簡析當前紫外線消毒工藝技術在再生水處理中的應用

張麟

摘 要：近些年來，水資源緊缺問題逐漸成為一個全球性問題，而城市再生水處理作為應對水資源緊缺的有效方法，逐漸受到了各國的重視。因此，文章首先探討了城市再生水處理的重要作用、意義、常見消毒方法和問題，然后結合作者的實踐工作經驗，對紫外線消毒工藝技術在再生水處理中的具體應用進行了詳細的分析，以期為同類的實踐提供有益的借鑒。

關鍵詞：紫外線；消毒工藝技術；再生水；水處理；應用

中圖分類號：X703 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）21-0172-02

1 概述

在城市水處理中，消毒是一個非常重要的組成過程，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。而紫外線消毒技術作為一種常用的消毒技術，目前在我國城市污水處理排放項目中應用較多，但是在再生水回用領域中卻相對較少。不過，紫外線消毒技術卻具有無需添加化學藥劑，不會使得水體發生臭味、產生有毒有害副產物，而且消毒速度快、效率高的突出優勢，因此，和傳統的化學消毒工藝相比，更加安全簡便，甚至能夠實現自動化的操作，從而逐步受到了再生水處理相關人員的重視。

2 城市再生水處理的重要作用及意義

根據相關數據顯示，我國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，而預計到2030年左右，這一數字將降低到1760立方米左右，接近用水緊張國家的邊緣。再加上我國現有的七大水系都有不同程度的污染，更是進一步加劇了我國水資源的緊張。正是在這種盛水缺水也逐步嚴重的形勢下，而大量的城市污水卻在白白流失，不僅對環境造成了污染，而且極大地浪費了水資源，因此，對城市污水再生技術的研究就具有非常重要的現實意義。通常情況下，海水所含雜質為3.5%左右，而城市污水所含有的污染物質則為0.1%，相比之下，更加利于收集和處理。近些年來，我國在城市污水處理方面的技術也逐漸成熟，在基建投資上也具有明顯的優勢，甚至在一些發達國家已經將該種方式作為一種首選選擇，再生水也被認為是可靠的第二水源。

3 城市再生水處理中的常見消毒方法及紫外線消毒機理

在當前的城市再生水處理消毒工藝中，物理消毒方法和化學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、熱等方法達到破壞細菌洗白的核酸或蛋白質的目的，正是由于將細菌蛋白質進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，從而最終達到了消毒的目的。而物理消毒方法中最具有代表性的便是本文即將詳細論述的紫外線消毒方法。除了物理方法外，化學方法中也是再生水消毒處理的常用方法，其主要通過二氧化氯、臭氧、氯氨以及次氯酸鈉等氧化劑達到將細菌微生物的細胞、核酸受損的目的，從而達到消毒的最終目的。

城市再生水處理中應用的紫外線消毒原理主要是通過對細菌微生物中的RNA和DNA內含氮的胸腺嘌呤等雜環物質進行改變，從而在相鄰的核苷之間產生新鍵，繼而形成二聚物，在這種情況下，細菌微生物便不能夠進行自我繁殖和生長，也達到了消毒的目的。實踐證明，紫外線消毒工藝與次氯酸鈉等化學消毒方法相比，在運營成本、物質和消毒副產物殘留等方面有著更加突出的優勢，而且殺菌效率高，波長在200～295nm的紫外線有著更好的殺毒效果。

此外，紫外線消毒技術的消毒效果比較容易受到污水濁度的影響，在具體消毒過程中需要引起足夠的重視，這是因為，一旦污水的濁度較高，就會將紫外線的穿透能力大打折扣。還需要注意的是，紫外線消毒技術在長效滅菌方面還有所欠缺，在污水消毒之后，如果見光也可能會帶來微生物見光復活的現象，因此，在實踐應用中，可以考慮與其他消毒工藝聯合使用。比如，在當前很多城市景觀環境的用水中，就采用了紫外線消毒技術與氯消毒結合的方法，從而滿足了景觀水體中不能含有對人體有害的化學物質和病毒微生物的目的，當然，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在城市再生水處理中的具體應用

4.1 紫外線消毒系統的設計與選擇

對紫外線消毒系統的設計和選擇主要依靠出水的水質進行設計的，而針對再生水紫外線消毒來說，色度、濁度、懸浮物濃度以及顆粒大小的分布是幾個影響消毒效果比較關鍵的因素。根據《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）和《城市給排水紫外線消毒設備》（GB/T19837-2005），若達到一級A標的指標，紫外線的有效照射劑量應該在20mJ/cm2以上。這是因為，若要達到有效的消毒效果，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，在對紫外線消毒系統進行設計時，應該詳細考慮再生水處理項目的水質情況、水量的要求，按照系統能夠達到的有效紫外線照射劑量來設計。

4.2 紫外線消毒系統的組成及說明

筆者所在的再生水處理項目中，便采用的是高強紫外燈配備全自動在線清洗系統的方法，其幾個關鍵組成部分分別為低壓高強紫外燈管、機械加藥化學清洗系統、自動化水位控制堰門、紫外線照射強度監視系統、低水位傳感器、液壓中心以及配電和系統控制中心等部分。各部分在再生水處理中均發揮了不同的作用，比如，機械加藥化學清洗系統，主要通過安裝的消毒模塊，達到高效、自動清洗的目的。如果水量過少造成了水位過低時，便可以通過低水位傳感器將水位信息上傳，從而將紫外燈管斷電，保護燈管不會受到損害。此外，在系統的控制中心還設置有顯示屏，可以將完整的操作界面在顯示屏上進行顯示，以達到遠程監控的目的。

4.3 再生水處理中紫外線消毒實驗分析

本文基于某項目的紫外線消毒系統建設思路，在實驗室搭建了實驗平臺，對紫外線消毒系統的消毒效果進行探索，其中，試驗用水的水質主要如下表所示：

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

可見，當紫外線照射時間為5.6小時以上時，總大腸菌群的滅火率幾乎達到了100%，滅活效果明顯，能夠滿足國家相關標準對再生水的回收標準。

4.4 紫外線消毒系統的運維注意事項及評價

和其他再生水處理中應用的消毒工藝系統相比，紫外線消毒系統的安裝、運行及維護更為簡便。不過，需要注意的是，紫外線燈管在沒有水的情況下，不可長時間點亮，以免受到損壞，當然，自動清洗系統也需要有水的潤滑作用，在整個系統的運行過程中，務必采取必要的防護措施，尤其要保護操作人員的眼睛，保障整個操作都按照規范和要求執行。在筆者所在的該項目中，當系統穩定運行后，初始檢測的水質并不太理想，經過仔細分析是由于工藝不穩定所致，造成了懸浮大顆粒內部不能夠受到足夠的紫外線照射，因此，又針對性地進行了改進，也使得水質達到了相應的標準，從而達到了設計要求。

可見，將紫外線消毒系統應用到城市再生水處理之中具有明顯的技術性、經濟性和社會效益，在技術性和經濟性方面來說，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，繼而降低整個系統的運行成本，尤其在無人值守的小型再生水站，其效果更加明顯。同時，將紫外線消毒工藝和化學消毒方法相比，整個系統更加安全，處理后的水資源不會對人體健康帶來傷害。

5 結束語

總之，和其他消毒方法相比，將紫外線消毒工藝技術應用到城市再生水處理過程中，有明顯的應用優勢，處理的水質也不必擔心存在有害遺留物質對人體造成傷害，因此，本文所述搭建的紫外線消毒系統也具有在同類項目實踐中推廣應用的必要性，筆者認為，只有不斷推進類似紫外線消毒技術在再生水處理中的進步與發展，才能為我國水資源緊缺問題的解決提供有益的探索。

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