二氧化氯对医院污水的消毒研究
摘要：采用二氧化氯对昆明市五七医院污水进行消毒试验, 结果表明, 当二氧化氯的投量为 40mg/ L、 pH 值 6~7、 接触时间 10min 时,消毒效果最好。
关键词：医院污水; 二氧化氯; 消毒
医院污水含大量病原微生物, 如果不经处理就排入地面水域, 往往会造成水体的严重污染, 引起各种传染病。因此, 对医院污水进行消毒处理是十分必要的。传统的液氯、次氯酸钠、 臭氧等消毒法各有其不足之处[1]。二氧化氯是一种无机强氧化剂, 具有极强的杀菌灭藻功能, 用于处理医院污水, 杀灭污水的细菌和微生物, 效果十分显著[2]。本文采用二氧化氯对昆明市五七医院污水进行消毒, 处理后的污水细菌总数和粪大肠菌群数完全符合国家 《污水综合排放标准》GB8978- 1996的二级标准。二氧化氯的氧化消毒机理如下:
作为强氧化剂, 二氧化氯在酸性条件下具有很强的氧化性, ClO2+ 4H++ 5e = Cl- + 2H2O;
在水厂 pH≈7 的中性条件下, ClO2 + e = ClO2-,ClO2-+ 2H2O + 4e = Cl- + 4OH-。
二氧化氯在与微生物接触时先吸附在细胞壁上, 然后透过细胞壁与微生物蛋白质中的部分氨基酸发生氧化还原反应, 使氨基酸分解破坏, 导致由氨基酸组成的肽链分开, 致使微生物酶及其他蛋白质变性, 或破坏蛋白质合成, 最终导致其死亡。
1 试验部分
水样取自昆明市五七医院, 水温 22℃左右, pH 值为 6.4左右, 粪大肠菌群数为 9.2× 106个/ L, 采用多管发酵法对粪大肠菌群数进行计数。把所取水样分成三组, 第 1 组pH值和接触时间为一定值, 测投加量对消毒效果的影响; 第 2 组 pH 值和投加量为一定值, 测接触时间对消毒效果的影响; 第 3 组投加量和接触时间为一定值, 测 pH 值对消毒效果的影响。为了探明各个因素对消毒效果的综合影响及因素水平的最佳搭配 (即最佳工艺条件) , 还按正交表 L( 33)做三因素三水平的正交试验。
2 结果与讨论
2.1 投不同量二氧化氯的灭菌效果
在 pH 值为 6、 接触时间为 5min 时, 二氧化氯的投量分别为 10mg/ L、 20mg/ L、 30mg/ L、 40mg/ L、 50mg/ L 时的灭菌效果见表 1。
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从表 1 可看出, 随着投加量的增加, 灭菌效果越好。在pH 值为 6、 接触时间为 5min 时, 投二氧化氯的量为 40mg/ L时可达到本试验的灭菌标准, 又不会造成消毒剂过量。
2.2 不同接触时间的灭菌效果
在 pH 值为 6、 二氧化氯投量为 40mg/ L时, 接触时间分别为 2min、 5min、 10min、 15min、 30min、 90min 时的灭菌效果见表 2。
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从表 2 可看出, 开始一段时间随着接触时间的增加, 灭菌效果越好; 但随着接触时间的进一步增加, 消毒效果反而下降了。这是因为开始时增加接触时间可提高消毒剂与微
生物的接触机会, 从而可提高消毒效果; 但时间过长后残留消毒剂的浓度就会降低。因此, 接触时间不能太短, 否则不能达到消毒效果; 也不能太长, 否则既达不到消毒效果, 还增加了处理设备的容积。在 pH 值为 6、 二氧化氯的投量为40mg/ L时, 当接触时间为 2min 则可达到本试验的灭菌标准; 但如果把接触时间延长到 10min 后, 灭菌效果则大大增加, 且医院产生的污水量较小。因此本试验的最佳接触时间选择为 10min。
2.3 不同 pH 值的灭菌效果
二氧化氯投量为 40mg/ L 和接触时间为 10min 时, pH值分别为 5、 6、 7、 8 时的灭菌效果见表 3。由表 3 可见, pH 值越低, 灭菌效果越好。当 pH 值在5~7 之间时, 灭菌效果变化不大, pH 值对二氧化氯灭菌效果影响不如对氯胺、 次氯酸钠和漂白粉的灭菌效果影响大,这也许是因为二氧化氯消毒时余氯量不受 pH 值的影响, 而氯胺、 次氯酸钠和漂白粉消毒时的自由性余氯量受 pH 值的影响较大。 二氧化氯的灭菌效果随 pH 值降低有所增加的原因, 也许是因为微生物在 pH 值较低时抵抗力下降了。为避免向原水中投加酸而增加药剂费用, pH 值可选择为原水的pH 值, 即 pH 值为 6.4。
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2.4 正交试验
在二氧化氯消毒单因素试验的基础上, 为了探明各个因素对消毒效果的综合影响及因素水平的最佳搭配(即最佳工艺条件) , 特依据正交表 L( 33)做三因素三水平的正交试验。
2.4.1 因素及水平
因素 A ( 消毒剂投加量 M) : A1=35mg/ L, A2=40mg/ L,A3=45mg/ L;
因素 B(接触时间 t) : B1=8min, B2=10min, B3=12min;
因素 C( pH 值) : C1=5.5, C2=6.0, C3=6.5。
2.4.2 正交试验及试验指标值计算
以 M、 t 和 pH 为因素, 以粪大肠菌群灭活率为试验指标的试验结果及数据计算结果如表 4。Xij 为 i 因素取 j水平时的试验指标值, Xij′ 为 Xij 进行简化后的数值; m 为因素的水平数, 此处等于 3; n 为方案实验数, 等于 9; Ti 表示对应 i因素的粪大肠菌群灭活率(简化后数据)相加; T 表示三因素三个水平对应的粪大肠菌群灭活率(简化后数据)之和。指标值数据的方差分析见表 5, 其中 Q 为应是变动, F为自由度。
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由方差分析结果可见, 三因素对灭菌效果影响程度大小的顺序依次为: 消毒剂投加量(A) >接触时间(B) >pH 值(C)。根据高度显著因素应选最好水平, 显著因素可选最好水平,也可选次好的经济水平, 而非显著因素应选经济水平的原则, 因素的水平搭配应选 A2B2C3。由于原水的 pH 值在6~7 之间, 所以 C 最好选择原水 pH 值。
3 结论
通过对昆明市五七医院污水消毒处理的试验研究, 可得出如下结论:
( 1)随着二氧化氯投加量的增加, 灭菌效果越好。
( 2) 开始一段时间随着接触时间的增加, 灭菌效果越好, 但随着接触时间的进一步增加, 消毒效果反而下降了。
( 3) pH 值越低, 灭菌效果越好。 当 pH 值在 5~7 之间时,灭菌效果几乎不变。
( 4)三因素对灭菌效果影响程度大小的顺序依次为: 消毒剂投加量(A) >接触时间(B) >pH 值(C) ;二氧化氯消毒的最佳条件为: 二氧化氯投量为 40mg/ L、 接触时间为 10min、pH 值为 6~7 时灭菌效果好, 其出水水质可达国家排放标准。
4 参考文献
[1] 吴克宏, 邓正栋, 谢思桃.医院污水处理技术综述[J].工业用水与废水, 2001, 32( 1) : 48- 51.
[2] 曹丽.二氧化氯杀菌法在医院污水治理中的应用[J].江苏环境科技,2001, 14( 4) : 19- 26.
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