邵科　徐伟　徐建芬　李玉琼

（1杭州市环境监测中心站浙江杭州310007 2杭州市萧山市环保局浙江杭州310007）

城镇污水处理厂次氯酸钠消毒工艺对出水BOD5测定影响探讨

邵科1徐伟1徐建芬1李玉琼2

（1杭州市环境监测中心站浙江杭州310007 2杭州市萧山市环保局浙江杭州310007）

本文研究了城镇污水处理厂次氯酸钠消毒工艺对BOD5测定结果的影响，并对污水杀菌工艺进行了初步研究。实验表明次氯酸钠的投加，会消耗水中的微生物，并且产生消毒副产物抑制微生物生长，从而对BOD5的测定产生干扰。反应时间30min时，3.0mg/L的加氯量可以使粪大肠菌群小于800个/L，达国标要求。增加反应时间可以减少氯的使用。当次氯酸钠投加量大于5mg/L时，此时余氯含量大于1.05mg/L，BOD5受到显著抑制，应在除氯后用非稀释接种法测定。污水处理厂可以采用增加停留时间等方式改善工艺，减少次氯酸钠投加量。

次氯酸钠；BOD5；消毒；污水处理

城镇污水处理厂的BOD5作为基本控制项目，是必测指标之一。BOD5表示5天内，水中有机物在有氧条件下，被好氧微生物分解代谢所消耗的溶解氧，是反应水体有机污染物的综合指标，也是研究废水的可生化降解性和生化处理效果、以及生化处理废水工艺设计和动力学研究的重要参数。现今很多城镇污水处理厂出水采用次氯酸钠消毒，因其有很强的氧化能力，不仅可以迅速灭活二级出水中的粪大肠菌群等细菌，对于有着稳定化学结构的难降解有机污染物也可以表现出较好的氧化效果。采用次氯酸钠作为出水的消毒药剂，可以提高SS、TP、色度以及有机污染物的去除率。

次氯酸钠消毒后的水中，余氯作为一种消毒剂指标，一般要求有一定浓度以抑制粪大肠菌群等细菌、微生物的繁殖。例如《城镇污水处理厂运行、维护及安全技术规程CJJ60-2011》对再生水的排放要求余氯至少大于等于0.05mg/L以上。而余氯等作为消毒副产物，会干扰出水BOD5的测定，同时危害到水域的生态[1,2,3]。通过调查杭州几家用次氯酸钠消毒的污水处理厂发现，水中余氯含量在0.3mg/L~5.2mg/L之间，《城镇污水处理厂污染物排放标准GB 18918-2002》中没有余氯排放限值。

本文选取杭州某污水处理厂二沉池出水为研究对象。通过投加不同量次氯酸钠溶液，研究余氯对BOD5测定以及二级出水粪大肠菌群的灭活效果影响等，为采用氯消毒的污水处理厂BOD5测定提出解决方案，对消毒药剂的投加提供参考。

1实验部分

1.1实验水样

采集某污水处理厂二沉池出水，其主要指标：pH为7.64，化学需氧量为26.5mg/L，氨氮为0.58mg/L，粪大肠菌群数>140000个/L。

1.2试验方法

采用烧杯静态小试法，取污水处理厂二沉池出水，投加一定体积的工业用NaClO溶液(有效氯含量10%)，水样中有效氯含量分别为2.0、3.0、4.0、5.0、7.0、10.0、15.0mg/L，搅拌均匀，静置反应30min和60min，测定余氯、BOD5、粪大肠菌群数等指标。

1.3分析方法

BOD5：五日生化需氧量(BOD5)的测定稀释与接种法HJ 505-2009；余氯：水质游离氯和总氯的测定N,N-二乙基-1,4-苯二胺滴定法HJ586-2010；粪大肠杆菌群：粪大肠杆菌群的测定多管发酵法和滤膜法（HJ347-2007）。

2结果分析

2.1次氯酸钠消毒效果和余氯浓度变化

图1反应时间对氯消毒作用的影响

图2次氯酸钠加入量与水中余氯和粪大肠菌群浓度相关性

图1显示了不同反应时间下，加氯量和粪大肠菌群的关系。加氯量相同时，延长反应时间可以增加粪大肠菌群的灭活性。相同的反应时间，增加氯的用量可以增强消毒效果。当最低反应时间30min时，3.0mg/L的加氯量可以使粪大肠菌群小于800个/L，达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准的要求。当加氯量达到7mg/L时，粪大肠菌群未检出。而60min的反应时间加氯2.0mg/L便可达到国标要求。因此，污水处理厂可以增加停留时间以减少次氯酸钠的使用。

图2设定反应时间为30min，对不同浓度的次氯酸钠消毒后水中的余氯与粪大肠菌群进行分析。投加次氯酸钠消毒会存在余氯，当次氯酸钠投加量达到5.0mg/L时，余氯量缓慢增长到1.02mg/L，而粪大肠菌群数快速下降到200个/L。说明此阶段次氯酸钠主要起杀菌作用。继续增大投加量之后，余氯含量猛增，此时氨氮等其他还原性物质与具有强氧化作用的次氯酸钠反应，形成化合态余氯。

2.2次氯酸钠对BOD5浓度的影响

图3次氯酸钠浓度对BOD浓度影响

图4次氯酸钠投加量对水中余氯含量的影响

将二沉池出水投加不同浓度次氯酸钠后反应30min，测得余氯含量分别为0.35、0.56、1.02、2.25、5.05mg/L，非稀释法培养5天，每天测溶解氧和剩余余氯。图3和4显示不同初始浓度次氯酸钠添加量下每天BOD变化以及水中余氯含量。次氯酸钠小于5.0mg/L时，图3可以看到清晰的BOD随着时间的变化曲线，趋势与不加氯相似，但BOD值稍偏低，图4表明此时水中余氯分解较快，基本从第二天开始不再残留，菌种受余氯影响较小。在次氯酸钠添加量较高的水样中，特别是10.0mg/L时，在5天内始终可以检出余氯，而BOD值从第一天开始即无显著变化。说明水中的微生物受到余氯的严重抑制，几乎丧失活性。

图5更直观表现了氯对生物活性的抑制作用。随着次氯酸钠浓度的增加，BOD5的浓度迅速下降，到5.0mg/L，BOD5为不含氯时的1/2。次氯酸钠含量高于7.0mg/L时，生物活性抑制作用显著增大，BOD5几乎为0。采用次氯酸钠（NaClO）消毒原理为：次氯酸钠与水发生反应生成次氯酸HClO，HClO为很小的中性分子，可扩散到带负电的细菌表面，并渗入细菌体内通过氧化作用破坏菌体内酶系统而使细菌死亡。同时，一部分次氯酸进一步分解形成新生态氧[O]，新生态氧的极强氧化性使菌体和病毒上的蛋白质变性，从而致死病源微生物，达到消毒杀菌的作用[4]。由此可见，在次氯酸钠消毒的过程中部分微生物也被氯消耗，水样的生物活性大大降低。

2.3除氯后BOD5浓度变化

图5次氯酸钠对BOD5影响

图6非稀释法和非稀释接种法的BOD5对比

图7消毒剂浓度对BOD5影响

将不同次氯酸钠消毒后的出水，经过亚硫酸钠除氯后，用非稀释和非稀释接种法分别培养5天，测BOD5浓度。图6显示初始次氯酸钠添加量低于5.0mg/L时，非稀释法和稀释法测得BOD5浓度接近。大于5.0mg/L并逐渐增大时，菌种的添加对生化性的增强效果明显。可以增加40%左右。原因是氯的消毒作用杀死部分水样中的微生物，因此需要添加菌种提高微生物含量。对于低浓度BOD5的水样，次氯酸钠添加量大于5.0mg/L时，测得余氯大于1.02mg/L，应在除氯后用非稀释接种法测定。

图7考察消毒剂浓度对非稀释接种法的影响。尽管在除氯后用添加菌种的方法培养，水样中BOD5的浓度还是随着次氯酸钠初始投加量的增加而降低。原因是次氯酸钠投加量的增加，导致了消毒副产物的增加。因此，有必要控制消毒剂用量。次氯酸钠是一种具有强氧化性的试剂，除了消除粪大肠菌群等微生物外，还会氧化水体各种有机和无机物质，产生三氯甲烷、三溴甲烷等多种挥发性有机卤代物。这类消毒副产物具有致癌致突变作用，对人类和水生生物产生长期毒性影响[1,5,6]。

3结语

城镇污水处理厂的次氯酸钠消毒工艺会对BOD5产生影响。次氯酸钠的投加，会消耗水中的微生物，并且产生消毒副产物抑制微生物生长，从而对BOD5的测定产生干扰。反应时间30min时，3.0mg/L的加氯量可以使粪大肠菌群小于800个/L，达国标要求。当次氯酸钠投加量大于5mg/L时，此时余氯含量大于1.05mg/L，BOD5受到显著抑制，应在除氯后用非稀释接种法测定。增加停留时间可以减少次氯酸钠投加量。

此外，由于污水处理厂出水没有余氯排放限值（2015年11月发布的修订征求意见稿也无该指标），造成了次氯酸钠的滥用，消毒副产物进入水体严重污染环境。美国国家环保局从1990年开始，要求污水处理厂出水中总余氯应小于0.16umol/L(0.011mg/L)[3]。而我国暂时无此类标准，只有在《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中对氯消毒的医院废水排放规定余氯浓度限值为0.5mg/L。建议修订GB 18918-2002应增加余氯标准限值，减少氯消毒副产物的排放。同时，污水处理厂应采取相应的除氯工艺，比如活性炭吸附、亚硫酸钠还原，或者改变工艺参数，增加停留时间等方式控制次氯酸钠使用量。甚至选用其他消毒工艺，比如紫外或者臭氧消毒等。

[1]ErnestR.Blatchley,Bruce A,etal.Effectsofdisinfectantsonwastewatereffluenttoxicity[J].WaterResearch,1997,31(7):1581-1588.

[2]Mash H.Assessing the fate and transformation by-product potential of trenbolone during chlorination[J].Chemosphere,2010,81(7): 946-953.

[3]王林,吴纯德,张积阳等.次氯酸钠应用于南方地区二次供水安全消毒的研究[J]水处理技术2012,38(11),107-111.

[4]严煦世,范瑾初.给水工程[M].北京:中国建筑工业出版社,2002. [5]Gorge RHelz.Incompleteness ofWastewater Dechlorination.EnvironmentalScience&Technology[J],1995,29:1018-1022.

[6]曹瑞钰.氯消毒机理、危害和脱氯[J].中国给水排水,1995,11(4): 36-39.

邵科（1983—），女，浙江人，硕士，工程师，主要从事环境监测研究。