城市污水處理廠尾水紫外線消毒的設計及應用

更新時間：2013-07-02

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來源：石家莊技冠環保設備有限公司

城市污水經過二級處理后,仍可能存在病原菌,這就要求對污水進行消毒處理。紫外線消毒由于具有殺菌快速、安全、易操作及占地小等優點,越來越受到研究人員的重視。本文系統地探討了污水處理廠尾水紫外線消毒系統的消毒機理、構成以及設計要點,簡要介紹了其在某污水處理廠中的成功應用。

城市污水經過二級處理后,水質明顯改善,細菌含量大幅度減少,但細菌的值仍很高,并可能存在病原菌,這就要求對污水進行消毒處理。隨著對液氯消毒缺陷的認識,以及液氯消毒副產物的潛在威脅,尋找安全的污水尾水消毒技術成為目前污水消毒的必然趨勢。紫外線消毒由于具有殺菌快速、安全、易操作及占地小等優點,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備!,隨后GB50014??2006 室外排水設計規范!也加入了紫外線消毒技術,這對紫外線消毒技術在國內的發展起到了巨大的推進作用。

1??紫外線消毒機理

紫外線按照波長劃分為4個部分: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）。根據生物效應,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微生物（細菌、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。紫外線對核酸的作用可導致鍵和鏈的斷裂、股間交聯和形成光化產物等,從而改變了DNA的生物活性,使微生物自身不能復制。

2??紫外線消毒系統構成及設計要點

2??1??紫外線消毒系統構成紫外線消毒設備一般由紫外燈模塊、模塊支架、配電系統、系統控制中心、水位探測及控制裝置等組成,設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、控制系統以及自動清洗系統及供配電系統組成。紫外消毒模塊組浸沒在水中,污水流出時經紫外燈的輻射滅活污水中的微生物,達到消毒的目的。

2??2??紫外線消毒系統設計要點

2??2??1??紫外劑量紫外劑量是影響消毒效果的直接因素,它等于紫外光強度與接觸時間的乘積。在相同的紫外光強度條件下,接觸時間決定紫外劑量。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濟有效地對額外的微生物進行滅活。因此,紫外劑量應根據排放水體的衛生學指標經濟合理科學地選擇。

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 鐵道勞動安全衛生與環保??2008年第35卷5期環保（3）樣下測定的值,每次測試時,將4個樣品的平均紫外線穿透率作為系統的紫外線穿透率。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）必須嚴格控制。TSS對紫外線消毒的影響主要表現在:（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,避免了紫外線的破壞。目前國內城市污水廠所接納的污水往往是包括有工業污水的綜合污水,工業污水的排入會直接影響污水的色度,從而影響污水的紫外線穿透率。因此在設計中應該合理考慮工業廢水對污水廠處理工藝流程的影響,既避免設備選型過大造成的浪費,同時又保證尾水消毒能達標。

2??2??3??紫外燈老化及紫外燈石英套管的結垢

紫外燈老化系數是指紫外燈在壽命終點時的紫外能輸出與新燈的紫外能輸出的比值。結垢系數是系統運行6個月后的套管UVT與使用前的套管UVT之比。因此,紫外線消毒系統設計在考慮有效紫外劑量#時應考慮紫外燈老化系數和紫外燈套管結垢系數,以保證紫外燈始終處于有效工作狀態。當污水流經紫外線消毒器時,其中有許多無機雜質會沉淀、粘附在套管外壁上,尤其當污水中有機物含量較高時更容易形成污垢膜,而且微生物容易生長形成生物膜,這些都會抑制紫外線的透射,影響消毒效果。因此,紫外燈在運行中,為了減少石英套管結垢對消毒效果的影響,必須對紫外燈進行清洗,以確保紫外線消毒系統的性能穩定。紫外燈清洗方式有人工清洗、在線機械清洗、在線機械加化學清洗等。在污水處理應用中,宜采用在線機械加化學清洗。

2??2??4??光復活和光修復

污水流經紫外線消毒渠后,水中的微生物均由于紫外線的照射受到損傷以致死亡,但微生物對損傷有一定的修復能力。微生物的紫外線損傷能被可見光所逆轉稱為光復活,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境不利于微生物損傷后的修復。因此,要進一步研究光復活的原理和條件,確定避免光復活發生的zui小紫外線照射強度、時間或劑量,以合理指導設計。

3??工程實例

實際工程中對紫外線消毒系統選取的考慮應該是全方面的,要綜合考慮設備投資、運行維護費用、土建費用、安裝占地、系統操作安全性、系統自動化程度和系統及其部件壽命等。污水消毒系統的有效紫外劑量的設計參數,主要取決于兩方面因素,*是污水水質,主要是SS和UVT值;第二是排放水體的衛生學標準（病毒、病菌、寄生蟲等）。

4??結束語

紫外線消毒無需化學藥品,消毒不會產生如液氯消毒THMs類副產物,同時消除了液氯在運輸存儲中的安全隱患。而且殺菌作用快,效果好,土建規模比傳統液氯消毒低,占地省,基建投資、能耗以及運行費用低,自動化程度高,維護簡便。隨著紫外線消毒技術的日趨完善,其在城市污水處理系統中必將發揮更大的作用。

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