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紫外線應(yīng)用于污水消毒技術(shù)
2000年6月由建設(shè)部、國家環(huán)??偩?、科技部聯(lián)合發(fā)布的“關(guān)于印發(fā)《城市污水處理及污染防止技術(shù)政策》的通知(建城[2000]124號)”中規(guī)定“為保證公共衛(wèi)生安全,防止傳染性疾病傳播,城市污水處理應(yīng)設(shè)置消毒設(shè)施”。
《城鎮(zhèn)污水處理廠污染的排放標(biāo) 準(zhǔn)》(GB18918—2002)的規(guī)定,污水處理廠出水必須進(jìn)行消毒處理,并要求執(zhí)行二級標(biāo)準(zhǔn)和一級B標(biāo)準(zhǔn)的污水處理廠大腸菌群數(shù)的zui高允許排放濃度不得超過10000個/L。
因此,污水處理廠必須考慮和設(shè)置消毒設(shè)施。由于污水中含有大量細(xì)菌及病毒,污水處理廠應(yīng)把好出水的zui后一道關(guān),特別是具有中水回用的污水處理廠,盡可能殺滅致病菌,防止和避免引發(fā)公共衛(wèi)生安全事件。由此可見,污水處理廠出水采用消毒工藝意義重大。
現(xiàn)代紫外C消毒技術(shù)克服了現(xiàn)有傳統(tǒng)消毒技術(shù)的缺點(diǎn),在消毒過程中,不添加任何化學(xué)物質(zhì),也不產(chǎn)生或在水體中留下任何有害物質(zhì),運(yùn)行安全、可靠,安裝、維修簡單,特別是投資及運(yùn)行維修費(fèi)用低以及具有*的消毒效果。
歐洲許多國家和北美的加拿大、美國已在9O年代分別修改了環(huán)境立法,在廢水處理后的消毒,以及飲用水的消毒上,推薦采用紫外C消毒技術(shù)。
1.目前污水處理常用的消毒方法介紹
1.1臭氧消毒
現(xiàn)就目前zui常采用的污水消毒方法是液氯和臭氧簡述如下:臭氧消毒法是利用組成臭氧的三個氧原子極其不穩(wěn)定的特性,分解時放出新生態(tài)氧O3=O2+O通過[O]的強(qiáng)氧化能力,對細(xì)菌和病毒產(chǎn)生強(qiáng)大的殺傷力,致使細(xì)菌和病毒死亡。
雖然臭氧消滅具有消毒效率高,并能有效地降解污水中殘留的有機(jī)物、色、味等,污水pH值、溫度對消毒效果影響很小,不產(chǎn)生難處理的或生物積累殘余物等優(yōu)點(diǎn),但也存在投資大、運(yùn)行成本高,設(shè)備管理復(fù)雜,當(dāng)水量和水質(zhì)發(fā)生變化時,調(diào)節(jié)臭氧投加量比較困難的問題。臭氧消毒主要適用于對出水水質(zhì)較好,排入水體衛(wèi)生條件要求高的污水處理設(shè)施。
1.2液氯消毒法
是利用氯溶解于水生成次氯酸和次氯酸根:Cl2+H2O+—HOCl+HC1HOCl—H+OC1氯消毒主要是通過次氯酸HOC1擴(kuò)散到帶負(fù)電的細(xì)菌表面,并通過細(xì)菌的細(xì)胞穿透到細(xì)胞內(nèi)部。當(dāng)HOC1分子到達(dá)細(xì)菌內(nèi)時,能起氧化作用破壞細(xì)菌的酶系統(tǒng)而使細(xì)菌死亡。氯作為一種強(qiáng)氧化劑,由于其殺菌能力強(qiáng),價格低廉,使用簡單,消毒可靠又有成熟的經(jīng)驗(yàn),是目前應(yīng)用的消毒劑。
但是近二十年來,人們對液氯進(jìn)行大量的研究,發(fā)現(xiàn)使用氯化消毒存在以下一些缺點(diǎn)和不足。氯與污水中某些有機(jī)和無機(jī)成分反應(yīng),生成一系列穩(wěn)定的含氯化合物,其大部分對人體健康有害,有些含氯化合物有致癌性。特別是高濃度的氯與污水較高濃度的有機(jī)污染物直接反應(yīng)時,生成的氯化副產(chǎn)物濃度會更高。
此外,氯與污水中的氨反應(yīng)生成氯氨,從面降低消毒效力,而且氯氨排入水體后會對魚類產(chǎn)生毒害。氯溶解于水中生成次氯酸和次氯酸根,次氯酸根OC1一雖然亦是具有殺菌能力的有效氯,但是由于次氯酸根帶負(fù)電,難于接近帶負(fù)電的細(xì)菌表面,殺菌能力比次氯酸HOC1差得多。
根據(jù)次氯酸離解平衡常數(shù)計算可知,次氯酸HOC1與次氯酸根OC1一的相對比例取決于溫度和pH值。pH值高時,次氯酸根ocx一較多:pH值低時,次氯酸HOC1較多。由此可見在污水pH值較高時消毒效力大幅度下降。氯氣是一種具有強(qiáng)烈刺激性的有毒氣體,在運(yùn)輸和使用過程中易發(fā)生泄漏和爆炸,因此氯的運(yùn)輸、使用和貯藏必須嚴(yán)格遵守有關(guān)規(guī)定。氯氣意外泄漏將會給環(huán)境和人員帶來重大威脅,甚至是災(zāi)難,近年來氯氣的泄漏事故經(jīng)常發(fā)生,給人民的生命和財產(chǎn)造成重大損失。
因此,尋找液氯消毒劑的替代品,減少二次污染,已成為目前污水消毒的必然趨勢。
2.紫外線(UV)消毒簡介
20世紀(jì)7O年代以后,人們發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的氯消毒會產(chǎn)生致畸、致癌、致基因突變的鹵代烷等副產(chǎn)品,而紫外線消毒法則具有不投加化學(xué)藥劑、不增加水的 嗅和味、不產(chǎn)生有毒有害的副產(chǎn)物、不受水溫和pH 值影響、占地極小、消毒速度快、效率高、設(shè)備操作簡單、便于運(yùn)行管理和實(shí)現(xiàn)自動化等特點(diǎn);
近2O年來 逐漸得到廣泛應(yīng)用。自從zui早紫外線法消毒應(yīng)用于美國,現(xiàn)已在美國和加拿大普遍應(yīng)用,已在西方發(fā)達(dá)國家成為一種主流消毒手段。國內(nèi)近年來也逐漸開始普及。
2.1紫外線波段劃分
紫外線一般根據(jù)生物效應(yīng)的不同,可將紫外線分為四個不同波段:
紫外A(UV—A),又稱為黑斑效應(yīng)紫外線(315—400nm);
紫外B(UV—B),又稱為紅斑效應(yīng)紫外線(275—315nm);
紫外C(UV—C),又稱為滅菌紫外線(200—275nm);
紫外D(UV—D),又稱為真空紫外線(10—200nm)。
2.2紫外線消毒原理
現(xiàn)代紫外線消毒技術(shù)主要采用的是紫外C(UV—C)消毒?,F(xiàn)代紫外線消毒技術(shù)是基于現(xiàn)
代防疫學(xué)、光學(xué)、 生物學(xué)、化學(xué)、機(jī)械學(xué)、電子學(xué)、流體力學(xué)及空氣動力學(xué)的基礎(chǔ)上,利用特殊設(shè)計的率、高強(qiáng)度和長壽命的C波段(275—200nm)紫外光發(fā)生裝置產(chǎn)生的強(qiáng)紫外C光照射流水,當(dāng)水中的各種細(xì)菌、病毒、寄生 蟲、水藻以及其它病原體受到一定劑量的紫外C光輻射后,其細(xì)胞中的核酸(DNA或RNA)結(jié)構(gòu)遭到破壞,從而在不使用任何化學(xué)藥物的情況下殺滅水中的細(xì)菌、病毒以及其它致病體,達(dá)到消毒和凈化的目的。
它具有不產(chǎn)生任何二次污染,以其率、廣譜性、低成本、長壽命、適用大小水量等其它消毒手段無 法比擬的優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于污水處理、凈水等領(lǐng)域。
消毒技術(shù)就是采用發(fā)生C波段紫外線的紫外光燈做為消毒光源,由于在效能和強(qiáng)度兩個方面取得了*的平衡,已成為目前市場上zui有效、經(jīng)濟(jì)和安全的消毒方法,紫外C水消毒技術(shù)對細(xì)菌、病毒及其它致病體的消毒效果已得到*的*。
3.紫外C水消毒技術(shù)優(yōu)點(diǎn)
3.1性和廣譜性
紫外c消毒技術(shù)具有其它技術(shù)*的殺菌效率。當(dāng)紫外強(qiáng)度為3 X 10 ~W/cm 時,紫外C對細(xì)菌、病毒的殺菌作用一般在一秒以內(nèi)。而對傳統(tǒng)紫外、氯氣及臭氧方法來說,一般需要20—6O分鐘的時間才能達(dá)到紫外C的效果。
此外,紫外C技術(shù)在目前所有的消毒技術(shù)中,殺菌的廣譜性是zui高的。它對幾乎所有的細(xì)菌、病毒都能率殺滅。并且對一些對人類危害極大的,而氯氣以至臭氧無法或不能有效殺滅的寄生蟲類(例如:隱性包囊蟲cryptosporidium, 賈第鞭毛蟲giardia等)都能有效殺滅。
(1)無二次污染
由于紫外C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,不會改變水中任何成分。不會產(chǎn)生任何對人類及水中生物毒害的副產(chǎn)物,對保護(hù)環(huán)境和保護(hù)工作人員的身體健康有著積極的意義。
(2)運(yùn)行安全、可靠
傳統(tǒng)的氯化物、臭氧消毒技術(shù),其消毒劑本身就屬于劇毒、易燃、易爆的物質(zhì)。這些物質(zhì)的使用對操作人員以及周圍環(huán)境和居民的安全產(chǎn)生潛在的威脅,需要特別小心。而現(xiàn)代紫外線消毒系統(tǒng)不存在 這樣的安全隱患,是一種對周邊環(huán)境及操作人員相對安全可靠的消毒技術(shù)。
(3)運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低
由于上世紀(jì)9O年代對紫外C核心技術(shù)的完善, 紫外C消毒技術(shù)不僅消毒效率是所有消毒手段中zui高的,而且消毒運(yùn)行維護(hù)zui簡單,運(yùn)行成本zui低,因此,其性價比是所有消毒技術(shù)中zui高的。它既具有其它消毒技術(shù)*的率,又具有成本和運(yùn)行費(fèi)用低的優(yōu)點(diǎn)。
(4)可連續(xù)、大水量消毒
紫外C消毒技術(shù)的另一個特點(diǎn)是可連續(xù)消毒,一年365天,一天24小時連續(xù)運(yùn)行,除定期需一、二小時以內(nèi)的例行保養(yǎng)外。此外,現(xiàn)代紫外消毒除了可以消毒小水量,也可以消毒大水量。目前紫外技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中zui大已達(dá)到每小時處理6萬噸水量。
4.結(jié)語
紫外消毒技術(shù)具有的消毒能力和可靠的操作安全性,以及投資運(yùn)營成本低廉、操作管理簡便、不會對水體造成污染等優(yōu)點(diǎn)。隨著目前紫外線消毒技術(shù)日趨完善,在西方發(fā)達(dá)國家,廣泛應(yīng)用在水處理方面,近年來 紫外消毒技術(shù)在我國也逐步應(yīng)用在污水處理方面,它將會成為替代目前的氯化消毒技術(shù)的主流技術(shù)。
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