含量分别为2、3、5、7、10 mg/L，在不充氧的情况下搅拌后静置反应15min和3 0 min，检测每个反应后样品的余氯、BODs、粪大肠菌群、DO等指标。（4）分析方法：BODs：采用稀释与接种法HJ505一2 0 0 9；余氯：采用N,N-二乙基-1,4-苯二胺滴定法HJ5852010；D O 采用电化学探头法HJ506一2 0 0 9；粪大肠杆菌群：采用多管发酵法（HJ347.22018)。（5）实验结果分析：设定反应时间15min时，初始余氯检测结果分别为0.2 8、0.3 7、0.55、0.8 0、3.38mg/L。其中有效氯浓度为5.0 mg/L的小试使粪大肠菌群小于10 0 0 个/L，能够达到GB18918一2002城镇污水处理厂污染物排放标准一级A排放标准；实验浓度为7 mg/L的小试，粪大肠菌群为“未检出”。而作用3 0 min的小试，初始余氯检测结果分别为0.2 0、0.3 2、0.4 6、0.7 1、2.4 5mg/L，有效氯浓度为3.0 mg/L的小试即可达到GB18918一2002一级A的标准要求；浓度为5.0 mg/L的实验结果粪大肠菌群为“未检出”。两份作用时间都获得了满足粪大肠菌群排放要求的理想浓度。将次氯酸钠作用3 0 min后含不同余氯浓度的实验样本用非稀释法做BOD，实验，每日监测溶解氧和余氯。结果显示：有效氯 5mg/L以上时，样本DO的每日浓度值下降很快。有效氯含量高于7 mg/L时，样本BOD，值低于检出限，说明该浓度已经抑制了样品的生物活性。有效氯浓度为10 mg/L时的小试，DO值第二天基本检测不出，整个BOD，的实验过程每日都可以检测出余氯量，BOD，值为“未检出”。实验说明有效氯浓度高于5mg/L样品的水样对菌种有较强抑制作用。而实际生产中发现：尽管用非稀释接种法检测BOD，提高了菌种含量，但当余氯较高时（超过1.0mg/L），仍然有生化需氧量结果偏低现象，原因是消毒剂的投加生成了三氯甲烷等消毒副产物，这些物质对样品中菌体具有毒害作用，干扰BODs的检测。（6）小结：城镇污水处理中投加次氯酸钠等消毒剂会消耗水中的微生物，对BOD，检测有很大影响。其消毒副产物同样对BOD，的测定产生抑制作用。经过消毒处理工艺的出水建议采用非稀释接种法来检测BOD，较为稳妥。98清洗世界第6 期表2次氯酸钠用量与COD的关系次氯酸钠量/mL原水样0.10.20.51.02.0作用时间15min后COD值16151518202730min后COD值1615151928434余氯对COD的影响化学需氧量COD是指在强酸并加热条件下，用重铬酸钾作为氧化剂处理水样时所消耗氧化剂的量，以氧的mg/L表示。化学需氧量反映了水中受还原性物质污染的程度。业内周知，样品中氯离子很容易被氧化剂氧化，高浓度CI会使COD检测结果偏高。余氯是否和氯离子一样对COD的检测分析产生同样干扰？首先明确氯离子和余氯的区别：CL是捕获一个电子的卤原子，一般是由氯化物在水中电离得到的无机离子。CL是一种物质，无氧化性，不会对污水处理设施产生破坏。余氯是水中投加氯，经过一段时间接触后，在水中余留的游离性氯和结合性氯的总称。结合性余氯指水体中氨和氯的化合物，有一氯胺、二氯胺、三履胺三种，其中较稳定的是二氯胺，杀菌效果较好；游离性余氯指水体中的氯气、次氯酸根和次氯酸等，其中杀菌力强、杀菌速度较快的是游离氯。余氯具有强氧化性，浓度过高会对水处理设施产生氧化破坏作用。（1）余氯对COD实验影响小试：取保定市银定庄污水处理厂二沉池投加次氯酸钠前的出水做原水样，在一组2 0 0 mL原水样里分别投加0.1、0.2、0.5、1、2 m L（有效率约为5%）的次氯酸钠，同时作用15min和3 0 min，分别检测包括原水样在内的COD值，结果汇总如表2（单位mg/L），原水样COD值为16 mg/L。（2）实验小结：低浓度次氯酸钠产生的余氯对原水样影响较小，高浓度余氯长时间作用会使原水COD升高。这是因为较高浓度次氯酸钠长时间作用会使样品中微生物以及难硝解的物质被深度消耗引起了COD值上升。在实际生产中，同样发现随着出水次氯酸钠投加量加大COD反而升高的现象。这是高浓度次氯酸钠使原有池中或构筑物上的粘泥污垢脱离进入水体，造成水质浊度上升；脱落粘泥中微生物等有机物也参与反应，引起COD值升高。5次氯酸钠应用过程的影响因素在污水厂的实际使用过程中，存在多种因素影响次氯酸钠作为消毒剂的使用效果，常见因素有：污水处理程度：污水处理的程度越深，处理水质越好，需要的消毒剂越少。次氯酸钠与水的混合方式。次氯酸钠与污水的混合越激烈，接触越彻底，消毒剂的使用量也就越少。比如在接触池内设置上下隔板加大水的紊流状态，在深度处理出水管上安装消毒剂投加管等。接触时间。接触时间越长作用越充分，消毒效果越好。污水温度。消毒剂的反应速度随着污水温度的升高而提高；反之下降，p H值的影响，PH值越低，消毒效果越好。其他干扰物质。比如当水中铁盐含量较高时，次氯酸钠的利用效果下降明显。这也是污水厂过量投加铁盐除磷剂，会导致次氯酸钠的效果下降的原因。6结语在污水消毒处理中，存在多种因素影响次氯酸钠的使用效果，由于次氯酸钠的应用对出水氨氮、COD、B O D,等重要指标都产生了不同程度的影响，建议污水处理厂可以采取与紫外消毒、臭氧消毒等其他消毒工艺相结合的方法来减少次氯酸钠的使用，可以利用增加消毒停留时间等方法来控制次氯酸钠的用量。次氯酸钠具有很强的氧化能力，对SS、T P、色度等其他污染物的影响也值得所有环保工作者及水处理管理者的持续重视和研究。参考文献：1岳楠，周康根，董舒宇，等.次氯酸钠氧化去除废水中氨氮的研究 .应用化工，2 0 15,4 4(4):6 0 2-604+610.2 国家环境保护总局水和废水监测分析方法编委会编，水和废水监测分析方法 M】（第四版）增补版.北京：中国环境科学出版社，2 0 0 2.3 邵科，徐伟，徐建芬，等.城市污水处理厂次氯酸钠消毒工艺对出水BOD,测定影响探讨 .资源节约与环保，2 0 16(2):57-58.4中国标准出版社环境监测方法标准汇编.水环境编写组，环境监测方法标准汇编 M.水环境（第四版)下册，北京：中国标准出版社，2 0 14.5游芳.含游离氯废水除氯与不除氯对BOD，测定的影响 1.科技信息（学术版），2 0 0 8(3):59 0-59 0.