紫外線消毒器在污水處理中的應(yīng)用

　　消毒是污水處理廠處理工藝的最后一個環(huán)節(jié)。國內(nèi)外普遍采用的出水消毒技術(shù)有氯消毒(如次氯酸鹽、氯氣等)，二氧化氯消毒等化學(xué)消毒方法。從工藝的經(jīng)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(dāng)代科學(xué)技術(shù)證明，雖然氯氣和次氯酸鹽等消毒技術(shù)的成本都很低，這些處理工藝對人體健康和環(huán)境產(chǎn)生了危害。在水處理中使用這些化學(xué)消毒劑會在一定程度上形成有害的消毒副產(chǎn)物，特別是水中的余氯會嚴(yán)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(jīng)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(xì)菌和bingdu去除效果逐漸得到水處理界和廣大用戶的公認(rèn)。世界上已經(jīng)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(yōu)良的性價比，體現(xiàn)了紫外線消毒工藝強勁的發(fā)展勢頭。

　　紫外c是指波長位于200~400nm之間的電磁波，細(xì)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(nèi)，可在數(shù)秒之內(nèi)破壞微生物的DNA或蛋白質(zhì)殺死細(xì)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(shù)小時才能起到殺菌作用。目前，應(yīng)用于給排水工程的紫外光水消毒系統(tǒng)的反應(yīng)時間都在數(shù)秒鐘內(nèi)，因此，實際上只有UVC波段發(fā)揮了殺菌作用，衡量或確定一個紫外光水消毒系統(tǒng)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(jīng)濟技術(shù)比較

　　1.1與yelv消毒的技術(shù)經(jīng)濟比較

 　氯與水反應(yīng)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(fù)電荷的細(xì)菌表面，穿透細(xì)胞壁進入細(xì)菌內(nèi)部，破壞其酶系統(tǒng)，致細(xì)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(yīng)用最廣，這是因為氯消毒歷史較長，經(jīng)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(jīng)氯消毒后，會生成鹵化有機物等消毒副產(chǎn)物，隨污水進入地面水體，污染水源，并對魚類等水生生物產(chǎn)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(jīng)濟指標(biāo)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(jīng)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(jié)約77萬元;

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

　　1.2與二氧化氯消毒的技術(shù)經(jīng)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(yōu)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(yīng)制備。因亞氯酸鈉不能貯存，必須現(xiàn)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(dāng)反應(yīng)不完全時，自由性氯同樣會與有機物反應(yīng)，可能生成THMs。二氧化氯發(fā)生器規(guī)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(xì)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(chǎn)生的光波的波長恰好在此范圍內(nèi)。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(fù)制、轉(zhuǎn)錄,封鎖蛋白質(zhì)的合成;另一方面,產(chǎn)生自由基,可引起光電離,從而導(dǎo)致細(xì)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(shù)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(xué)性質(zhì),反應(yīng)器的水力條件等因素有關(guān)。

　2.1紫外線xiaodu燈的性能

　　低壓汞紫外線消毒燈產(chǎn)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(shù)據(jù)表明,國產(chǎn)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(zhì)良好的燈管可達8000h。燈管的結(jié)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(xué)性質(zhì)

 　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(xì)菌,使之具有保護細(xì)菌的作用。當(dāng)懸浮物濃度增高,殘存細(xì)菌數(shù)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(tǒng),推薦SS應(yīng)不高于20mg/L。