紫外線消毒器在污水處理中的應用

　　消毒是污水處理廠處理工藝的最后一個環節。國內外普遍采用的出水消毒技術有氯消毒(如次氯酸鹽、氯氣等)，二氧化氯消毒等化學消毒方法。從工藝的經濟性、運行管理的難易、消毒可靠性等方面，許多工藝都有其缺陷之處。當代科學技術證明，雖然氯氣和次氯酸鹽等消毒技術的成本都很低，這些處理工藝對人體健康和環境產生了危害。在水處理中使用這些化學消毒劑會在一定程度上形成有害的消毒副產物，特別是水中的余氯會嚴重影響水生生物的生長繁殖。因此，人們在努力尋找能有效滅活水中有害微生物的物理消毒方法。在目前尚無更經濟實用的方法推出前，許多污水廠出水都沒有正常的消毒。隨著研究的不斷深入，紫外線消毒對水中細菌和bingdu去除效果逐漸得到水處理界和廣大用戶的公認。世界上已經安裝運行的大型污水處理廠紫外線消毒裝置有4000多套，其中最大的是新西蘭曼努高污水處理廠紫外線消毒裝置，日處理能力為121萬噸。其簡單的工作原理和優良的性價比，體現了紫外線消毒工藝強勁的發展勢頭。

　　紫外c是指波長位于200~400nm之間的電磁波，細分為四個不同的波段：UVA(400～315nm)、UVB(315~280nm)、UVC(280~200nm)和真空紫外線(200~100nm)。其中能透過臭氧層和云層到達地球表面的只有UVA和UVB部分。就消毒速度而言，UVC處于微生物吸收峰范圍之內，可在數秒之內破壞微生物的DNA或蛋白質殺死細菌、病毒等微生物。UVA和UVB由于處于微生物吸收峰范圍之外，shajun速度很慢，往往需要幾十分鐘乃至數小時才能起到殺菌作用。目前，應用于給排水工程的紫外光水消毒系統的反應時間都在數秒鐘內，因此，實際上只有UVC波段發揮了殺菌作用，衡量或確定一個紫外光水消毒系統的UV劑量時，只能采用UVC波段的劑量，其他波段的影響必須排除，也就是說，通常所說的UV劑量實際上是UVC劑量。

　　1與液氯、clo2的經濟技術比較

　　1.1與yelv消毒的技術經濟比較

 　氯與水反應時生成次氯酸(HOCl)和鹽酸(HCl)。次氯酸是體積很小的中性分子，具有較強的滲透力，可以擴散到帶有負電荷的細菌表面，穿透細胞壁進入細菌內部，破壞其酶系統，致細菌死亡。對病毒而言，氯主要是對核酸破壞的致死性作用。氯化法消毒應用最廣，這是因為氯消毒歷史較長，經驗較多;處理水量較大時，單位水體的處理費用較低。但城市生活污水中含有大量的有機物，經氯消毒后，會生成鹵化有機物等消毒副產物，隨污水進入地面水體，污染水源，并對魚類等水生生物產生毒害作用。

　　以30×104m3/d城市污水處理廠為例，液氯與紫外線消毒經濟指標如表1。電價按0.49元/Kwh,燈管使用壽命為12000h/支。

　　(1)紫外c消毒的一次性投資要高出液氯消毒約150萬元人民幣，但液氯的年運行費用要高出紫外線消毒法77萬元;

　　(2)經過2年運行之后，紫外線消毒與液氯消毒的一次投資與運行費用之和基本持平，之后每年紫外線消毒要比液氯消毒節約77萬元;

　　(3)環境與社會效益上，液氯消毒產生的三致物質將對水環境和人體健康產生不良影響。

　　1.2與二氧化氯消毒的技術經濟比較

　　二氧化氯是廣譜型消毒劑，其氧化能力是氯的25倍。對水中的病原微生物包括病毒、芽孢、真菌、致病菌及肉毒桿菌均有很高的滅活效果，有剩余消毒能力。二氧化氯在控制THMs的形成和減少總有機鹵方面，與氯相比具有優越性。二氧化氯去除水中的色度、嗅、味的能力也較強。

　　制備clo2起始原料有氯酸鈉或亞氯酸鈉，一般都由亞氯酸鈉與氯反應制備。因亞氯酸鈉不能貯存，必須現場制取及時使用，且亞氯酸鈉價格昂貴，成本較高，且僅有20%二氧化氯在消毒過程中有效。當反應不完全時，自由性氯同樣會與有機物反應，可能生成THMs。二氧化氯發生器規模較小，如何運用于加氯量較大的污水處理廠成為一個問題。

　　影響紫外線消毒的因素

　　所謂紫外線消毒,是由紫外線對水進行照射來達到殺菌的目的。微生物細胞中的核糖核酸(RNA)和脫氧核糖核酸(DNA)吸收光譜的范圍在240nm-280nm,對波長255-260nm的紫外線有最大吸收。而紫外線消毒燈所產生的光波的波長恰好在此范圍內。放射性的紫外光被微生物的核酸所吸收,一方面可使核酸突變阻礙其復制、轉錄,封鎖蛋白質的合成;另一方面,產生自由基,可引起光電離,從而導致細胞的死亡,由此達到殺菌的目的。

　　紫外線消毒的效果是以照射后存活的菌體數量決定的,而它的殺菌能力則是由253.7nm的紫外線的照射劑量所決定的。照射劑量可表示為:

　　照射劑量(μW•s/cm2)=紫外線強度(μW/cm2)*照射時間(s)

　　因此紫外線的殺菌效果主要與紫外線燈管的功率、性能,處理水的物理化學性質,反應器的水力條件等因素有關。

　2.1紫外線xiaodu燈的性能

　　低壓汞紫外線消毒燈產生的幾乎是純254nm波長的短波紫外線輻射,隨著使用時間的增加,紫外線燈的輻射強度逐漸降低,失去使用價值。有數據表明,國產燈管的有效使用時間一般在3000h以上;國外的燈管的有效使用時間一般都在7500h以上,品質良好的燈管可達8000h。燈管的結垢也會影響紫外線的穿透力,減弱消毒效果。

 　　2.2處理水的物理化學性質

 　2.2.1懸浮固體(SS)

懸浮物可干擾、吸收紫外線,并使其射線量減少,通過遮蔽紫外線隱藏細菌,使之具有保護細菌的作用。當懸浮物濃度增高,殘存細菌數就會增多并引起消毒效果下降。基于100ml水中含有100-200個糞大腸菌群的的消毒要求,有專家就美國和加拿大的紫外線消毒城市污水的二級處理系統,推薦SS應不高于20mg/L。