二氧化氯對醫院污水的消毒研究
摘要：采用二氧化氯對昆明市五七醫院污水進行消毒試驗, 結果表明, 當二氧化氯的投量為 40mg/ L、 pH 值 6~7、 接觸時間 10min 時,消毒效果最好。
關鍵詞：醫院污水; 二氧化氯; 消毒
醫院污水含大量病原微生物, 如果不經處理就排入地面水域, 往往會造成水體的嚴重污染, 引起各種傳染病。因此, 對醫院污水進行消毒處理是十分必要的。傳統的液氯、次氯酸鈉、 臭氧等消毒法各有其不足之處[1]。二氧化氯是一種無機強氧化劑, 具有極強的殺菌滅藻功能, 用于處理醫院污水, 殺滅污水的細菌和微生物, 效果十分顯著[2]。本文采用二氧化氯對昆明市五七醫院污水進行消毒, 處理后的污水細菌總數和糞大腸菌群數完全符合國家 《污水綜合排放標準》GB8978- 1996的二級標準。二氧化氯的氧化消毒機理如下:
作為強氧化劑, 二氧化氯在酸性條件下具有很強的氧化性, ClO2+ 4H++ 5e = Cl- + 2H2O;
在水廠 pH≈7 的中性條件下, ClO2 + e = ClO2-,ClO2-+ 2H2O + 4e = Cl- + 4OH-。
二氧化氯在與微生物接觸時先吸附在細胞壁上, 然后透過細胞壁與微生物蛋白質中的部分氨基酸發生氧化還原反應, 使氨基酸分解破壞, 導致由氨基酸組成的肽鏈分開, 致使微生物酶及其他蛋白質變性, 或破壞蛋白質合成, 最終導致其死亡。
1 試驗部分
水樣取自昆明市五七醫院, 水溫 22℃左右, pH 值為 6.4左右, 糞大腸菌群數為 9.2× 106個/ L, 采用多管發酵法對糞大腸菌群數進行計數。把所取水樣分成三組, 第 1 組pH值和接觸時間為一定值, 測投加量對消毒效果的影響; 第 2 組 pH 值和投加量為一定值, 測接觸時間對消毒效果的影響; 第 3 組投加量和接觸時間為一定值, 測 pH 值對消毒效果的影響。為了探明各個因素對消毒效果的綜合影響及因素水平的最佳搭配 (即最佳工藝條件) , 還按正交表 L( 33)做三因素三水平的正交試驗。
2 結果與討論
2.1 投不同量二氧化氯的滅菌效果
在 pH 值為 6、 接觸時間為 5min 時, 二氧化氯的投量分別為 10mg/ L、 20mg/ L、 30mg/ L、 40mg/ L、 50mg/ L 時的滅菌效果見表 1。
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從表 1 可看出, 隨著投加量的增加, 滅菌效果越好。在pH 值為 6、 接觸時間為 5min 時, 投二氧化氯的量為 40mg/ L時可達到本試驗的滅菌標準, 又不會造成消毒劑過量。
2.2 不同接觸時間的滅菌效果
在 pH 值為 6、 二氧化氯投量為 40mg/ L時, 接觸時間分別為 2min、 5min、 10min、 15min、 30min、 90min 時的滅菌效果見表 2。
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從表 2 可看出, 開始一段時間隨著接觸時間的增加, 滅菌效果越好; 但隨著接觸時間的進一步增加, 消毒效果反而下降了。這是因為開始時增加接觸時間可提高消毒劑與微
生物的接觸機會, 從而可提高消毒效果; 但時間過長后殘留消毒劑的濃度就會降低。因此, 接觸時間不能太短, 否則不能達到消毒效果; 也不能太長, 否則既達不到消毒效果, 還增加了處理設備的容積。在 pH 值為 6、 二氧化氯的投量為40mg/ L時, 當接觸時間為 2min 則可達到本試驗的滅菌標準; 但如果把接觸時間延長到 10min 后, 滅菌效果則大大增加, 且醫院產生的污水量較小。因此本試驗的最佳接觸時間選擇為 10min。
2.3 不同 pH 值的滅菌效果
二氧化氯投量為 40mg/ L 和接觸時間為 10min 時, pH值分別為 5、 6、 7、 8 時的滅菌效果見表 3。由表 3 可見, pH 值越低, 滅菌效果越好。當 pH 值在5~7 之間時, 滅菌效果變化不大, pH 值對二氧化氯滅菌效果影響不如對氯胺、 次氯酸鈉和漂白粉的滅菌效果影響大,這也許是因為二氧化氯消毒時余氯量不受 pH 值的影響, 而氯胺、 次氯酸鈉和漂白粉消毒時的自由性余氯量受 pH 值的影響較大。 二氧化氯的滅菌效果隨 pH 值降低有所增加的原因, 也許是因為微生物在 pH 值較低時抵抗力下降了。為避免向原水中投加酸而增加藥劑費用, pH 值可選擇為原水的pH 值, 即 pH 值為 6.4。
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2.4 正交試驗
在二氧化氯消毒單因素試驗的基礎上, 為了探明各個因素對消毒效果的綜合影響及因素水平的最佳搭配(即最佳工藝條件) , 特依據正交表 L( 33)做三因素三水平的正交試驗。
2.4.1 因素及水平
因素 A ( 消毒劑投加量 M) : A1=35mg/ L, A2=40mg/ L,A3=45mg/ L;
因素 B(接觸時間 t) : B1=8min, B2=10min, B3=12min;
因素 C( pH 值) : C1=5.5, C2=6.0, C3=6.5。
2.4.2 正交試驗及試驗指標值計算
以 M、 t 和 pH 為因素, 以糞大腸菌群滅活率為試驗指標的試驗結果及數據計算結果如表 4。Xij 為 i 因素取 j水平時的試驗指標值, Xij′ 為 Xij 進行簡化后的數值; m 為因素的水平數, 此處等于 3; n 為方案實驗數, 等于 9; Ti 表示對應 i因素的糞大腸菌群滅活率(簡化后數據)相加; T 表示三因素三個水平對應的糞大腸菌群滅活率(簡化后數據)之和。指標值數據的方差分析見表 5, 其中 Q 為應是變動, F為自由度。
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由方差分析結果可見, 三因素對滅菌效果影響程度大小的順序依次為: 消毒劑投加量(A) >接觸時間(B) >pH 值(C)。根據高度顯著因素應選最好水平, 顯著因素可選最好水平,也可選次好的經濟水平, 而非顯著因素應選經濟水平的原則, 因素的水平搭配應選 A2B2C3。由于原水的 pH 值在6~7 之間, 所以 C 最好選擇原水 pH 值。
3 結論
通過對昆明市五七醫院污水消毒處理的試驗研究, 可得出如下結論:
( 1)隨著二氧化氯投加量的增加, 滅菌效果越好。
( 2) 開始一段時間隨著接觸時間的增加, 滅菌效果越好, 但隨著接觸時間的進一步增加, 消毒效果反而下降了。
( 3) pH 值越低, 滅菌效果越好。 當 pH 值在 5~7 之間時,滅菌效果幾乎不變。
( 4)三因素對滅菌效果影響程度大小的順序依次為: 消毒劑投加量(A) >接觸時間(B) >pH 值(C) ;二氧化氯消毒的最佳條件為: 二氧化氯投量為 40mg/ L、 接觸時間為 10min、pH 值為 6~7 時滅菌效果好, 其出水水質可達國家排放標準。
4 參考文獻
[1] 吳克宏, 鄧正棟, 謝思桃.醫院污水處理技術綜述[J].工業用水與廢水, 2001, 32( 1) : 48- 51.
[2] 曹麗.二氧化氯殺菌法在醫院污水治理中的應用[J].江蘇環境科技,2001, 14( 4) : 19- 26.
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