城市污水處理廠尾水紫外線消毒的設(shè)計(jì)及應(yīng)用
來源：石家莊技冠環(huán)保設(shè)備有限公司
城市污水經(jīng)過二級(jí)處理后,仍可能存在病原菌,這就要求對(duì)污水進(jìn)行消毒處理。紫外線消毒由于具有殺菌快速、安全、易操作及占地小等優(yōu)點(diǎn),越來越受到研究人員的重視。本文系統(tǒng)地探討了污水處理廠尾水紫外線消毒系統(tǒng)的消毒機(jī)理、構(gòu)成以及設(shè)計(jì)要點(diǎn),簡要介紹了其在某污水處理廠中的成功應(yīng)用。
城市污水經(jīng)過二級(jí)處理后,水質(zhì)明顯改善,細(xì)菌含量大幅度減少,但細(xì)菌的值仍很高,并可能存在病原菌,這就要求對(duì)污水進(jìn)行消毒處理。隨著對(duì)液氯消毒缺陷的認(rèn)識(shí),以及液氯消毒副產(chǎn)物的潛在威脅,尋找安全的污水尾水消毒技術(shù)成為目前污水消毒的必然趨勢(shì)。紫外線消毒由于具有殺菌快速、安全、易操作及占地小等優(yōu)點(diǎn),越來越受到研究人員的重視。2005年7月我國頒布了GB??T19837??2005 城市給排水紫外線消毒設(shè)備!,隨后GB50014??2006 室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范!也加入了紫外線消毒技術(shù),這對(duì)紫外線消毒技術(shù)在國內(nèi)的發(fā)展起到了巨大的推進(jìn)作用。
1??紫外線消毒機(jī)理
紫外線按照波長劃分為4個(gè)部分:A波段（UV??A,400~320nm）,B波段（UV??B,320~275 nm）,C波段（UV??C,275~200nm）,D波段（UV??D,200~10nm）。根據(jù)生物效應(yīng),水消毒主要采用的是C波段紫外線,紫外燈在260nm附近殺菌效率zui高。研究表明,紫外線主要是通過對(duì)微生物（細(xì)菌、病毒、芽孢等病原體）的輻射損傷和破壞核酸的功能使微生物致死。紫外線對(duì)核酸的作用可導(dǎo)致鍵和鏈的斷裂、股間交聯(lián)和形成光化產(chǎn)物等,從而改變了DNA的生物活性,使微生物自身不能復(fù)制。
2??紫外線消毒系統(tǒng)構(gòu)成及設(shè)計(jì)要點(diǎn)
2??1??紫外線消毒系統(tǒng)構(gòu)成紫外線消毒設(shè)備一般由紫外燈模塊、模塊支架、配電系統(tǒng)、系統(tǒng)控制中心、水位探測(cè)及控制裝置等組成,設(shè)備的核心部件是紫外燈。目前,大部分城市污水廠尾水紫外線消毒系統(tǒng)都是采用模塊化明渠工藝,它主要由紫外消毒模塊組、控制系統(tǒng)以及自動(dòng)清洗系統(tǒng)及供配電系統(tǒng)組成。紫外消毒模塊組浸沒在水中,污水流出時(shí)經(jīng)紫外燈的輻射滅活污水中的微生物,達(dá)到消毒的目的。
2??2??紫外線消毒系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)
2??2??1??紫外劑量紫外劑量是影響消毒效果的直接因素,它等于紫外光強(qiáng)度與接觸時(shí)間的乘積。在相同的紫外光強(qiáng)度條件下,接觸時(shí)間決定紫外劑量。從理論上分析,紫外劑量越大,消毒效果越好,然而紫外消毒有一限值,超過此限值則不能經(jīng)濟(jì)有效地對(duì)額外的微生物進(jìn)行滅活。因此,紫外劑量應(yīng)根據(jù)排放水體的衛(wèi)生學(xué)指標(biāo)經(jīng)濟(jì)合理科學(xué)地選擇。
2??2??2??紫外線的穿透率（UVT）
紫外線穿透率通常是指通過1cm比色皿水 240 鐵道勞動(dòng)安全衛(wèi)生與環(huán)保??2008年第35卷5期環(huán)保（3） 樣下測(cè)定的值,每次測(cè)試時(shí),將4個(gè)樣品的平均紫外線穿透率作為系統(tǒng)的紫外線穿透率。一般來說,紫外線的穿透率越低,消毒效果越差,因而出水總懸浮物（TSS）必須嚴(yán)格控制。TSS對(duì)紫外線消毒的影響主要表現(xiàn)在:（1）懸浮顆粒吸收并分散了紫外能量;（2）微生物隱藏在顆粒中受到保護(hù),避免了紫外線的破壞。目前國內(nèi)城市污水廠所接納的污水往往是包括有工業(yè)污水的綜合污水,工業(yè)污水的排入會(huì)直接影響污水的色度,從而影響污水的紫外線穿透率。因此在設(shè)計(jì)中應(yīng)該合理考慮工業(yè)廢水對(duì)污水廠處理工藝流程的影響,既避免設(shè)備選型過大造成的浪費(fèi),同時(shí)又保證尾水消毒能達(dá)標(biāo)。
2??2??3??紫外燈老化及紫外燈石英套管的結(jié)垢
紫外燈老化系數(shù)是指紫外燈在壽命終點(diǎn)時(shí)的紫外能輸出與新燈的紫外能輸出的比值。結(jié)垢系數(shù)是系統(tǒng)運(yùn)行6個(gè)月后的套管UVT與使用前的套管UVT之比。因此,紫外線消毒系統(tǒng)設(shè)計(jì)在考慮有效紫外劑量#時(shí)應(yīng)考慮紫外燈老化系數(shù)和紫外燈套管結(jié)垢系數(shù),以保證紫外燈始終處于有效工作狀態(tài)。當(dāng)污水流經(jīng)紫外線消毒器時(shí),其中有許多無機(jī)雜質(zhì)會(huì)沉淀、粘附在套管外壁上,尤其當(dāng)污水中有機(jī)物含量較高時(shí)更容易形成污垢膜,而且微生物容易生長形成生物膜,這些都會(huì)抑制紫外線的透射,影響消毒效果。因此,紫外燈在運(yùn)行中,為了減少石英套管結(jié)垢對(duì)消毒效果的影響,必須對(duì)紫外燈進(jìn)行清洗,以確保紫外線消毒系統(tǒng)的性能穩(wěn)定。紫外燈清洗方式有人工清洗、在線機(jī)械清洗、在線機(jī)械加化學(xué)清洗等。在污水處理應(yīng)用中,宜采用在線機(jī)械加化學(xué)清洗。
2??2??4??光復(fù)活和光修復(fù)
污水流經(jīng)紫外線消毒渠后,水中的微生物均由于紫外線的照射受到損傷以致死亡,但微生物對(duì)損傷有一定的修復(fù)能力。微生物的紫外線損傷能被可見光所逆轉(zhuǎn)稱為光復(fù)活,有效的波長范圍包括330nm~480nm的可見光和近紫外光。此外,有研究表明污水本身的環(huán)境不利于微生物損傷后的修復(fù)。因此,要進(jìn)一步研究光復(fù)活的原理和條件,確定避免光復(fù)活發(fā)生的zui小紫外線照射強(qiáng)度、時(shí)間或劑量,以合理指導(dǎo)設(shè)計(jì)。
3??工程實(shí)例
實(shí)際工程中對(duì)紫外線消毒系統(tǒng)選取的考慮應(yīng)該是全方面的,要綜合考慮設(shè)備投資、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用、土建費(fèi)用、安裝占地、系統(tǒng)操作安全性、系統(tǒng)自動(dòng)化程度和系統(tǒng)及其部件壽命等。污水消毒系統(tǒng)的有效紫外劑量的設(shè)計(jì)參數(shù),主要取決于兩方面因素,*是污水水質(zhì),主要是SS和UVT值;第二是排放水體的衛(wèi)生學(xué)標(biāo)準(zhǔn)（病毒、病菌、寄生蟲等）。
4??結(jié)束語
紫外線消毒無需化學(xué)藥品,消毒不會(huì)產(chǎn)生如液氯消毒THMs類副產(chǎn)物,同時(shí)消除了液氯在運(yùn)輸存儲(chǔ)中的安全隱患。而且殺菌作用快,效果好,土建規(guī)模比傳統(tǒng)液氯消毒低,占地省,基建投資、能耗以及運(yùn)行費(fèi)用低,自動(dòng)化程度高,維護(hù)簡便。隨著紫外線消毒技術(shù)的日趨完善,其在城市污水處理系統(tǒng)中必將發(fā)揮更大的作用。
