紫外线消毒
yutianjf
yutianjf Lv.2
2007年07月30日 10:53:16
来自于水处理
只看楼主

现在有很多种类的紫外线消毒设备,谁知道如何选型,怎么计算得来的?请高手把选型的方法传上来,谢谢

现在有很多种类的紫外线消毒设备,谁知道如何选型,怎么计算得来的?请高手把选型的方法传上来,谢谢
zhonghua_1103
2007年07月30日 15:53:51
2楼
本人也是刚做UV,对这个也不是很懂,就把自己了解到的一些说出来,大家一起交流,目前紫外设备很多,有国内的国外的,有一些差别,首先要确定需要的是渠道式的还是管道式的,渠道式的也分敞开式的还是封闭式的,然后是根据具体的水量和水质情况,要达到怎样的一个处理标准,才能考虑选用使用低压还是中压紫外灯。
我公司目前做的是以色列的UV产品HOD,采用的是中压单光源紫外灯,需要了解的可以与本人联系。
QQ:45913621
MSN:jimmy_8430@hotmail.com
e-mail:zzh@konzengroup.sh.cn
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zxl123321
2007年07月30日 19:17:36
3楼
紫外消毒的核心是辐射剂量,就是辐射强度乘以辐射时间。
设备选型就是根据进水水质(主要是UVT,微生物含量),产水水质(杀菌要求),水流量及供应商提供的辐射剂量、进出水水质要求、进出水水力条件、进出水水量等来进行选择的。
正规负责的厂家应该给出不同水质条件下、不同流量下的辐射剂量,用户根据这个数据和自己的要求就可以选型,关于不同微生物的杀菌剂量,可以查有关的资料。
如果供应商没有提供这些资料(全世界没有几家公司能够提供),那么建议你不要采购他们的产品。
如果用户要自己计算辐射强度和流量,一般用户是做不到的,最困难的地方就是紫外光在水中不同地方的辐射强度是不一样的,水在杀菌器中各处的流动状态是不同的(流体的湍流和层流),那么微生物穿过杀菌器的过程中,在不同的地方停留的时间和照射的强度的计算,可以想象有多困难!
当然,我都已经解决了!


如果还有什么疑问,可以直接电话给我,能提出这个问题的人!都是有技术功底的人,愿意和你交个朋友!
0757-22112929 赵 晚上我都在。
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caotingmt
2007年07月31日 16:06:33
4楼
你真牛!
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nbfhmmm
2007年08月02日 10:55:11
5楼
忒强了,0757-22112929 赵 ,您干这行应该多年了?呵呵,看了您的介绍好,受益匪浅。在此十分感谢!
我是水处理配件销售员,我司主营紫外线杀菌器,紫外线杀菌灯,及配套的电子镇流器,石英套管,筒体。
有需要或想了解此产品,请联系我!
联系人:毛维
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zxl123321
2007年08月03日 02:25:45
6楼
从照片上看,产品挺漂亮的,灯管是自己生产的么?
另外你们主要和那一家台湾公司合作?
如果愿意的话,把你们公司主要产品和灯管的报价发给我一个;
zhaoxinliang123@yahoo.com.cn
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woxinbusiyys
2009年03月11日 11:03:07
7楼
目前紫外设备很多,有国内的国外的,有一些差别,首先要确定需要的是渠道式的还是管道式的,渠道式的也分敞开式的还是封闭式的,然后是根据具体的水量和水质情况,要达到怎样的一个处理标准,才能考虑选用使用低压还是中压紫外灯。
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mengyan197206
2009年09月18日 10:46:39
8楼
民用建筑中生活饮用水二次消毒方法
朴芬淑’,
(1.沈阳大学.辽宁沈阳110044; 2.傅金祥2沈阳建筑大学. 辽宁沈阳110168)
[摘 要 ] 针对民用建筑中生活饮用水二次污染现状,研究紫外线消毒方法及工艺系统,提出设计开发紫外线消毒器的主要工艺参数及紫外线消毒器的结构型式。探讨了封闭压力式紫外线消毒器工艺设计应注意的问题。
【关 键 词 ] 紫外线消毒;水质;灭菌
1 居住区生活饮用水紫外线消毒原理
生命科学揭示了核酸是一切生命体的最基本物质和生命基础。核酸是一种生物高分子化合物,存在于一切生物的细胞内,对生物的新陈代谢、遗传、变异等生命过程起着决定性作用。紫外线可以使核酸突变,改变了DNA的生物学活性,阻碍其复制,转录封锁和蛋白质合成。微生物最重要的紫外线损伤,也是致死性损伤。
此外,在紫外线的辐照下,水中的溶解氧(02)会产生激发基态氧分子(0'2),可使微生物体内的DNA损伤,造成细胞代谢发生紊乱,或作用于细胞中的蛋白质使其失去活性功能,从而导致细胞的死亡。
研究表明 ,水的紫外线灭菌主要是通过紫外线对微生物的辐射,生物体内的核酸吸收了紫外线的光能,损伤和破环了核酸的功能使微生物致死,从而达到消毒的目的。
2 主要工艺参数的确定及说明
2.1 紫外线消毒器主要工艺参数
实验研究表明紫外线消毒效果与紫外线辐照剂量、辐射时间、水层厚度有关。表1为紫外线消毒器主要工艺参数。

2.2 紫外线消毒器主要工艺参数确定依据
(1) 最小辐照剂量Dmin。生活饮用水消毒的目的主要是防止以水为媒介引起的传染性疾病,其重点是肠道致病菌(如伤寒、痢疾等)和肠道病毒(如传染性肝炎病毒、小儿麻痹病毒、痢疾病毒等)。在国内外的生活饮用水卫生标准中,一般都把细菌总数和大肠杆菌作为指示性指标。研究表明,紫外线辐照剂量达到5000一8000uW/cm2,就可使肠道病菌和病毒灭活,其效果可达99.9%,可以满足饮用水卫生标准规定值。同时考虑到1.5倍安全性,将辐照剂量定为12000pW/cm2,即保证消毒效果,又不会造成经济和能量上浪费。
(2) 最小辐照时间Tmax。实际上,辐照时间t与辐照剂
量D是相关的,当D一定,光源强度I一定,t也就是定值。但实验表明,当辐照时间小于3S,尽管辐照剂量很大,水层很薄,其灭活效果并不很好。这也说明紫外线辐照微生物使其DNA和RNA完全损伤需要一定时间,否则轻微损伤会导致复活。在考虑到1.5倍安全系数的基础上,将最小辐照时间Tmax定为5s是合理和可靠的。
(3) 最 大水层厚度Hmax水层厚度Hmax确定原则有两条:一是要保证灭活效果,从理论上分析,只要满足D值就可以保证灭活效果,但实际上当辐照强度小到一定值后,尽管可通过增加辐照时间的途径来满足D值,但实际的灭活效果也在下降。因此,只能通过实验的方法来确定。二是在总能耗一定的情况下,单位时间处理的水量最大。可通过求最大流量Qmax所对应的H值方法来确定。在本设计实验条件下,HEmax为6一8cm。因此将HEmax定为8cm,
3 进水水质条件的确定及说明
3., 进水水质标准说明
进水水质条件确定的原则主要有两条:一是,要减少水对紫外线吸收;二是,保证出水水质满足生活饮用水标准要求。水的色度、浑浊度、铁和锰的含量均影响水对紫外线的吸收,因此要进行限制,其值主要满足生活饮用水标准规定。进水中的细菌和大肠杆菌的含量主要考虑消毒前的含量和消毒后应达到的效果。GB3838一88《地面水环境质量标准》和CJ3020 -95《生活饮用水水源标准》中规定作为集中生活饮用水水源的水体总大肠菌应小于10000个/L。但实际经过混凝、沉淀、过滤处理后一般大肠杆菌值都小于1000个/L。细菌都小于3000cfu/ml。按灭活率细菌为99%和大肠杆菌为99.9%计算,出水中的细菌总数为30cfu/mL大肠杆菌为l个/L,分别小于100cfu/mL和3个/L标准规定值。
3.2 进水水质条件
实验表明 ,进水水质影响水对紫外线吸收,因此对进水水质进行有效控制,可保证紫外线消毒器效果,见表2,

4 结构和部件基本技术要求
4.1 紫外线消毒器结构形式
结构 形 式 按水流状态采用封闭式;按紫外线光源位置为水下式,水下式灯管外面必须用石英套管将水与灯管隔开。
4.2 对紫外线消毒器封闭压力式筒体要求
封闭压力式筒体必须采用不锈钢和铝镁合金,并且内表面要做抛光处理,以增强对紫外线光源的反射能力,提高紫外线光源的有效利用率。
4.3 对石英套管的要求
要采用纯度较高的石英套管,紫外线透过率要大于80%,并能长期承受0.45 MPa以上的工作压力。
4.4 对紫外线光源的要求
应采用直管形石英紫外线低压汞灯。其技术要求应符合YY/Tl060 -94《直管形石英紫外线低压汞消毒灯》的规定。当辐照强度低于出厂标准值的70%时应视为失效光源。
5 结语
民用建筑中紫外线用于饮用水消毒,具有安全、可靠、高效和经济等特点。对于不要求有持续消毒能力的用水终端是一种很有竞争力的消毒方法。设计开发紫外线消毒器,作为民用建筑生活饮用水二次消毒方法,对紫外线消毒器工艺技术和运行管理等方面存在的问题,做深人研究与开发,进一步达到推广应用的目的,将为解决居住区民用建筑饮用水二次污染问题提供一种有效的技术措施。
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mengyan197206
2009年09月18日 10:47:09
9楼
饮用水紫外线消毒一实施安全消毒的重要技术选择
郄燕秋1 朱晓辉1 吕东明2刘文君3
(1北京市市政工程设计研究总院,北京100082;2加拿大TROJAN公司,多伦多N5、MW;
3清华大学环境科学与工程系,北京lo0084)
摘要围绕我国《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)中对微生物、毒理、消毒剂等指标的更高要求,以安全消毒概念为核心,重点介绍了欧美地区部分饮用水紫外线消毒的工程实例,并对国内供水工程实施安全消毒的技术选择作了探讨。
关键词饮用水贾第鞭毛虫隐孢子虫安全消毒紫外线工程实例
2006年底颁布并于2007年7月1日正式实施的《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006,以下简称新标准)较之前增加了71项水质指标。新增部分包括微生物、毒理、消毒剂等指标。其中微生物指标增加了对贾第鞭毛虫、隐孢子虫(以下简称“两虫”)等的检测和限值。
近年来,随着我国经济的高速发展,水源污染日益严重,原水水质呈恶化趋势,进而对水处理工艺尤其是消毒环节提出了更高的要求,新标准正是基于上述要求而增加了必要的水质指标,并逐步实现饮用水水质标准与国际接轨。面对目前消毒方式所产生的消毒副产物问题和微生物病原体控制的局限性,安全消毒已成为保证人们生命健康的一项重要研究课题和保障水安全的客观要求。
1安全消毒概念
安全消毒就是要保证饮用水的微生物安全性和化学物安全性的统一与和谐,一方面需要深入研究安全的消毒技术,确保饮用水微生物安全性的同时尽量降低化学物的风险,另一方面通过多种消毒剂的组合消毒方式尽可能控制和降低消毒副产物的产生。
由于单一消毒方式的局限性,组合消毒工艺的消毒方式被广泛关注。目前研究和应用较多的是将臭氧或紫外线作为第一步消毒工艺,有效地杀灭水中的各种病原微生物,然后再投加二氧化氯、液氯或氯胺等不易分解的消毒剂来维持管网持续消毒效果,通过不同阶段各种消毒剂的相互协同作用,扩大控制微生物的覆盖面,减少消毒副产物的形成,达到安全消毒的效果。
新标准对两虫指标提出了明确的限值,对传统消毒方式是一个挑战。研究和实践证明,紫外线对灭活“两虫”、大肠菌群以及多种病毒均具有明显的优势。
紫外线消毒的优点在于:紫外线消毒本身几乎不产生消毒副产物,不产生引起感官不快的臭、味等物质;紫外线消毒能减少后续氯、氯胺、臭氧等消毒剂量,从而降低副产物生成量;紫外线能催化臭氧、过氧化氢等消毒剂产生羟基自由基,并通过协同作用显著提高消毒效果,这对灭活控制抗氯性较强的微生物(如“两虫”等)具有重要意义。紫外线消毒存在的缺点:不能保证消毒剂余量及提供持续消毒效果;紫外线消毒反应器较为复杂,通常不作为预消毒使用。
从20世纪90年代末开始,针对“两虫”的风险、水源水中除草剂、农药、内分泌干扰物的存在以及消毒副产物的控制需求,北美和欧洲一些国家、地区的政府制定了相关的法律,促使紫外线消毒技术以及紫外线+氯的组合消毒方式在大规模给水厂的应用越来越多。
2国外饮用水紫外线消毒工程实例
随着紫外线消毒技术的发展,紫外线消毒工艺逐渐开始在饮用水处理中得到应用,并通过投加液氯或氯胺以保证消毒剂余量,强化消毒灭活微生物效能,控制饮用水质安全风险。
紫外线技术应用于饮用水消毒在欧洲和北美已经有几十年的历史。统计显示在欧洲有超过2 000座给水厂,在北美有超过1 000座给水厂采用紫外线消毒技术。特别近几年,因去除消毒副产物(DBP)和控制抗氯病原体(如隐孢子虫)的需要,紫外线消毒技术在北美和欧洲给水厂中的应用特别是大中型给水厂中的应用快速增长。以下对北美、欧洲的一些饮用水紫外线消毒工程的应用及在建案例进行重点介绍(见表1)。

2.1美国纽约市Catskill&Delaware水厂
美国纽约市Catskill&Delaware水厂从距离市区100 km以外的Catskill&Delaware水库取水,扩建后处理规模将达832万m3/d,该项目建成后将成为世界上最大的利用紫外线消毒的给水厂。纽约市具有世界上最大的地表水给水厂,目前靠重力输水的方式向纽约市和周边地区900万人供水约500万m3/d。
该项紫外线消毒系统对隐孢子虫的灭活率将达到3109的水平,整个紫外线消毒系统由56个单元组成,每个单元处理能力将达到15万m3/d。Hazen and Sawyer咨询公司承担并完成该项目的可行性研究,得出如下结论:
(1)紫外线消毒是适宜的、可用于该大规模供水工程的消毒技术。
(2)满足现行的和未来预期的更为严格的水质标准;这主要是考虑到当时美国环保署正在修订中的新的饮用水标准和消毒剂及消毒副产物标准。
(3)采用紫外线消毒控制隐孢子虫,将在投资建设过滤水厂费用有限的情况下,继续沿用非过滤工艺;并因此可以得到美国环保署重新发放的为期5年的免除过滤工艺许可证。在纽约市提交给美国环保署的水安全保护措施的一揽子计划中建设采用
紫外线消毒的水厂是纽约市重新获得该许可证的重
要条件之一。
(4)相比过滤设施的建设,在预计4年的建设期中,紫外线消毒系统节省工程造价约15亿美元。
2.2美国西雅图Cedar水厂
美国西雅图Cedar水厂建成投产于2002年,处理规模68万m3/d。该项目采用DBO建设模式。
项目总投资约1.09亿美元,其中建设投资约o.78亿美元,25年运行费用约o.3l亿美元,较普通的建设模式节省近o。5亿美元的投资成本。
经紫外线消毒处理后的水满足西雅图市区70%的供水需求。整个区域供水系统取自两大地表水水源,分别是南ForkTolt河以及Cedar河。
Cedar水厂建成初期处理工艺主要包括氯接触消毒(对贾第鞭毛虫达到3109的灭活率)、氟化反应、pH调节(控制腐蚀)。然而由于原水水质的恶化使得深度处理变碍尤为迫切,西雅图公用事业局(SPU)为此研究多种方法
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mengyan197206
2009年09月18日 10:47:41
10楼
应对原水水质的恶化,包括采用多级屏障和臭氧联用强化消毒,以及研究利用紫外线对未过滤的原水进行消毒处理。
2001年4月,SPU和CH2MHILL签订合同采用D130建设模式开发建设新的给水厂。该水厂新建取水口和取水泵站,利用臭氧进行预消毒后,进行紫外线消毒,然后加氯以防止管网的二次污染,投加石灰防腐蚀,最终处理后的水进入清水池,工艺流程见图1。紫外线消毒实景见图2。主要设计参数见表2。


工程中03投加量o.4~o.6 mg/L(2台臭氧发生器);紫外线剂量40 mJ/cm2(13套UV反应器,其中1套备用);C12投加量小于1 mg/L。
设计的消毒系统参照美国环保署和华盛顿卫生部的相关规定,可以达到对隐孢子虫3log的灭活率、贾第鞭毛虫4log的灭活率以及病毒5log的灭活率。并可以根据水质情况采用灵活的消毒剂投加量的组合达到处理目的。运行中一般以紫外线灭活3log隐孢子虫、1109贾第鞭毛虫;臭氧灭活3log贾第鞭毛虫、1log病毒;氯灭活4log病毒为指导原则。该厂在最初做改造方案时只考虑采用臭氧消毒,但在方案设计过程中,美国环保署当时正在修订的饮用水标准中增加了隐孢子虫的控制指标,同时新的研究结果表明紫外线可以非常经济有效地控制隐孢子虫,所以在美国环保署的新标准修订尚在完善时,对水厂改造方案具有前瞻性地重新做了修改,采用了多级消毒屏障策略来保障供水安全。该工程荣获美国绿色建筑委员会授予的能源和环境杰出设计奖。
2.3维多利亚Japan Gulch水厂
维多利亚Japan Gulch水厂拥有加拿大最大的自来水紫外线消毒系统(见图3),水厂规模58万m3/d。工艺流程见图4。

该厂原来采用氯胺消毒。在1995年时提出了改善供水水质的要求,而原有的消毒工艺无法满足这一目标。因此必须进行消毒工艺的升级改造,经过水厂的初步研究,决定采用臭氧加氯胺的工艺路线,并于1996年授予了臭氧消毒设计合同。在设计合同实施过程中,设计单位向甲方提出应暂缓臭氧消毒工艺细节设计,因为有新的研究结果表明紫外线可以更有效地控制寄生虫而且更为经济。经过水厂和设计单位大量的调研包括参考美国
环保署修订中的饮用水水质标准及消毒副产物标准,最终改造方案采用了紫外线+氯+氯胺的三级消毒方案。其中紫外线主要用来控制寄生虫类病原体(如贾第鞭毛虫和隐孢子虫等);氯主要用来控制病毒;而氯胺用来维持管网余氯。项目改造方案分析表明臭氧消毒的工程投资是紫外线消毒的1.5倍,运行费用是紫外线消毒的3倍。紫外线消毒设计目标见表3。

Japan Gulch水厂紫外线消毒设计的特点:水流量持续变化;必须采用合适的紫外线剂量;须特别注意消毒设施的水力设计;控制系统较复杂,尤其当蓄水点位于消毒系统的上游时。
2.4美国中心湖水厂
美国中心湖水厂是密歇根湖第三大水处理系统,原水取自密歇根湖,供水规模18万m3/d,为周边19万社区居民供应饮用水。
该水厂紫外线消毒设备实景见图5。主要设计参数:采用中压紫外灯,反应器数量3套,紫外线剂量40 mJ/cm2,单台流量9万m3/d。

该工程被美国供水协会(AwwA)授予一等奖,并荣获“安全合作协会”第四类奖项——饮用水杰出工程奖。
2.5荷兰PWN水厂
荷兰PwN水厂供水规模9.6万m3/d,原水取自USSEL湖,USSEL湖由Rhine河以及各种农业灌溉补水,导致各种微污染物进入水体,鉴于此,PWN经多方研究最终采用紫外消毒技术。
该水厂采用紫外线和过氧化氢联用的消毒工艺,使得紫外线系统能提供更有效的消毒效果,包括对隐孢子虫和贾第鞭毛虫的灭活,而不会产生溴酸盐消毒副产物。
2004年lo月,总规模包括三系列每系列四组的16L30型紫外线反应器安装于该水厂并投产运行(见图6),消毒和有机污染控制达到预期效果,并能够满足现在以及未来严格的欧洲相关标准。

2.6荷兰鹿特丹水厂
荷兰鹿特丹水厂采用紫外线消毒技术(见图7),供水规模47万m3/d。伴随着日益严格的饮用水水质标准,氯消毒副产物的问题将面临日益严峻的挑战。为此,荷兰鹿特丹市选择了紫外线消毒技术作为多级屏障处理方

式的重要组成部分。
该水厂以紫外线取代次氯酸钠作为主消毒手段,提高了整体工艺可靠性,使得消毒副产物THMs由30~50 pg/L降为25 pg/L。
2.7 德国StyrumOst水
德国Mulheim市StyruOst水厂位于德国西部,建于1912年,原水取自Ruhr河,供水规模19.2万m3/d,该水厂早期采用传统的净水工艺,经过加氯消毒后利用泵站送至供水管网。
在20世纪60~70年代,由于需水量的不断增加,且Ruhr河越来越多的周期性污染,水源水质不断恶化。
面对上述问题,自1982年开始,Styrum-Ost水厂开始引入深度处理建设,主要分为三个阶段:①臭氧工艺;②生物活性炭过滤工艺;③紫外线消毒工艺。
其中紫外线消毒系统在2003年建成并开始运行,共设4个低压技术的紫外线反应器,主要技术参数见表4。

2.8俄罗斯圣彼得堡主水厂
俄罗斯圣彼得堡主水厂供水规模86万m3/d,是目前世界上最大的利用紫外线消毒的给水厂,原水取自涅瓦河。由于该水厂始建于19世纪,为了保护这些古老的建筑(见图8),紫外线消毒系统只能建在现有泵房的有限空间内。

该水厂紫外线消毒系统(见图9)建成于2004年,共设15台紫外线反应器单元,每单元反应器包含216支低压高强灯管,单只灯管功率300 W,即每单元输出功率65 kw;灯管运行初期,100%的输入功率下紫外线剂量控制在42~45 mJ/cm2,当灯管输出功率减少30%后即更换灯管,但依然满足42~45 mj/cm2的紫外线剂量。

3国内饮用水紫外线消毒工程简述
目前国内给水厂大多采用传统的消毒方式,在我国99.5%以上的给水厂采用氯消毒,由于新标准对水质的要求不断提高,作为一项投资效益高、更加安全的饮用水消毒技术,紫外线消毒也正逐步被接受并将运用到实际工程中。
正在建设中的天津经济技术开发区给水厂位于天津市滨海新区,距离天津市区45 km,水厂原水取自滦河水,具有夏秋季高藻、冬季低温低浊的水质特征。工程建设规模15万m3/d,该工程以建设现代化水厂为目标,以水质安全优先、工艺单元互补、运行经济可靠为设计原则,强调了多屏障消毒策略。
三期工程采用紫外线+氯联合消毒的方式,结合现有部分地下水源的条件,紫外线消毒按22万m3/d设计。
在紫外线消毒间安装4台DN800封闭管道式紫外线消毒反应器。
主要技术参数:紫外线透光率(253.7 nm)90%(最小值),最低紫外线剂量40 mj/cm2,紫外光输出调节范围50%~100%,光电转换效率≥15%,灯管数量6根/台。
该工程现已完成施工图设计。建成以后,将为我国饮用水处理采用紫外线+氯联合消毒提供示范和积累经验。目前,南水北调配套水厂工程建设方案也在探索紫外线+次氯酸钠联合消毒的设计思路。
4结论
(1)紫外线技术应用于饮用水消毒在欧洲和北美已经有几十年的历史,并有千余座给水厂采用紫外线消毒技术。
(2)紫外线+氯消毒是饮用水安全消毒的重要技术选择。
(3)目前国内饮用水紫外线消毒技术的研究和应用尚处于起步阶段,正在实施的南水北调配套水厂工程建设方案亦在探索紫外线+氯消毒的设计思路。未来多屏障安全消毒策略及相关技术将在国内新、改、扩建水厂的建设项目中有着广泛的应用前景。
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mengyan197206
2009年09月18日 10:48:23
11楼
紫外线消毒技术的发展及应用分析
何志刚周军党郝志明
(中钢集团武汉安全环保研究院武汉!"##$%)
摘要介绍了紫外消毒技术的发展及其与传统加氯消毒的对比分析,并提及紫外线消毒在工程设计中应注意的几个问题。对紫外消毒技术的应用前景作了一个简单的预测。
关键词紫外线消毒加氯消毒污水处理
在过去的30年中,紫外消毒技术(UV)有了显著的进步,已经发展成为取代化学消毒的成熟技术。目前在世界各地已有3000多套紫外系统安装在污水处理厂内,并且运行得非常成功。在北美及欧州等地区,传统的消毒工艺加氯消毒由于自身的隐患和运行成本的高昂已经逐渐被取代。
1 紫外线消毒技术的发展
1878年人类发现了太阳光中的紫外线具有杀菌消毒作用。1901年和1906年人类先后发明了水银光弧这一人造紫外光源和传递紫外光性能较好的石英材质灯管,法国马赛一家自来水厂在1910年首次使用紫外线消毒工艺。紫外消毒技术在城市污水处理中的应用则始于20 世纪60年代中叶,人们于20 世纪70年代到80 年代初对紫外消毒在城市污水处理中的应用进行了大量的早期研究,这主要是由于当时人们已认识到被广泛使用的加氯消毒工艺中的余氯对受纳水体中的鱼类等生物有毒,而且发现并确认了氯消毒等化学消毒方法会产生如三卤甲烷(THMs)等致癌、致基因畸变的副产物。这些发现促使人类寻求一种更好的消毒方法。
加拿大安大略省水资源委员会于1965 年和1969年对紫外线消毒技术应用于城市污水处理以及对受纳水体的影响进行了研究和评估。其他加拿大研究人员对紫外线消毒的效果、技术可行性、影响效果的水质因素、对受纳水体中鱼类的影响、消毒副产物以及与加氯消毒技术经济比较进行了大量先驱性的研究工作。这些研究结果表明,紫外线污水消毒技术可行,可达到和加氯相同甚至更好的消毒效果,对受纳水体中生物无毒副作用,不产生消毒副产物。这些研究为推动紫外线消毒在城市污水处理中的应用奠定了基础。
1982年加拿大某公司发明了世界上第一套明渠式安装的紫外线消毒系统2000,并引进了模块化紫外线消毒系统概念,即紫外线系统可由若干独立的紫外灯模块组成,且水流靠重力流动,不需要泵、管道以及阀门。系统的维护及扩建或改造都非常简单、灵活。目前在世界各地已经有3000多家城市污水处理厂安装使用了紫外线污水消毒系统,其中95%以上的系统采用了明渠式模块化紫外线系统的创意。
这些污水消毒系统规模小的每天处理几千m3,大的每天处理上百万m3。在亚州,1999年香港石湖墟污水处理厂投入运行,该厂规模24万m3/d,消毒后粪大肠杆菌小于1000个L /100mL。2000–2003年间,陆续有深圳市龙岗大工业区污水处理厂(5.6 万m3/d)、上海长桥污水处理厂(2.2 万m3/L)、上海松江北区污水处理厂(8 万m3/d)、无锡新区污水处理厂(3万m3/d)、苏州新区第二污水处理厂(4万m3/d)和上海龙华污水处理厂(10.5 万m3/d)等采用紫外线消毒系统。
2 紫外线消毒技术与传统加氯消毒的对比分析
紫外消毒技术与传统加氯消毒技术相比,在经济效益消毒光谱性和环境影响等方面有明显的优势,根据笔者这些年对其设计及操作运行的深度了解,下面是具体的介绍。
2.1 经济效益分析以5万t/d的污水处理项目为例,其投资成本和运行成本比较见表1。



由表1可以计算得出,污水处理厂运行一年,紫外消毒的运行费用将比加氯消毒的运行费用低36万元(运行成本差额以0.02元计)。对于两者25万元的投资差额,显然不到一年就可以回收。而对于一座要运行20年的污水处理厂来说,污水处理厂运行’20年将节省费用720万元。其次紫外消毒还将节省350m2占地费用。
2.2 消毒性能比较
紫外消毒技术作为一种先进的消毒技术,在消毒性能上也有明显的优势。其与加氯消毒的对比详见表2。
研究结果表明紫外消毒对细菌更具有光谱性,随着人们对水环境要求的提高,紫外消毒更能适应这样的需求。紫外消毒系统采用的是开放明渠式和模块化设计,包含先进的自动化控制系统,大大减少了维护监测费用。所采用的物理消毒技术也大大减少了化学消毒技术对周围操作环境的危害。
3 紫外消毒在工程设计中应注意的几点问题
(1)由于污水中的悬浮物、浊度、有机物和氨氮都会干扰紫外光的传播,所以在设计时应确切了解与此有关的各项进水水质参数。了解业主对水体排放执行的标准,因为不同的标准对粪肠菌群数等的要求不同。这对灯管的选择有很大关系。
(2)对灯管的类型(低压灯、低压高输出灯、中压灯)要有较熟悉的了解。下表是各种紫外灯性能参数及适应范围。
(3)了解业主的要求及资金运用情况,确定石英套管的清洗方式及镇流器的布置方式,因为这与套管采用人工清洗还是机械清洗(包括纯机械式和机械加化学式)有关,另外镇流器与紫外模块是分离还是组合式布置都决定了消毒系统类型及投资大小。
(4)对消毒接触时间及主体工艺排水流量的正确把握,直接决定灯管数量。
4结语
2002 年11月,某些国家及地区爆发了非典型性肺炎,这一疫情的元凶冠状病毒的广泛传播和顽强存活能力,使人们意识到消毒的重要性,尤其是污水处理厂的尾水消毒,成为防止疫情扩散的重要防线。我国国家环境保护总局和国家质量监督检验检疫总局于2002年12月24日颁布的《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB1892–2002)中首次将微生物指标列为基本控制指标,要求城市污水必须进行消毒处理,从而使污水处理标准的病理指标与国际接轨。由此可见污水处理厂尾水消毒的必要性和紧迫性。在国内,经过几年来不断的探索和环保行业的共同努力,紫外消毒技术已经被逐渐接受。因紫外消毒技术投资省、维护简单、占地少、消毒效果明显、无副作用,一定有广阔的市场前景。
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