污水处理中的紫外线消毒技术

污水处理中的紫外线消毒技术

曾小伟、吴百才

浙江问源环保科技股份有限公司 浙江省杭州市 310000

摘要：近年来，随着我国经济建设的快速发展，我国很多先进技术运用到我国各行业中，使其发展更为迅速。污水厂以往应用的污水处理系统因为难以满足市政对污水微生物排放提出的标准，所以大部分污水厂已经使用紫外线消毒系统更换了原来的消毒系统，但是系统污水处理期间，发现其因为项目类型不同，致使污水处理成效存在较大差异，当下需要考虑不同项目的特征，科学的设计紫外线消毒系统，这是系统获得良好运行表现的有力保障。

关键词：污水处理；紫外线消毒技术

引言

我国经济建设的快速发展，人们生活水平的提高，对于能源的需求也是与日俱增，尤其是水资源的需求。紫外消毒具有设备结构简单，运行维护简便、安全，运行成本低等优点，所以紫外消毒在污水处理行业中被广泛运用，在我国污水处理行业中占到了约75%的比例。然而，在对污水处理效果的检验中发现，污水紫外消毒存在消毒不达标或部分时段不达标的问题，且不达标率较高。

1影响消毒因素

紫外线消毒利用紫外线照射水体，从而破坏水体内部细菌等物质的分子结构，达到抑制细菌分裂繁殖的目的，应用紫外线消毒技术可以在杀死病毒、细菌以及其它具有传质特性污染物质同时，还不会产生副产物，在当下已经成为众多污水处理厂频繁使用的消毒工艺技术。但是应用紫外线消毒技术必须了解影响消毒效果的因素，紫外线的照射剂量、处理水的特性、紫外线穿透率、紫外线发生系统以及其它影响因素会导致紫外线消毒技术应用于不同项目后，工作效果存在较大的差异。紫外线照射剂量为单位面积接受紫外线能量的大小，紫外线照度与曝先时间有非常密切的联系，保证紫外线剂量充裕是获得良好消毒杀菌效果的重要保障，但是从研究结果中发现紫外线照射剂量并不是越大越好，在实际应用期间还需要从成本方面考虑，将紫外线用量控制在合理范畴内。应用紫外线完成污水杀菌处理期间，必须考虑污水中可能存在反射紫外线或吸收紫外线能量物质的存在，为了保证紫外线其穿透率不会被此类物质影响，在应用紫外线技术同时，需要对待处理的污水进行全面的检测，了解到处理水体的色度、浊度，这些参数均会影响到紫外线的穿透率，在此基础上还需要分析紫外线消毒系统处理污水的作用效果，应该保障待处理的污水其色度在15NTU以下，浊度在5NTU以下。影响紫外线杀菌灭菌作业效果的因素，与紫外线灯套管结垢、紫外线灯的老化程度有关。这两方面参数均会在一定程度上影响到紫外线的剂量，因此需要在应用紫外线发生系统前，应该检查紫外线灯套管以及灯的老化程度，确保紫外线剂量不会受到紫外线灯套管结垢以及紫外线灯老化等因素的影响。

2水消毒

汞灯的另一大用途是饮用水消毒。现有的自来水消毒中最常使用的是氯消毒工艺，然而氯消毒工艺对隐孢子虫，贾第鞭毛虫等耐氯微生物的消杀效率很低，并容易产生三氯甲烷等有毒副产物。在欧洲和北美共有超过3000座给水厂采用紫外消毒技术，以紫外消毒为主配合化学消毒手段可以实现对已知所有的病原体起到有效控制。美国纽约市的某水厂采用56个紫外消毒单元，每日水处理量可达832万m^３，其对隐孢子虫灭活率可达99.9％。国内某自来水厂三期工程也采用了紫外线和氯的消毒方式，每天可以处理22万吨水。通过使用紫外消毒为主的净水技术不仅可以在大大减少对氯等消毒剂的消耗量的前提下提升消毒效果，还能在降低净水成本同时减少有害消毒副产物的生成，对降低水厂运营成本和保障居民健康均有着不错的效果。

3设计问题

提供足够的紫外剂量是紫外污水消毒的核心要素。设计单位对紫外消毒这一细分领域的相关专业知识掌握不全面，过分依赖紫外消毒设备企业提供的产品数据，不能对紫外消毒设备做出清晰、明确的要求。污水厂处理规模、进水水质会对紫外剂量有很大影响。如果污水流速快了，污水经过紫外消毒设备的时间就会减少，相应地，紫外剂量就会减少。进水水质决定了水体的紫外透过率，紫外透过率越低，消毒效果越差。部分设计人员由于对污水厂处理规模、进水水质等技术参数了解不足，未测量水体的紫外透过率，低估了需要的紫外辐射功率，导致紫外剂量不足，消毒效果不达标。设计工程中采取的理论值往往偏离实际值，造成紫外剂量不足。举个例子，紫外设备中的玻璃套管在长期使用中，表面容易附着杂质，降低紫外透过率，此时套管的紫外透过率与套管未使用前的紫外透过率的比值称为结垢系数。

4长波紫外辐照实现城市污水短程硝化

短程硝化作为一种新型污水生物脱氮技术，其相较于传统的全程硝化具有节省25%的曝气能耗、减少40%的反硝化碳源、降低污泥产量等优点。还可以进一步与厌氧氨氧化工艺（Anammox）耦连，实现全过程自养脱氮，是目前最经济有效的污水脱氮工艺，应用前景广阔。短程硝化工艺是将硝化过程控制在亚硝氮阶段，而实现稳定短程硝化的关键在于使氨氧化细菌（AOB）的活性高于亚硝酸氧化菌（NOB），从而达到AOB的富集以及NOB的淘洗。目前，研究者们已经建立了一些实现短程硝化的控制手段和策略，主要包括控制溶解氧（DO）含量、温度、pH和游离氨、游离亚硝酸含量等参数。这些控制手段和策略在高温（30-40℃）、高进水NH4+-N含量（质量浓度大于200mg/L）废水短程硝化中应用取得较好效果，如SHARON工艺，利用高温条件下AOB比最大生长速率大于NOB，通过控制较短污泥停留时间（1.5d）实现短程硝化。紫外线技术是一种常见的水处理技术，诸如紫外消毒、光催化等。紫外线根据波长大小可分为3个不同波段，紫外线C（UVC，波长200-280nm）、紫外线B（UVB，波长280-315nm）和紫外线A（UVA，波长315-400nm）。其中UVC的杀菌效果最好，广泛用于紫外线消毒中，而目前对于其他波段紫外线在水处理中的相关研究较少。

5污水处理紫外线消毒工艺未来发展需要关注的事项

目前，虽然我国紫外线消毒设备制造厂商数量激增，通过市场调查发现市面上的紫外线消毒设备其质量良莠不齐，制造厂商其资质是否获得相关部门的验证，已达到设计生产紫外线消毒设备的标准仍无法确定，同时制造商企业内部设备设计人员以及管理层在紫外线消毒设备方面存在认知缺失的情况，紫外线设备厂商其设计人员对于设备所需的技术门槛认知不足，认为只要选拨质量达标的紫外线灯管并做好外形设计，便能够满足正常需要，导致设备最终的性能并不理想。我国大部分紫外线消毒设备厂商其技术人才稀缺，设计人员并没有较高的专业能力，从整体考量并不具备紫外线消毒设备的研发能力，对于此类制造商其不仅研发能力缺失，在设计能力以及理论计算方面水平低下，通过外购元器件拼装的形式，通过控制设备研发设计方面的投入经费，并以低价参与市场竞争，对此类问题应该做好防范。

结语

目前，虽然我国应用紫外线污水消毒工艺的时间尚短，但是其在国外已经经过二十多年的发展，紫外线污水消毒工艺结构臻于完善，我国污水处理厂可以学习外国相关企业应用紫外线污水消毒技术的案例，结合自身发展情况以及工作任务，完成污水处理工作。

参考文献

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