紫外線消毒技術－污水消毒標準及紫外線技術應用

【摘要】城市污水消毒的必要性

2002年11月，某些國家及地區爆發了非典型性肺炎，這一疫情的元兇--冠狀病毒的廣泛傳播和頑強存活的能力，使人們意識到消毒的重要性，尤其是污水處理廠的尾水消毒，成為防止疫情擴散的重要防線。

2003年5月4日，國家環境保護總局要求城鎮污水處理廠出水應結合實際采取加氯或紫外線、臭氧等消毒滅菌處理，出水水質糞大腸菌群數小于10000個／L。由此可見污水處理廠尾水消毒的必要性和緊迫性。

【關鍵詞】紫外線，消毒技術，污水消毒，技術應用；

紫外線消毒介紹

    紫外線消毒zui早應用于美國，由于其接觸時間短、占用空間少、又不會產生對人畜有害的副產品，因此被認為是傳統液氯消毒*的替代品。1986年，美國環保署（EPA）將紫外線消毒列入污水消毒設計手冊，進一步推動了紫外線消毒替代化學消毒的進程。

一、紫外線消毒技術

    紫外線一般被分為三個不同波段：紫外A（315nm～400nm）、紫外B（280nm～315nm）和紫外C（100nm～280nm）。紫外燈的殺菌能力取決其發射光譜中紫外C的含量，紫外C是殺菌效果的紫外波長范圍。該波長輸出在目前世界頂極紫外燈中已占到紫外能量的90%，總能量的30%，由于高強度、率的紫外C存在，紫外技術已成為水消毒領域一個具有相當競爭力的技術。                           紫外消毒的殺菌原理：是利用紫外線光子的能量破壞水體中各種病毒、細菌以及其它致病的DNA結構，使各種病毒、細菌以及其它致病體喪失復制繁殖能力，達到滅菌的效果。

二、紫外線殺菌優勢

（1）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，傳統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）殺菌廣譜性

紫外C技術在目前的消毒技術中，殺菌的廣譜性相當高，它對幾乎所有的細菌和病毒都能率殺滅，并且對一些危害較大，而氯氣和臭氧在水消毒可能的濃度內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C技術不加入任何化學藥劑，因此它不會對水體和周圍環境產生二次污染，不改變水中任何成分。而對氯消毒來說，如果水中含有大量的有機物，其產生的有機氯對人體有致癌作用，并且水中含有的氯化合物在某些場合下，對水中生物、植物以及水環境產生危害。

（4）運行安全可靠

傳統的消毒技術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，這些物質的使用必須特別小心，現代紫外水消毒系統是一種對周圍環境以及操作人員相對安全可靠的技術。

三、影響紫外線殺菌效果的因素

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,接觸時間得不到保證,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,可以發現,對于不同種類的微生物,兩者的影響是不同的。在紫外劑量相同的情況下,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,增加接觸時間更有利于滅殺;當然對于更多的微生物,如噬菌體、孢子,把兩者分開討論是沒有多大意義的,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。因此沒有必要確定zui少的接觸時間和zui小的紫外光強度,兩者的乘積才是影響紫外線消毒效果的必要因素。

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,呈現出不同的消毒效果。有些微生物對于紫外線比較敏感,去除率較高,如糞大腸菌而有些微生物則不然,需用較高的紫外劑量進行滅殺,如F-RNA大腸桿菌菌體、銅綠色極毛桿菌。微生物負荷是影響紫外線消毒效率的一大因素,較高的微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計中,主要是滅活TC（總大腸菌）、FC（糞大腸菌）、E.coli（大腸埃希氏菌）、糞鏈球菌和沙門氏菌數量來估計紫外線劑量需求。

五、紫外線未來發展

在國內,雖然工程上已經逐漸開始使用紫外線系統,但是對于紫外線消毒技術的研究并沒有*開展起來,對于紫外線消毒在污水處理中的應用還有許多的難題,如:

（1） 由于我國污水處理廠出水的水質與國外存在很大的不同,影響紫外線消毒性能的因素又是如此之多,如何更好地發揮紫外線消毒系統的性能; 

（2） 目前在國內使用紫外線消毒系統的都是小型污水處理廠,如何更好的應用到大型污水處理廠;       （3） 傳統的加氯接觸池已被證實可以改造成紫外線消毒系統,然而較長的出水渠使得光復活作用比較明顯,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用,是否可以靈活應用于其他工業廢水的處理等等。這些都需要進一步的研究,并不斷推廣應用。