城市污水处理厂尾水紫外线消毒的设计及应用
来源：石家庄技冠环保设备有限公司
城市污水经过二级处理后,仍可能存在病原菌,这就要求对污水进行消毒处理。紫外线消毒由于具有杀菌快速、安全、易操作及占地小等优点,越来越受到研究人员的重视。本文系统地探讨了污水处理厂尾水紫外线消毒系统的消毒机理、构成以及设计要点,简要介绍了其在某污水处理厂中的成功应用。
城市污水经过二级处理后,水质明显改善,细菌含量大幅度减少,但细菌的值仍很高,并可能存在病原菌,这就要求对污水进行消毒处理。随着对液氯消毒缺陷的认识,以及液氯消毒副产物的潜在威胁,寻找安全的污水尾水消毒技术成为目前污水消毒的必然趋势。紫外线消毒由于具有杀菌快速、安全、易操作及占地小等优点,越来越受到研究人员的重视。2005年7月我国颁布了GB??T19837??2005 城市给排水紫外线消毒设备!,随后GB50014??2006 室外排水设计规范!也加入了紫外线消毒技术,这对紫外线消毒技术在国内的发展起到了巨大的推进作用。
1??紫外线消毒机理
紫外线按照波长划分为4个部分: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）。根据生物效应,水消毒主要采用的是C波段紫外线,紫外灯在260nm附近杀菌效率zui高。研究表明,紫外线主要是通过对微生物（细菌、病毒、芽孢等病原体）的辐射损伤和破坏核酸的功能使微生物致死。紫外线对核酸的作用可导致键和链的断裂、股间交联和形成光化产物等,从而改变了DNA的生物活性,使微生物自身不能复制。
2??紫外线消毒系统构成及设计要点
2??1??紫外线消毒系统构成紫外线消毒设备一般由紫外灯模块、模块支架、配电系统、系统控制中心、水位探测及控制装置等组成,设备的核心部件是紫外灯。目前,大部分城市污水厂尾水紫外线消毒系统都是采用模块化明渠工艺,它主要由紫外消毒模块组、控制系统以及自动清洗系统及供配电系统组成。紫外消毒模块组浸没在水中,污水流出时经紫外灯的辐射灭活污水中的微生物,达到消毒的目的。
2??2??紫外线消毒系统设计要点
2??2??1??紫外剂量紫外剂量是影响消毒效果的直接因素,它等于紫外光强度与接触时间的乘积。在相同的紫外光强度条件下,接触时间决定紫外剂量。从理论上分析,紫外剂量越大,消毒效果越好,然而紫外消毒有一限值,超过此限值则不能经济有效地对额外的微生物进行灭活。因此,紫外剂量应根据排放水体的卫生学指标经济合理科学地选择。
2??2??2??紫外线的穿透率（UVT）
紫外线穿透率通常是指通过1cm比色皿水 240 铁道劳动安全卫生与环保??2008年第35卷5期环保（3） 样下测定的值,每次测试时,将4个样品的平均紫外线穿透率作为系统的紫外线穿透率。一般来说,紫外线的穿透率越低,消毒效果越差,因而出水总悬浮物（TSS）必须严格控制。TSS对紫外线消毒的影响主要表现在:（1）悬浮颗粒吸收并分散了紫外能量;（2）微生物隐藏在颗粒中受到保护,避免了紫外线的破坏。目前国内城市污水厂所接纳的污水往往是包括有工业污水的综合污水,工业污水的排入会直接影响污水的色度,从而影响污水的紫外线穿透率。因此在设计中应该合理考虑工业废水对污水厂处理工艺流程的影响,既避免设备选型过大造成的浪费,同时又保证尾水消毒能达标。
2??2??3??紫外灯老化及紫外灯石英套管的结垢
紫外灯老化系数是指紫外灯在寿命终点时的紫外能输出与新灯的紫外能输出的比值。结垢系数是系统运行6个月后的套管UVT与使用前的套管UVT之比。因此,紫外线消毒系统设计在考虑有效紫外剂量#时应考虑紫外灯老化系数和紫外灯套管结垢系数,以保证紫外灯始终处于有效工作状态。当污水流经紫外线消毒器时,其中有许多无机杂质会沉淀、粘附在套管外壁上,尤其当污水中有机物含量较高时更容易形成污垢膜,而且微生物容易生长形成生物膜,这些都会抑制紫外线的透射,影响消毒效果。因此,紫外灯在运行中,为了减少石英套管结垢对消毒效果的影响,必须对紫外灯进行清洗,以确保紫外线消毒系统的性能稳定。紫外灯清洗方式有人工清洗、在线机械清洗、在线机械加化学清洗等。在污水处理应用中,宜采用在线机械加化学清洗。
2??2??4??光复活和光修复
污水流经紫外线消毒渠后,水中的微生物均由于紫外线的照射受到损伤以致死亡,但微生物对损伤有一定的修复能力。微生物的紫外线损伤能被可见光所逆转称为光复活,有效的波长范围包括330nm~480nm的可见光和近紫外光。此外,有研究表明污水本身的环境不利于微生物损伤后的修复。因此,要进一步研究光复活的原理和条件,确定避免光复活发生的zui小紫外线照射强度、时间或剂量,以合理指导设计。
3??工程实例
实际工程中对紫外线消毒系统选取的考虑应该是全方面的,要综合考虑设备投资、运行维护费用、土建费用、安装占地、系统操作安全性、系统自动化程度和系统及其部件寿命等。污水消毒系统的有效紫外剂量的设计参数,主要取决于两方面因素,*是污水水质,主要是SS和UVT值;第二是排放水体的卫生学标准（病毒、病菌、寄生虫等）。
4??结束语
紫外线消毒无需化学药品,消毒不会产生如液氯消毒THMs类副产物,同时消除了液氯在运输存储中的安全隐患。而且杀菌作用快,效果好,土建规模比传统液氯消毒低,占地省,基建投资、能耗以及运行费用低,自动化程度高,维护简便。随着紫外线消毒技术的日趋完善,其在城市污水处理系统中必将发挥更大的作用。
