簡(jiǎn)析當(dāng)前紫外線消毒工藝技術(shù)在再生水處理中的應(yīng)用

張麟

摘 要：近些年來(lái)，水資源緊缺問(wèn)題逐漸成為一個(gè)全球性問(wèn)題，而城市再生水處理作為應(yīng)對(duì)水資源緊缺的有效方法，逐漸受到了各國(guó)的重視。因此，文章首先探討了城市再生水處理的重要作用、意義、常見(jiàn)消毒方法和問(wèn)題，然后結(jié)合作者的實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)紫外線消毒工藝技術(shù)在再生水處理中的具體應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的分析，以期為同類的實(shí)踐提供有益的借鑒。

關(guān)鍵詞：紫外線；消毒工藝技術(shù)；再生水；水處理；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）21-0172-02

1 概述

在城市水處理中，消毒是一個(gè)非常重要的組成過(guò)程，尤其在水媒疾病傳播控制與保障人體健康方面能夠起到重要作用。而紫外線消毒技術(shù)作為一種常用的消毒技術(shù)，目前在我國(guó)城市污水處理排放項(xiàng)目中應(yīng)用較多，但是在再生水回用領(lǐng)域中卻相對(duì)較少。不過(guò)，紫外線消毒技術(shù)卻具有無(wú)需添加化學(xué)藥劑，不會(huì)使得水體發(fā)生臭味、產(chǎn)生有毒有害副產(chǎn)物，而且消毒速度快、效率高的突出優(yōu)勢(shì)，因此，和傳統(tǒng)的化學(xué)消毒工藝相比，更加安全簡(jiǎn)便，甚至能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化的操作，從而逐步受到了再生水處理相關(guān)人員的重視。

2 城市再生水處理的重要作用及意義

根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)水資源的總量大概為28000億立方米，人均水資源量大概為2220立方米，而預(yù)計(jì)到2030年左右，這一數(shù)字將降低到1760立方米左右，接近用水緊張國(guó)家的邊緣。再加上我國(guó)現(xiàn)有的七大水系都有不同程度的污染，更是進(jìn)一步加劇了我國(guó)水資源的緊張。正是在這種盛水缺水也逐步嚴(yán)重的形勢(shì)下，而大量的城市污水卻在白白流失，不僅對(duì)環(huán)境造成了污染，而且極大地浪費(fèi)了水資源，因此，對(duì)城市污水再生技術(shù)的研究就具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。通常情況下，海水所含雜質(zhì)為3.5%左右，而城市污水所含有的污染物質(zhì)則為0.1%，相比之下，更加利于收集和處理。近些年來(lái)，我國(guó)在城市污水處理方面的技術(shù)也逐漸成熟，在基建投資上也具有明顯的優(yōu)勢(shì)，甚至在一些發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)將該種方式作為一種首選選擇，再生水也被認(rèn)為是可靠的第二水源。

3 城市再生水處理中的常見(jiàn)消毒方法及紫外線消毒機(jī)理

在當(dāng)前的城市再生水處理消毒工藝中，物理消毒方法和化學(xué)消毒方法是兩種主要的消毒方法，首先，物理消毒方法主要是采用紫外線、超聲波、熱等方法達(dá)到破壞細(xì)菌洗白的核酸或蛋白質(zhì)的目的，正是由于將細(xì)菌蛋白質(zhì)進(jìn)行了一定程度的損傷，使其凝聚或者變性，使得再生水中的微生物難以正常繁殖和生產(chǎn)，從而最終達(dá)到了消毒的目的。而物理消毒方法中最具有代表性的便是本文即將詳細(xì)論述的紫外線消毒方法。除了物理方法外，化學(xué)方法中也是再生水消毒處理的常用方法，其主要通過(guò)二氧化氯、臭氧、氯氨以及次氯酸鈉等氧化劑達(dá)到將細(xì)菌微生物的細(xì)胞、核酸受損的目的，從而達(dá)到消毒的最終目的。

城市再生水處理中應(yīng)用的紫外線消毒原理主要是通過(guò)對(duì)細(xì)菌微生物中的RNA和DNA內(nèi)含氮的胸腺嘌呤等雜環(huán)物質(zhì)進(jìn)行改變，從而在相鄰的核苷之間產(chǎn)生新鍵，繼而形成二聚物，在這種情況下，細(xì)菌微生物便不能夠進(jìn)行自我繁殖和生長(zhǎng)，也達(dá)到了消毒的目的。實(shí)踐證明，紫外線消毒工藝與次氯酸鈉等化學(xué)消毒方法相比，在運(yùn)營(yíng)成本、物質(zhì)和消毒副產(chǎn)物殘留等方面有著更加突出的優(yōu)勢(shì)，而且殺菌效率高，波長(zhǎng)在200～295nm的紫外線有著更好的殺毒效果。

此外，紫外線消毒技術(shù)的消毒效果比較容易受到污水濁度的影響，在具體消毒過(guò)程中需要引起足夠的重視，這是因?yàn)?，一旦污水的濁度較高，就會(huì)將紫外線的穿透能力大打折扣。還需要注意的是，紫外線消毒技術(shù)在長(zhǎng)效滅菌方面還有所欠缺，在污水消毒之后，如果見(jiàn)光也可能會(huì)帶來(lái)微生物見(jiàn)光復(fù)活的現(xiàn)象，因此，在實(shí)踐應(yīng)用中，可以考慮與其他消毒工藝聯(lián)合使用。比如，在當(dāng)前很多城市景觀環(huán)境的用水中，就采用了紫外線消毒技術(shù)與氯消毒結(jié)合的方法，從而滿足了景觀水體中不能含有對(duì)人體有害的化學(xué)物質(zhì)和病毒微生物的目的，當(dāng)然，其在城市雜用水的消毒中也有明顯的效果。

4 紫外線消毒工藝技術(shù)在城市再生水處理中的具體應(yīng)用

4.1 紫外線消毒系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與選擇

對(duì)紫外線消毒系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和選擇主要依靠出水的水質(zhì)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，而針對(duì)再生水紫外線消毒來(lái)說(shuō)，色度、濁度、懸浮物濃度以及顆粒大小的分布是幾個(gè)影響消毒效果比較關(guān)鍵的因素。根據(jù)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）和《城市給排水紫外線消毒設(shè)備》（GB/T19837-2005），若達(dá)到一級(jí)A標(biāo)的指標(biāo)，紫外線的有效照射劑量應(yīng)該在20mJ/cm2以上。這是因?yàn)?，若要達(dá)到有效的消毒效果，污水中的微生物就需要吸收到足夠劑量的紫外線照射量。因此，在對(duì)紫外線消毒系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該詳細(xì)考慮再生水處理項(xiàng)目的水質(zhì)情況、水量的要求，按照系統(tǒng)能夠達(dá)到的有效紫外線照射劑量來(lái)設(shè)計(jì)。

4.2 紫外線消毒系統(tǒng)的組成及說(shuō)明

筆者所在的再生水處理項(xiàng)目中，便采用的是高強(qiáng)紫外燈配備全自動(dòng)在線清洗系統(tǒng)的方法，其幾個(gè)關(guān)鍵組成部分分別為低壓高強(qiáng)紫外燈管、機(jī)械加藥化學(xué)清洗系統(tǒng)、自動(dòng)化水位控制堰門(mén)、紫外線照射強(qiáng)度監(jiān)視系統(tǒng)、低水位傳感器、液壓中心以及配電和系統(tǒng)控制中心等部分。各部分在再生水處理中均發(fā)揮了不同的作用，比如，機(jī)械加藥化學(xué)清洗系統(tǒng)，主要通過(guò)安裝的消毒模塊，達(dá)到高效、自動(dòng)清洗的目的。如果水量過(guò)少造成了水位過(guò)低時(shí)，便可以通過(guò)低水位傳感器將水位信息上傳，從而將紫外燈管斷電，保護(hù)燈管不會(huì)受到損害。此外，在系統(tǒng)的控制中心還設(shè)置有顯示屏，可以將完整的操作界面在顯示屏上進(jìn)行顯示，以達(dá)到遠(yuǎn)程監(jiān)控的目的。

4.3 再生水處理中紫外線消毒實(shí)驗(yàn)分析

本文基于某項(xiàng)目的紫外線消毒系統(tǒng)建設(shè)思路，在實(shí)驗(yàn)室搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)紫外線消毒系統(tǒng)的消毒效果進(jìn)行探索，其中，試驗(yàn)用水的水質(zhì)主要如下表所示：

在上文中已經(jīng)論述，由于微生物的滅活程度與紫外線照射劑量有著直接的關(guān)聯(lián)，而紫外線的劑量又與照射強(qiáng)度和照射時(shí)間的乘積成正比，因此，在保持照射強(qiáng)度不變的前提下，本文對(duì)不同照射時(shí)間下的總大腸菌群的滅活效果進(jìn)行了分析，結(jié)果如下圖所示：

可見(jiàn)，當(dāng)紫外線照射時(shí)間為5.6小時(shí)以上時(shí)，總大腸菌群的滅火率幾乎達(dá)到了100%，滅活效果明顯，能夠滿足國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)再生水的回收標(biāo)準(zhǔn)。

4.4 紫外線消毒系統(tǒng)的運(yùn)維注意事項(xiàng)及評(píng)價(jià)

和其他再生水處理中應(yīng)用的消毒工藝系統(tǒng)相比，紫外線消毒系統(tǒng)的安裝、運(yùn)行及維護(hù)更為簡(jiǎn)便。不過(guò)，需要注意的是，紫外線燈管在沒(méi)有水的情況下，不可長(zhǎng)時(shí)間點(diǎn)亮，以免受到損壞，當(dāng)然，自動(dòng)清洗系統(tǒng)也需要有水的潤(rùn)滑作用，在整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，務(wù)必采取必要的防護(hù)措施，尤其要保護(hù)操作人員的眼睛，保障整個(gè)操作都按照規(guī)范和要求執(zhí)行。在筆者所在的該項(xiàng)目中，當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行后，初始檢測(cè)的水質(zhì)并不太理想，經(jīng)過(guò)仔細(xì)分析是由于工藝不穩(wěn)定所致，造成了懸浮大顆粒內(nèi)部不能夠受到足夠的紫外線照射，因此，又針對(duì)性地進(jìn)行了改進(jìn)，也使得水質(zhì)達(dá)到了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，從而達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

可見(jiàn)，將紫外線消毒系統(tǒng)應(yīng)用到城市再生水處理之中具有明顯的技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性和社會(huì)效益，在技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性方面來(lái)說(shuō)，將紫外線消毒加入到再生水處理中，能夠有效降低氯消毒工藝的需氯量，繼而降低整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行成本，尤其在無(wú)人值守的小型再生水站，其效果更加明顯。同時(shí)，將紫外線消毒工藝和化學(xué)消毒方法相比，整個(gè)系統(tǒng)更加安全，處理后的水資源不會(huì)對(duì)人體健康帶來(lái)傷害。

5 結(jié)束語(yǔ)

總之，和其他消毒方法相比，將紫外線消毒工藝技術(shù)應(yīng)用到城市再生水處理過(guò)程中，有明顯的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，處理的水質(zhì)也不必?fù)?dān)心存在有害遺留物質(zhì)對(duì)人體造成傷害，因此，本文所述搭建的紫外線消毒系統(tǒng)也具有在同類項(xiàng)目實(shí)踐中推廣應(yīng)用的必要性，筆者認(rèn)為，只有不斷推進(jìn)類似紫外線消毒技術(shù)在再生水處理中的進(jìn)步與發(fā)展，才能為我國(guó)水資源緊缺問(wèn)題的解決提供有益的探索。

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