紫外線技術(shù)處理廢水綜述

1、紫外線技術(shù)處理廢水的綜述水是人類生存的基本條件，又是國民經(jīng)濟的生命線。雖然地球上的水量很多，但可利 用的卻很少，因為自然界有97%以上的水分布在海洋屮，水資源屮的淡水僅占總水量的 2.53%,而目前能供人類直接取用的淡水資源僅占0.22%。隨著人口和經(jīng)濟的增長，一方面 人類對水的需求量和品質(zhì)要求越來越高，另一方面，水污染的范圍和程度也越來越大。這已 經(jīng)成為制約社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的主要因素。解決水資源短缺和水污染的一個主要途徑在于 廢水處理。為了確保這些用水的質(zhì)量，需要采用先進的水凈化工藝和技術(shù)。在水凈化工藝中, 消毒是確保水質(zhì)質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。消毒是水處理中的重耍工序，室外給水設(shè)計規(guī)范gb j

2、13-86（1997年版）中規(guī)定:“生活飲用水必須消毒”。室外排水設(shè)計規(guī)范雖沒有明確規(guī)定, 但在2000年6月5日由建設(shè)部、國家環(huán)境保護總局、科技部聯(lián)合發(fā)出的“關(guān)于印發(fā)城市 污水處理及污染防治技術(shù)政策的通知（建城l2000j124號）”中規(guī)定“為保證公共衛(wèi)生安全, 防治傳染性疾病傳播，城市污水處理設(shè)施應(yīng)設(shè)置消毒設(shè)施”。因此污水處理出水的消毒不再 是可有可無的了。由于污水中含有大量細菌及病毒，污水處理廠應(yīng)把好最后一道關(guān)，盡可能 殺滅致病菌。目前，國內(nèi)外普遍采用的水消毒技術(shù)有臭氧消毒，氯消毒（如次氯酸鹽、氯氣等），紫 外線消毒、二氧化氯消毒，過氧乙酸和電離輻射消毒等。雖然氯氣和次氯酸鹽消毒技術(shù)的

3、成本最低，但是氯消毒過程中會產(chǎn)生有害的副產(chǎn)物，如三鹵甲烷等。而紫外線消毒具有不 向水屮投加任何化學(xué)藥劑；不產(chǎn)生任何有毒有害副產(chǎn)物；處理時間短；裝置簡單以及運行管 理簡便等優(yōu)點，。紫外線消毒最早應(yīng)用于美國，由于其接觸時間短、占用空間少、又不會產(chǎn) 生對人畜有害的副產(chǎn)品，因此被認為是傳統(tǒng)液氯消毒最佳的替代品。1986年，美國環(huán)保署（e p a）將紫外線消毒列入污水消毒設(shè)計手冊，進一步推動了紫外線消毒替代化學(xué)消毒的進程。紫外線污水消毒技術(shù)在國外經(jīng)過20多年的發(fā)展，已經(jīng)成為成熟可靠、投資效益較高的 綠色環(huán)保技術(shù)，在世界各地各類城市污水的消毒處理中得到fi益廣泛的應(yīng)用，成為替代傳統(tǒng) 加氯消毒的主流工藝技術(shù)

4、。為了解決今年非典型性肺炎疫情期間的消毒問題，國家環(huán)境保護 總局發(fā)布的緊急通知中將紫外線消毒作為除加氯和臭氧外的另一種有效的消毒滅菌方法。紫 外線消毒在國內(nèi)的污水處理廠中也得到了應(yīng)用，因此是一種非常有發(fā)展前途的中小規(guī)模消毒 方式。本文將論述紫外線技術(shù)處理廢水的原理，影響因素，存在問題，以及紫外線技術(shù)在國 內(nèi)外廢水處理中的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展前景等。1紫外線的性質(zhì)與殺菌原理仁1紫外線的性質(zhì)紫外線是指波長范圉在200400 rnn之間的電磁波，紫外線的波長不同，具有的作用也不同。如315400 nm的紫外線，有附著色素及光化學(xué)作用，稱為化學(xué)線；波長在280 315 nm的紫外線，有促進維生素生成的作用，

5、特別有促進維生素d生成作用，稱為健康線;而波長在200280 nm之間的紫外線具有殺菌作用，稱為殺菌線，紫外線消毒使用的就是這 一波段的紫外線。12紫外線的殺原理紫外輻射對微生物有致死作用是由于微生物細胞小的核酸、嚓吟、喀噪及蛋白質(zhì)對紫外線輻射有特別強的吸收能力。dna和rna對紫外輻射的吸收峰在260nm處，蛋白質(zhì)對 紫外輻射的吸收峰在280nm處，紫外輻射能引起dna鏈上兩個臨近的胸腺喘旋分子形成胸 腺u密喘二聚體(t = t),致使dna不能復(fù)制，導(dǎo)致微生物死亡，從而達到殺菌滅痔的目的。 紫外線輻射殺菌燈是人工制造的水銀燈，其殺菌力強而穩(wěn)定。紫外輻射殺菌力隨其劑量的增 加而增強。紫外線輻

6、射劑量是輻射強度與輻射時間的乘積，如果紫外線輻射殺菌燈的功率和 輻射距離不變，則輻射時間就表示相對劑量。2.消毒技術(shù)的發(fā)展及其特點通常消毒方法可分為物理法和化學(xué)法。物理法包括加熱、紫外線、丫或x射線照射、 分子篩等；化學(xué)法主耍采用強氧化劑如氯氣、二氧化氯、臭氧、高猛酸鉀、氯胺、次氯酸等 化學(xué)藥劑。長期以來，由于化學(xué)法具有容易實現(xiàn)、成本低的優(yōu)點，所以使用較多，而液氯作 為廉價的消毒劑有著最廣泛的應(yīng)用。從理論上分析，消毒劑消毒能力的大小取決于單位摩爾 物質(zhì)得電子的能力。因此消毒能力依次為：03>c 1 02>c 1 0 >c 12>氯胺>kmno4,從 實際使用成本分

7、析由高到低為:kmn 04>c 1 0 >03>c 1。2>氯胺c 1 2,3l在上述消毒 劑中kmn o4消毒能力差、價格高，工程中很少單獨使用；03, c、2及0 1 0-都可以氧 化有機物，但c 1。2對氨氮無氧化作用。其中液氯使用得最多，其余氯具有持續(xù)消毒作用， 且藥劑易得，成本較低，工藝簡單，技術(shù)成熟，操作簡單，不需要龐大的設(shè)備。但氯氣是一 種具有強烈刺激性的有毒氣體，在運輸和使用過程中易發(fā)生泄漏和爆炸。而且氯氧化性強, 易與水中有機物發(fā)生反應(yīng)，對消毒產(chǎn)生干擾，另外其反應(yīng)產(chǎn)物鹵化桂、氯仿、三氯甲烷、多 氯聯(lián)苯等物質(zhì)對人畜有毒害，許多還是“三致”物質(zhì)，現(xiàn)在國際上

8、許多國家和地方政府己 限制氯及其衍生物的使用。二氧化氯較液氯殺菌效果好，不易生成有機氯化物等“三致”物 質(zhì)，但二氧化氯是不穩(wěn)定的化合物，對溫度、壓力和光較敏感，遇火花和有機物易爆炸。 二氧化氯使用吋要現(xiàn)場制備，而且僅有20%二氧化氯在消毒過程中有效。另外，二氧化氯 發(fā)生器規(guī)模較小，如何運用于加氯量較大的污水處理廠成為一個問題。臭氧有強氧化能力， 接觸時間短，殺菌和殺滅病毒效果好，不會造成臭味異味，能提高溶解氧，尚未發(fā)現(xiàn)有害人 體健康的產(chǎn)物。但操作耍求高，設(shè)備復(fù)雜，電能消耗大，基建投資和運行成本高?；谏鲜鲈颍贤饩€消毒技術(shù)在污水處理領(lǐng)域開始嶄露頭角。紫外線消毒技術(shù)早在 1900年便已存在，但

9、過去很少有運用于污水處理的實例。近年來，該技術(shù)逐漸推廣，1995 年紫外線消毒技術(shù)在美國污水處理中的應(yīng)用已達5%,并呈逐年上升趨勢。近來，由于采 用紫外線消毒具有不需投加任何化學(xué)藥劑，不改變水的成分和結(jié)構(gòu)，消毒時間短，殺菌范圉 寬效果好的優(yōu)點，國際上一些對細菌排放有嚴格要求的地區(qū)，大多采用了紫外線消毒。我國 在紫外線消毒污水方面的研究還不多，只在部分醫(yī)院及小型給水系統(tǒng)中有較多的應(yīng)用。紫外線消毒是利用紫外線所具有的高效光譜殺滅能力來殺死水中的細菌、病毒、寄生 蟲、原生動物等。該技術(shù)是物理方法，沒有明顯的化學(xué)處理工作，不需增加化學(xué)藥品， 不會造成任何二次污染，不殘留任何有毒物質(zhì)，不改變水的成分和結(jié)

10、構(gòu)，消毒速度快。高 強度的紫外線徹底滅菌只需要兒秒鐘，而臭氧與氯消毒則需10-20分鐘。一般大腸桿菌的 平均去除率可達98%,細菌總數(shù)的平均去除率為96.6%o與液氯消毒相比較，紫外線消毒的 投資和運行成本較低，且操作簡單，便于運行管理和實現(xiàn)自動化。所以紫外線消毒以其獨 特的優(yōu)越性逐漸得到廣泛應(yīng)用。3紫外線消毒裝置現(xiàn)有的紫外線消毒系統(tǒng)有敞開式的和封閉式的兩種，敞開式系統(tǒng)又可以分浸沒式和 水面式兩種。浸沒式又稱為水中照射法，將外加同心圓石英套管紫外燈置入水中，水從石英 套管的周圉流過，維修時使用提升設(shè)備將其抬高至工作面進行操作；該系統(tǒng)紫外輻射能的利 用率高，滅菌效杲好且易于維修，但受水位影響較大

11、。水而式乂稱為水面照射法，即將紫外 燈置于水面之上，用平行電子管產(chǎn)生的平行紫外光對水體進行消毒；該方式使用的裝置較簡 單，但能量浪費較大、滅菌效果差，實際生產(chǎn)中很少應(yīng)用。敞開式消毒系統(tǒng)受水的色度、濁 度、水層馮度、輻射時間等因素的影響較大。封閉式紫外線消毒系統(tǒng)則用金屬筒體和帶石英 套管的紫外燈把被消毒的水封閉起來。該系統(tǒng)較敞開式受水質(zhì)影響小。敞開式和封閉式兩種 系統(tǒng)的紫外線燈管外罩密封石英套管，都可以與水流方向垂直或平行布置。平行系統(tǒng)水力損 失小，水流形式均勻；而垂直系統(tǒng)則可以使水流紊動，提高消毒效率。4影響紫外線消毒的因素4.1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

12、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。在大型污水處理廠中，由于水量大，接觸時 i'可得不到保證，因此用紫外線消毒的效率比小型污水處理廠差。從理論上分析，紫外劑量越 大，消毒越好，然而紫外消毒有一限值，超過此限值則不能經(jīng)濟有效地對額外的微生物進行 滅殺。如果分別考慮紫外光強度與接觸時間對消毒效果的影響，對以發(fā)現(xiàn)，對于不同種類的 微生物，兩者的影響是不同的。在紫外劑暈相同的情況下，紫外光強度對于大腸埃希氏桿菌 影響更大，這是因為細胞中的修復(fù)酶對紫外光強度更敏感；而對于真核酵母菌細胞來說，增 加接觸吋間更有利于滅殺；當(dāng)然對于更多的微生物，如噬菌體、砲子，把兩者分開討論

13、是沒 有多大意義的，原因可能在于其在紫外線消毒過程中處于一種不活動狀態(tài)。因此沒有必要確 定最少的接觸時間和最小的紫外光強度，兩考的乘積才是影響紫外線消毒效果的必要因素8o4.2微生物的種類和負荷由于污水中細菌、病毒的種類繁多，且對紫外線的抗性不同，因此對于不同類型的污 水，呈現(xiàn)出不同的消毒效果。有些微生物刈于紫外線比較敏感，去除率較高，如糞大腸菌 （faecal coliforms）,而有些微生物則不然，需用較高的紫外劑量進行滅殺，如frna 大腸桿菌菌體、銅綠色極毛桿菌（p s e u d o m o n a s aeruginosa ）o微 生物負荷是影響紫外線消毒效率的一大因素，較高的微

14、生物量必然要求更高的紫外劑量。目 前，在紫外線消毒器的設(shè)計中，主要是滅活tc（總大腸菌）、fc（糞大腸菌）、e.c o 1 i （大腸埃希氏菌）、糞鏈球菌和沙門氏菌數(shù)量來估計紫外線劑量需求。4. 3水質(zhì)參數(shù)4. 3.1紫外透光率紫外透光率是廢水透過紫外光能力的量度，它是設(shè)計紫外消毒系統(tǒng)尺寸的重要依據(jù)。一般來 說隨看消毒器深度的增加紫外透光率降低，另外當(dāng)溶液中存在著能夠吸收或散射紫外光的 化合物或粒子時，紫外透光率值也會降低。這就使得用于消毒的紫外光能量降低，此時可以 通過延長接觸時間或增加紫外消毒系統(tǒng)中的紫外燈的數(shù)目來加以補償。4. 3. 2懸浮固體懸浮固體是由數(shù)目、大小、結(jié)構(gòu)、細菌密度和化學(xué)

15、成分各異的粒子組成的，這些粒子通過吸 收和散射紫外光使廢水中的紫外光強度降低。由于懸浮固體濃度的增加同時伴隨著粒子數(shù)目 的增加，另外有某些細菌還可以吸附在粒子上，而這種細菌最難被消毒。所以，用于紫外消 毒的廢水出水的懸浮固體濃度要嚴格控制，一般推薦不超過zomg/lu。川。4. 3.3粒子尺寸分配率溶液中所含粒子的大小不同則殺菌所需的紫外光的劑量也不同，這是因為粒子尺寸對紫外光 的穿透能力有影響的結(jié)果。尺寸小于10nm的粒子容易被紫外光穿透，因而紫外光的需求 塑低；尺寸在10-40 um之間的粒子可以被紫外光穿透，紫外需求量增加，而尺寸大于40 的粒子則很難被紫外光穿透，紫外需求量比較高，所以

16、在實際生產(chǎn)過程中為了提高紫外 光的利用率應(yīng)對二級處理出水過濾，去除掉大粒子之后再進行消毒處理叨。4. 3. 4無機化合物在廢水的處理過程屮為了提高處理效果有時會在某些池子當(dāng)中投加金屬鹽以降低廢水屮磷 的含量并控制氣味，比較常用的是鋁鹽或鐵鹽絮凝劑。一般來說，溶解性鋁鹽不影響紫外透 光率，而且含有鋁的懸浮固體對于紫外殺菌也沒有阻礙作用，而水中的鐵可直接吸收紫外光 使消毒套管發(fā)生壅塞現(xiàn)象，另外鐵還可以吸附在懸浮固體或細菌凝塊上形成保護膜，這都不 利于紫外光對細菌的殺滅作用。4. 4水力負荷影響紫外線消毒因素還有處理流量，當(dāng)水量突然增大時，紫外線接觸時間短，需要更 強的紫外劑量。而紫外線系統(tǒng)通常根據(jù)

17、最大峰值流量設(shè)計，當(dāng)水力負荷大吋，出水水質(zhì)較平 吋差，殺菌率無法保證。4.5其它影響因素鐵離子化合物也被認為會影響紫外線消毒，它可以降低紫外穿透率，為微生物提供一 道保護屏障，增加消毒阻力，增加有清洗裝置的石英套管結(jié)垢。5紫外線消毒的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景5. 1紫外線消毒的應(yīng)用現(xiàn)狀紫外消毒法最早應(yīng)用于美國，1970年美國環(huán)保局完成了第一例污水紫外消毒的示范工 程.隨后污水的紫外消毒法在美國和加拿大得到了廣泛的應(yīng)用【?，F(xiàn)已在美國和加拿大普遍 應(yīng)用。據(jù)報道，1985年美國的污水廠中僅有50座采用了 uv消毒，并且其中大部分處理水 量相當(dāng)?shù)?<3.785x 103m3 d )；到1990年已超過

18、500座，而且處理能力有相當(dāng)大的捉高 (>3.785x104m3 d )； 1995年己有1500座污水處理廠采用了 u v消毒。目前加拿大的魁北 克省擁有最大的污水uv消毒設(shè)施，處理能力達到7.42x105 m3 d ”。近年來，一些污 水廠將原有的氯消毒系統(tǒng)改造成為紫外線消毒系統(tǒng)，譬如美國新罕布什爾州、得克薩斯州、 俄亥俄州等地的污水廠。紫外消毒法應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，包插低質(zhì)污水、常規(guī)二級生化處理后的污水、合流管道溢 流廢水和再生水的消毒。低質(zhì)污水的消毒，即只經(jīng)過一級處理或一級強化處理的污水，其特 點是高t s s(50150m g/l)和低紫外穿透率(5%25%),這類污水如杲使用化學(xué)消

19、毒工 藝，將會產(chǎn)生大量的三致副產(chǎn)物。目前美國夏威夷沙甜污水處理廠是世界上最大的采用紫外 線對低質(zhì)污水消毒的城市污水處理廠，處理規(guī)模為56萬m3/d ,采用了明渠式屮壓燈消毒 系統(tǒng)。常規(guī)二級生化處理后的污水消毒，是紫外線污水消毒應(yīng)用最為普遍的領(lǐng)域。這類污水 tss般在1()30m g/l,紫外穿透率在40%70%。目前正在建造的美國v a i i e y c r c c k污水處理廠建成后可消毒227萬m3/d污水，將成為世界上最大的紫外線污水 消毒系統(tǒng)，該系統(tǒng)為明渠式中壓燈消毒系統(tǒng)合流管道溢流污水用紫外線消毒，不僅消 毒效杲好，而且比加氯消毒在劑量控制上更為可靠和容易。這類污水的特點是水質(zhì)可以

20、在短 吋間內(nèi)有很大幅度的變化，例如t s s可在10100m g/l間，紫外穿透率可在5%70% 間變化。美國v i 1 1 a g e c r e e k污水處理廠采用了紫外線消毒技術(shù)每天可對136 萬n?c s 0污水進行消毒。該紫外線消毒系統(tǒng)是目前世界上最大的紫外線污水消毒系統(tǒng)， 也采用了明渠式中壓燈消毒技術(shù)。再生水的消毒，是紫外線污水消毒的另一個重要應(yīng)用范圍, 也是污水消毒標(biāo)準(zhǔn)最為嚴格的。美國加州于90年代初委托美國國家水研究所（nwr i）、 美國供水協(xié)會（awwa）和加州戴維斯大學(xué)對紫外線消毒技術(shù)在廢水再生處理屮的應(yīng)用做 了大量研究工作，并最早將紫外線污水消毒技術(shù)應(yīng)用于再生水的消毒

21、處理中。再生水表現(xiàn)為 低濁度和高紫外穿透率，從美國的情況看，出水濁度按要求一般不得超過2ntu,紫外穿 透率一般在65%80%左右。對再生水進行紫外線消毒是出于對加氯消毒產(chǎn)生的三致副產(chǎn)物 的擔(dān)心，同時化學(xué)消毒劑可對一些農(nóng)作物產(chǎn)生傷害或可能影響植物的生長，而農(nóng)業(yè)灌溉是加 州污水再生利用的主要途徑。根據(jù)美國1998年的一項不完全統(tǒng)計，表明其12個州80家城 市污水處理廠采用了紫外線污水消毒技術(shù)處理再生水，總處理量約為260萬m3/do目前世 界上最大的使用紫外線消毒技術(shù)的再生水處理廠是加州s a n t a r o s a污水處理廠，處 理規(guī)模25萬n?/d,該系統(tǒng)為明渠式中壓燈消毒系統(tǒng)。我國研究

22、、應(yīng)用紫外消毒技術(shù)進行污水處理者為數(shù)尚少。上海閔行污水處理廠是我國 第一個采用紫外線消毒的工程，污水處理廠紫外線消毒系統(tǒng)經(jīng)過半年的運行，從廠方和有關(guān) 衛(wèi)生檢驗部門的檢測數(shù)據(jù)看，消毒效果較為理想，達到黃浦江準(zhǔn)水源保護地的排放標(biāo)準(zhǔn)，平 均殺滅率達到99 8%r241o天津大學(xué)顧平等i岡研究用紫外線來消毒紀(jì)莊子污水處理廠的深度 處理出水，經(jīng)過靜態(tài)和動態(tài)試驗，結(jié)果表明消毒后可滿足回用水的要求。福建省連江水產(chǎn)技 術(shù)推廣站用紫外線對水產(chǎn)養(yǎng)殖中的育苗用水進行消毒效果良好卩汎 煙臺市套子灣污水廠的 深度處理采用了敞開式uv消毒工藝，每天可向城市提供4萬t工業(yè)冋用水，目前運行狀況 良好。嘉應(yīng)學(xué)院黃曉霞采用封閉式

23、福建新大陸環(huán)?？萍脊旧a(chǎn)的新大陸n l c-25a紫 外水質(zhì)處理設(shè)備處理生活污水，消毒效果良好，殺菌率達99 9%,處理出水中的總大腸桿菌 群數(shù)均低于國家地面水壞境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。紫外線也可以去除水中的苯系物，如苯、甲 苯、二甲苯、乙苯等l20-2，1o李俊杰等qi研究用紫外線去除水中微量苯，水中微量苯的降解 呈一級反應(yīng)，p h7時的降解速率常數(shù)為0.335 h"、半衰期為2.07 h o實驗表明在uv作用 下苯可以和水或do反應(yīng)，生成2-甲酰基4竄毗喃、環(huán)戊二烯醛、己二烯醛、苯酚等含氧 化合物，這些化合物也可以吸收uv與水或do繼續(xù)反應(yīng)，進而被氧化分解，甚至礦化。陳 丙義等i絢研究

24、用紫外線去除水中微量乙苯，去除水中微量乙苯（10mg/l）nj以用一級反應(yīng) 動力學(xué)方程描述，實驗分析表明水屮的乙苯在uv作用下可以轉(zhuǎn)化為更易降解的、毒性較小 的含氧化合物，說明uv可以去除水中的乙苯。因此uv不僅具有殺菌消毒的功能，還可以 降解微量的有機物。1999年香港石湖墟污水處理廠投入運行，該廠規(guī)模24萬m3/d,用紫外線消毒后糞 大腸桿菌小于1000個/100m lo 20002003年間，陸續(xù)有深圳市龍崗大工業(yè)區(qū)污水處理廠 （5 6萬皿3/d）、上海長橋污水處理廠（22萬m3/d）、上海松江北區(qū)污水處理廠（8萬m3/d）. 無錫新區(qū)污水處理廠（3萬m3/d）、蘇州新區(qū)第二污水處理廠（

25、4萬m3/d）和上海龍華污水處 理廠（厲萬n?/ d ）等采用紫外線消毒系統(tǒng)"j5. 2未來的發(fā)展前景在美國和加拿大，對最常見的氯化消毒的污水處理廠而言，越來越嚴格的法規(guī)要求使 用氯消毒的污水處理廠設(shè)置洗滌和密封系統(tǒng)及脫氯處理設(shè)施，這使得污水廠的處理成本增 高。紫外線消毒系統(tǒng)相對而言安裝費用不高，操作費用與氯消毒差不多，而且由加氯池改裝 為紫外線消毒池也很簡單，無需額外的基建設(shè)施。一個月處理13230m3污水的污水廠，使用 紫外線消毒系統(tǒng)的費用大約為10萬美元，而使用氯消毒和脫氯處理系統(tǒng)的費用為20萬美元 12410美國過去5年屮，紫外線消毒系統(tǒng)的應(yīng)用或由氯消毒轉(zhuǎn)換為紫外線消毒的迅速

26、增加就 是證明，而這種發(fā)展趨勢將在以后的十年中繼續(xù)保持i羽。我國在紫外線消毒污水方面的研究還不多，紫外線消毒污水的應(yīng)用也僅限于部分醫(yī)院 污水和工廠廢水的處理，至今還沒有應(yīng)用于城市生活污水的處理。隨著公眾対環(huán)保的關(guān)心和 對于化學(xué)藥品消毒的敏感性的增加，人們會越來越重視紫外線消毒技術(shù)在污水處理領(lǐng)域的研 究和實際應(yīng)用，而紫外線消毒系統(tǒng)將會以其諸多的優(yōu)點代替加氯消毒系統(tǒng)。在我國大力發(fā)展 紫外線的污水消毒法，從技術(shù)上和經(jīng)濟上都是可行的；以它在環(huán)保方面的優(yōu)勢來帶動污水再 利用的發(fā)展，也是解決我國的水資源短缺和水質(zhì)污染問題的途徑之一。經(jīng)過紫外線消毒的污水可以在很多領(lǐng)域再利用，以實現(xiàn)污水資源化。將其用于灌溉農(nóng)

27、 皿、林地和草坪等對避免化學(xué)消毒劑對植物的損傷；用于地下水回灌可以防止微生物對化學(xué) 消毒劑產(chǎn)生適應(yīng)性而再度繁殖造成的地層堵塞。進入21世紀(jì)后，隨著對污水尾水消毒的日 益重視和運行經(jīng)驗的積累，對uv消毒機理的深入研究、紫外線技術(shù)的不斷發(fā)展以及消毒裝 置在設(shè)計上的日臻完善，紫外線消毒技術(shù)將得到推廣，預(yù)計今后有條件的污水處理廠中50% 將會采用紫外線消毒，并成為取代傳統(tǒng)化學(xué)消毒方法的主流技術(shù)。6紫外線消毒與其他消毒工藝的聯(lián)用（1）紫外線消毒+過乙酸消毒（p e r a c e t i c a c i d）過乙酸是一種強氧化劑，適用 于p h在110和溫度0100° c范圍內(nèi)污水的消毒，目前

28、廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)a】。由于 它對霍亂弧菌等污水中常見的指示劑具有很高的殺菌效率，因此被引入污水處理廠出水的消 毒。然而，由于過乙酸消毒是一種化學(xué)法消毒，需用較高的濃度和較長的接觸時間才能有較 好的殺毒效率，因此，考慮與紫外線消毒系統(tǒng)聯(lián)用，可以大大縮短接觸時間，減少過乙酸的 劑量，具有良好的經(jīng)濟性。（2）紫外線消毒+傳統(tǒng)氯法消毒紫外線消毒一方面會產(chǎn)生光復(fù)活作用，另一方面由于沒有 殘余消毒作用，在進入市政管網(wǎng)之后會產(chǎn)生再次污染，因此單用紫外線消毒無法保證回用污 水的微生物值達標(biāo)，客觀上使得紫外線消毒在污水中冋用受到了限制?？紤]紫外線與傳統(tǒng)氯 法的聯(lián)用止是基于以上原因，利用較低量的液氯起殘余消毒作

29、用，從而避免消毒后的水受到 二次污染。乂由于使用的液氯濃度低，量少，因此產(chǎn)生的副產(chǎn)品量也很低，不會對人體產(chǎn)生 毒害作用。（3）何宗健等研究采用臭氧+紫外線氧化處理含鼠廢水。03/u v法去除鼠化物的效果超 過了單獨使用紫外線和臭氧，即照射紫外線，能夠促進氧化物的分解，提高氧化反應(yīng)速度, 縮短去除氧化物的時間，當(dāng)去除時間為15分鐘時，氧化物去除率就達到98%o（4）湯心虎冋等采用低強度紫外光源和自制t i 02催化降解活性艷紅x-3b取得了較好 的效果。浙江大學(xué)翁棣采用動態(tài)臭氧/紫外線法處理磺基水楊酸廢水。研究了在有或無紫外 線（uv）照射的條件下臭氧（。3）對磺基水楊酸廢水的處理效果。用。3與

30、u v協(xié)同處理磺基 水楊酸廢水比僅用0 3和僅用uv的處理效果好得多，其c 0 d去除率大于后二者的c 0 d 去除率z和。（5）沈陽市環(huán)境保護工程設(shè)計研究院的印博敏，王相乙，李方玉，吳程閣在中國醫(yī)科大學(xué)附 屬第一庚院綜合廢水處理及回用工程實踐，采用紫外線消毒與二氧化氯消毒相結(jié)合的消毒方 式，充分利用紫外線消毒時問短、耗能低、操作管理方便等優(yōu)點，同時利用二氧化氯消毒, 使冋用水中余氯含量不低于3/mgl-1,有效防止輸水管道細菌滋生。中水消毒處理工藝 采用紫外線與二氧化氯結(jié)合方式，既發(fā)揮紫外線瞬時、節(jié)電、運行費用低、管理方便的優(yōu)點, 同時補充二氧化氯定期消毒，有效解決了紫外線可持續(xù)消毒能力不足

31、問題。7紫外線消毒技術(shù)的優(yōu)勢和存在問題7. 1現(xiàn)代紫外線消毒技術(shù)的優(yōu)勢（1）高效率殺菌具有較高的殺菌效率，紫外c對細菌、病毒的殺滅作用一般在1秒以內(nèi)，傳統(tǒng)的氯氣 以及臭氧方法，達到紫外c的殺菌效果一般需要20分鐘至1小時。（2）高效殺菌廣譜性紫外c技術(shù)在目前的消毒技術(shù)中，殺菌的廣譜性相當(dāng)高，它對幾乎所有的細菌和病 毒都能高效率殺滅，并且對一些危害較大，而對氯氣和臭氧在水消毒可能的濃度內(nèi)很難有效 殺滅的原生動物都能有效殺滅。（3）無二次污染由于紫外消毒技術(shù)不加入任何化學(xué)藥劑，因此它不會對水體和周圍環(huán)境產(chǎn)生二次污 染，不改變水屮任何成分。而對氯消毒來說，如果水屮含有大量的有機物，其產(chǎn)生的有機氯 対

32、人體有致癌作用，并且水中含有的氯化合物在某些場合下，對水中生物、植物以及水環(huán)境 產(chǎn)生危害。（4）運行安全可靠傳統(tǒng)的消毒技術(shù)如采用氯化合物或臭氧，其消毒劑屬于劇毒、易燃、易爆腐蝕性物質(zhì)， 這些物質(zhì)的使用必須特別小心，現(xiàn)代紫外消毒水消毒系統(tǒng)是一種對周圍環(huán)境以及操作人員相 對安全可靠的技術(shù)。7. 2存在問題 uv消毒法不能提供剩余的消毒能力，當(dāng)處理水離開反應(yīng)器z后，一些被紫外線殺傷 的微生物在光復(fù)活機制下會修復(fù)損傷的dna分子，使細菌再生。如果微生物沒有接收到足 夠的紫外照射劑量，有些微生物可以修復(fù)其受到的損傷。大量的研究表明，病毒本身沒有修 復(fù)能力：有些細菌具有修復(fù)能力，受到的紫外照射劑量越高，其

33、修復(fù)能力越低。因此要進 一步研究光復(fù)活的原理和條件，確定避免光復(fù)活發(fā)生的最小紫外線照射強度、時間或劑量。 石英套管外壁的清洗工作是運行和維修的關(guān)鍵。當(dāng)污水流經(jīng)uv消毒器時，其中有許 多無機雜質(zhì)會沉淀、粘附在套管外壁上。尤其當(dāng)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，必須 根據(jù)不同的水質(zhì)采用合理的防結(jié)垢措施和清洗裝置，開發(fā)研制具有自動清洗功能的uv消毒 器。 二次污染問題，為了保證石英套管所必須的最低的綜合透光率，必須對uvc消毒系 統(tǒng)進行清洗，這樣必然會引起水體的二次污染。正常運行時的二次污染主要來自化學(xué)清洗系 統(tǒng)屮的

34、清洗劑。在事故發(fā)生的情況下也會產(chǎn)生二次污染如:燈管破碎時汞會進入水屮，自動 清洗系統(tǒng)發(fā)生的泄漏等。 冃前國產(chǎn)紫外燈執(zhí)行直管型石英紫外線低壓汞消毒燈的國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（y y/t0160 94）,燈的最大功率為40w,且有效壽命一般為1000-3000 h，而進口低壓燈管的有效運 行時間可達800012000h ,中壓燈管也可達50006000h 1291 o相比z下，使用國產(chǎn)燈管 會增加維修費用，因此，研制生產(chǎn)壽命長的紫外燈或直接引進國外先進的紫外燈生產(chǎn)技術(shù)是 目前亟待解決的問題。 紫外線處理水要求水體具備一定的透明度。水中的懸浮物，有機物和氨氮都會干擾 紫外線的傳播，進而影響消毒效果。紫外線系統(tǒng)

35、對出水s s值非常敏感，國外出水s s值大 多在10m g/l以下，而國內(nèi)出水s s值通常在2030m g/l之間。相對來說就需要更強 的輻射劑量。 與國外污水處理廠的消毒效果相比我國還存在一定差距。主要表現(xiàn)在抗沖擊負荷和 細菌復(fù)活兩方面。數(shù)據(jù)表明，紫外線消毒系統(tǒng)的效果好壞與處理流量和水質(zhì)密切相關(guān)，水量 突然增大時，紫外線照射時間短，盂要更強的輻射劑量。紫外線系統(tǒng)通常根據(jù)最大峰值流量 設(shè)計，但由于水力負荷大時，岀水水質(zhì)也較平時差，而水質(zhì)下降勢必使透光率下降，因此殺 菌率無法保證。在國內(nèi)紫外線消毒在污水處理屮的應(yīng)用還有許多的難題，如：（i）rti于我國污 水處理廠出水的水質(zhì)與國外存在很大的不同，

36、影響紫外線消毒性能的因素乂是如此之多，如 何更好地發(fā)揮紫外線消毒系統(tǒng)的性能；（2）目前在國內(nèi)使用紫外線消毒系統(tǒng)的都是小型污水 處理廠，如何更好的應(yīng)用到大型污水處理廠；（3）傳統(tǒng)的加氯接觸池已被證實可以改造成紫 外線消毒系統(tǒng)，然而較長的出水渠使得光復(fù)活作用比較明顯，如何降低這種影響:（4）利用 紫外線消毒與其他消毒方法的聯(lián)用，是否可以靈活應(yīng)用于其他工業(yè)廢水的處理等等。這些都 需要進一步的研究，并不斷推廣應(yīng)用。結(jié)論紫外線消毒具有不對水體產(chǎn)生污染、操作系統(tǒng)安全、投資成本低以及殺菌效率高等優(yōu)點，目 前被廣泛應(yīng)用，在西方國家己成為給排水領(lǐng)域的主要消毒技術(shù)。經(jīng)過紫外線消毒的污水可以 在很多領(lǐng)域再利用，實現(xiàn)

37、污水資源化，如將其用于灌溉農(nóng)田、林地和草坪等可避免化學(xué)消毒 劑對植物的損害。美國過去5年中紫外線消毒系統(tǒng)的應(yīng)用以及由氯消毒轉(zhuǎn)換為紫外線消毒迅 速增加，而這種發(fā)展趨勢將在以后的十年中繼續(xù)保持?？梢?，紫外線法有望成為代替?zhèn)鹘y(tǒng) 氯消毒法的主要選擇之一。雖然紫外線消毒法存在微生物修復(fù)現(xiàn)象，但研究證明只要設(shè)計合理，微生物的修復(fù)在 實際污水處理和回用水處理系統(tǒng)屮并不重要。另外污水木身的特性也被認為不利于微生物受 傷后的修復(fù)，有些研究還顯示屮壓紫外燈發(fā)射的某些紫外波長可以抑制或破壞微生物的修復(fù) 能力。世界上使用紫外消毒工藝的3000多家污水處理廠的實際運行表明微生物的修復(fù)并不 是實際問題，在國外已不再是紫外

38、污水消毒處理應(yīng)用屮擔(dān)心的問題。也盡管紫外線消毒存在 很多影響因素，在應(yīng)用過程中也遇到很多問題，但紫外線消毒仍是h前世界上最先進、最有 效、最經(jīng)濟的水體消毒方法，在經(jīng)濟發(fā)達國家己被廣泛使用，目前在我國也越來越被重視。目前，在紫外線消毒與其他消毒方法的聯(lián)用研究不多，但都取得了一定效果。我覺得 在以后的研究中應(yīng)該更多，更深入的從事紫外線消毒與其他消毒方法的聯(lián)用方面的研究，比 如光催化方面。在紫外線消毒研究中應(yīng)加強同相關(guān)學(xué)科的專家學(xué)者的合作與探討。給水和污廢水消毒 不僅涉及到微生物領(lǐng)域，還和醫(yī)學(xué)密切相關(guān)，而設(shè)計消毒裝置述要掌握水力學(xué)的相關(guān)知識. 只有各學(xué)科的專家學(xué)者及專業(yè)技術(shù)人員互相合作，使各領(lǐng)域的知

39、識相互滲透，全而常握涉及 到消毒的各種知識，才能達到經(jīng)濟、合理、高效地去除水中的致病微生物的目的。在我國研 究大型紫外消毒設(shè)備和消毒系統(tǒng)用于污水處理特別是回用水的處理，対于提高水的安全性具 有重要的意義。綜合各種因素，在選用紫外線系統(tǒng)時宜采用國外先進的低壓高強度或中壓系統(tǒng)，并帶 自動清洗裝置。紫外線系統(tǒng)的設(shè)計非常關(guān)鍵，燈管間距布置合理，盡量避免黑洞的產(chǎn)生，確 保消毒效果。相信，在對環(huán)保日益重視的今天，紫外線消毒將在我國污水處理領(lǐng)域有著廣泛 的應(yīng)用前景。參考文獻1 rudd, t.etal； comparision of disinfection.techniques for sewage ef

40、fluents.j.inst, water environ.manag.1989, 3(6):612-6182 周群英，高廷耀.環(huán)境工程微生物學(xué)m.北京:高等教育出版社，2001.133134.3 張欣，污水處理屮的紫外線消毒技術(shù)4 張欣.污水中的紫外線消毒技術(shù)j .給水排水,2002, 28(11):3134.12(1):71 74.5 陳堯，王向東.紫外線消毒技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用j .重慶環(huán)境科學(xué)，2001,23(3):4951.6_|黃曉霞，生活污水紫外線消毒的研究.廣東微量元素科學(xué)，2004第11卷9期7張立成，傅金祥.紫外線消毒工藝與應(yīng)用概況j .中國給水排水，2002, 18(2):38-40.81顧雪鋒，楊海真.污水處理中紫外線消毒技術(shù)的研究進展.江蘇環(huán)境科技，第16卷第3 期2003年9月.9 倪福祥，程麗華，王希成等.污水處理中的紫外消毒技術(shù).青粘建筑工程學(xué)院學(xué)報液氯, 2003,第24卷第2期.10 whiby e, etal. the effect of uv transmission, suspended solids and photoreactivation on micro