深圳市光明污水廠近期旱季設計規模為１５萬ｍ３／ｄ，高峰污水量１９．５萬ｍ３／ｄ；遠 期設計規模為２５萬ｍ３／ｄ。通過介紹紫外線消毒的技術原理、技術優勢和系統構成，結合光明污水廠污水紫外線消毒器消毒的工程實例，著重闡述了如何確定設計參數、計算紫外劑量、選擇污水紫外線消毒器、計算系統尺寸和設計紫外線殺菌器消毒渠道，并展望了該技術的應用前景。

１工程概況

光明污水處理廠位于茅洲河以東、龍大路以西、別墅大道以南、雙明大道以北的地塊，南側緊臨民眾學校，規劃用地面積為１５．７公頃，實際用地面積約１４．４５公頃，近期用地面積約為8.１０公頃。污水 廠主要服務區域為光明街道和公明街道北部部分地區。光明污水處理廠近期旱季設計規模為１５萬ｍ３／ｄ，高峰污水量１９．５萬ｍ３／ｄ（２．２６ ｍ３／ｓ）；近期雨季考慮部分初雨截流，設計流量為３ ｍ３／ｓ。遠期設計規模為２５萬ｍ３／ｄ。

２紫外線殺菌器消毒技術簡介

２．１紫外線消毒技術原理 紫外線按照波長分為４個波段：紫外一Ａ（ＵＶ—Ａ，３２０—４００ ｎＩｎ），紫外一Ｂ（ｕＶ—Ｂ，２７５—３２０ ｎｍ），紫外一ｃ（Ｕｖ—Ｃ，２００—２７５ ｎｍ），真空紫外光（ｕＶ—Ｄ，１０—２００ ｒｉｍ）。其中具有消毒效果的主要 是Ｃ波段的紫外線，且在254nm附近的紫外光殺菌效率zui高。目前的絕大部分紫外燈的zui大紫外輸出功率的波長為２５３．７nm。紫外線消毒是一種純物理消毒方法，利用波長為２５４nm及其附近２００—３００nm范圍內其它波長的紫外線，使微生物（細菌、病毒、芽孢等病原體）細胞的ＤＮＡ／ＲＮＡ的堿基對（胸腺嘧啶）發生光化學聚合或導致結構鍵斷裂從而阻止蛋白質和酶的合成，殺死微生物或使其不能復制繁殖 從而達到消毒的目的。

２ ２紫外線消毒器消毒技術優勢

１）對致病微生物有廣譜消毒效果，消毒效率高，對大多數致病原生動物、細菌、病毒等都能滅活，尤其對氯有抗藥性的賈第鞭毛蟲、隱孢子蟲卵囊等頑固的原生生物有消毒作用。

２）與液鑢、二氧化氯和臭氧等化學消毒方法不同，紫外線是物理消毒方法，在整個消毒過程中不 產生生物可同化有機碳（ＡＯＣ）、可生物降解溶解性有機碳（ＢＤＯＣ）、三鹵代甲烷類副產物（ＴＨＭｓ）等損害管網永質、生物穩定性的有毒有害的消毒副產物。

３）消毒效果不受水溫、ｐＨ的影響。

４）由于紫外線殺菌器消毒不加任何化學藥劑，因此不會對水體和周圍環境，尤其是有特殊要求的受納承體，如特定的海域，養殖水體、下游杖用水源、澆灌回用水產生二次污染或不良影響。

５）運行維護安全可靠，無需儲存、運輸及使用任何有毒和有腐蝕性的危險化學物品。

６）占地面積小．土建投資較低。因為紫外線消毒接觸時間很短，僅需１—２秒即可殺滅致病微生物，而氯消毒則需３０～６０分鐘，臭氧消毒需１５—３０分鐘。

７）設備運行廈維護簡單、方便、安全，在所有的消毒方法中運行成本較低。

２ ３污水紫外線消毒器消毒系統構成 污水紫外線消毒設備系統由紫外燈模塊、模塊支架、配電中心、系統控制中心、水位監測及控制系統等組成，設備的核心部件是紫外燈管。

目前，大部分城市污水廠尾水的污水紫外線消毒設備的系統都采用模塊化明渠式，它主要由紫外線消毒模塊組、控制系統清洗系統及供配電系統組成。紫外線消毒設備模塊組浸沒在水中，污水流經紫外線消毒設備時，其中的微生物經紫外燈的輻射被滅活。達到消毒的目的。

３紫外線消毒器消毒系統的設計

３．１污水紫外線消毒設備設計參數的確定 主要有以下幾個設計參數需確定：

（１）進水流量（Ｆｌｏｗ） 進水流量是紫外線消毒系統設計的基本參數，根據紫外線消毒系統zui不利設計的原則，其設計流 量必須考慮峰值系數。特別是考慮整個工藝運行下的zui大小時流量，對于某些工藝，如間歇出水工藝 尤其如此。

（２）污水紫外線穿透率（ＵＶＴ） 紫外穿透率是測量污水傳播紫外線能力的一個指標，也是設計紫外線設備的重要參數。污水紫外穿透率的下降只能通過增加燈管數量或光強進行補償。也就相應升高了紫外線消毒器價格。

（３）懸浮物濃度及固體顆粒物尺寸（Ｓｓ和ＴｓＤ） 懸浮物由各種帶菌顆粒組成。這些顆粒使紫外線很難對高懸浮物濃度的污水進行消毒。另外，污水中鐵離子的含量多會屏蔽紫外線。這些因素都會引起污水中“紫外線需求"的增加。也相應升高了紫外線消毒器價格。

（４）其他參數 如進水中工業廢水成分、上游處理工藝、水頭損失要求等也需要綜合考慮，具體設計參數。深圳市光明污水廠污水紫外線消毒器系統設計參數 設計參數 平均流量 高峰系數 峰值流量ＴＳＳ 參數值 １５萬ｍ３／ｄ１．３ １９．５萬ｍ３／ｄ１０ ｍｇ／Ｌ ≥６５％ ≤３０ ≤１ ｐａｎ 紫外線＠２５３．７ ｎｔｎ穿透率 平均懸浮顆粒尺寸 出水糞大腸菌群數 環境溫度１００個／Ｌ 一１５℃一４０℃

３．２紫外線劑量的計算 紫外線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。理論上來說，紫外劑量越大，消毒效果越好，然而紫外消毒有一限值，超過該限值卻不能經濟有效地滅活額外微生物。因此，紫外劑量應根據排放水體的衛生學指 標作經濟合理地選擇。紫外線劑量的計算有平均紫外線劑量法、水動力學模型法和紫外線生物驗定劑量法。然而，燈管老化系數、套管結垢系數、紫外透光率、鎮流器效率、燈管輸出功率、光電轉換效率、燈管間距、水動力學因素、水質因素及消毒器本身設計等諸多因素，都會影響紫外系統的實際消毒性能，因此決定紫外線消毒系統消毒性能的是紫外線消毒器所能實現的有效紫外劑量，而不是消毒器的理論計算劑量。有效紫外線劑量必須按照紫外線生物驗定劑量法，在zui壞的工況下做實際測定。

污水流經污水紫外線消毒器渠道后，水中的微生物由于被紫外線照射受到損傷以至死亡，但在可見光和近紫外光（有效波長范圍為３３０ｈｉｌｌ～４８０ ｎｌｎ）的作用下，微生物對紫外線損傷有一定的修復能力，此即光復活現象。也有研究表明，污水本身的環境不利于微生物損傷后的修復。但仍有必要進一步研究．

深圳市光明污水廠污水紫外線消毒器系統設計、光復活的原理和條件，確定避免光復活發生的zui小紫外線照射強度、時間或劑量，以合理確定設計參數。

３．３污水紫外線消毒器的選擇

目前，用于城市污水處理的紫外線殺菌器消毒系統的紫外燈管主要有低壓燈、低壓高強燈、中壓燈產品。在選擇紫外線殺菌器消毒裝置的時候，應充分考慮以下幾方面因素：

１）應優先選擇自動化程度高，以及有更好的環保性、安全性、經濟性和社會效益的裝置。

２）應優先選擇低耗能、高性能、劑量同步控制、可變功率輸出的裝置。

３）應優先選擇總裝機容量小、運行成本低的裝置。

４）應優先選擇紫外有效劑量通過國內外獨立第三方認證的裝置。

５）為保證達到ＧＢｌ８９１８中所要求的一級Ａ標準，紫外線設備在峰值流量和紫外燈運行壽命終點 時，考慮紫外線燈套管結垢影響所能達到的紫外線有效劑量不應低于２０ ｍＪ／ｅｒａ２。

６）應選擇燈管使用壽命長的紫外線消毒設備，一般燈管壽命應≥12000h以后，紫外線的輸出功率不低于８０％。

７）應設置UV傳感器，監視石英套管結垢后的水質變化狀況和紫外線的放射劑量。

８）須設置無動力水位控制系統，自動控制渠道水位，使渠道水位達到有效殺菌的高度。

３．４紫外線殺菌器消毒方案的設計 光明污水廠按峰值流量１９．５萬ｍ３／ｄ設計。根據本工程處理出水水質要求、設計平均流量、水流 高程（較富余）以及用地條件，選用低壓燈和低壓高強燈較合適。為減少投資，節省日常運行更換燈管 費用，本工程選用３１２根低壓高強燈管，單根燈管紫外輸入功率為２５０ Ｗ，單根燈管水力負荷６２５ｍ３／ ０００ ｈ，并保證在使用１２ ０００ ｈ ｄ，經修正后有效紫外劑量約為２５．７ ｍＪ／ｅｒａ２。消毒系統采用開放明渠式結構，燈管為順流式平行排 布。 在確定紫外線燈管數量后，并組成合理的模塊組，進而確定渠道尺寸。

（１）模塊數量及渠道寬度． 本工程設計３條渠道，采用模塊化結構，沿水流方向每條渠道各安裝一個模塊組，每個模塊組若干個模塊，每個模塊上燈管不宜過多，以免模塊提起維護時，所對應的消毒盲區過大。本工程宜采用 每個模塊８根燈管，每個模塊組１３個模塊，共３９個模塊。模塊橫向間距各為１０１．６ ｍｍ，則每條渠道寬度為１０１．６×１３＝1320.8mm。

（２）渠道長度 為保證進入模塊組前水流平穩，在紫外線消毒系統前加設整流板，整流板和模塊之間的直流段長 度不小于２倍的水深，模塊后到渠道出水喇叭口前段的直流段長度不小于５００ ｍｍ，出水喇叭口角度 小于１８。，系統下游設有自動水位控制堰門，其安裝長度要求不小于ｌ２５０ ３２０ ｍｍ。 ｍｍ。故渠道長度為：５００（整 流板前）＋ｌ ６４０（整流板到模塊）＋２ ４９０（模塊長度）＋５００＋ｌ ６２０（喇叭口長度）＋ｌ ２５０（自動水位控 制堰長度）＝８０００ ｍｍ。

（３）有效水深 根據設備廠家所提供的模塊上燈管布置間距，燈管豎向排列間距１０１．６ ｍｍ，故模塊zui上面套管 距池底的高度為７７５ｍｍ，該高度也是自動水位控制堰門的控制水位，經過模塊的水頭損失為２５ 因此有效水深為０．７７５＋０．０２５＝０．８０ｍ。

（４）過流面積 每條渠道：渠寬１３２０ ｍｍ，有效水深８００ ｎｕｎ，過流面積為１．０５６ｍ２。

（５）平均曝光時間 單渠過流面積為１．０５６ ｍ２，燈套管所占面積０．０６４ ｍ２，單渠平均過流量為５０ 為５０２．５３ ０００÷２４÷３８。 ０００ ｍ３／ｄ，平均流速 ６００÷（１．０５６—０．０６４）＝０．５８３ ｍ／ｓ，燈管有效弧長約１．４７５ ｍ，則平均曝光時間為150秒。

（６）系統水頭損失計算 紫外系統總水頭損失包括自動水位控制堰門自身水頭損失和模塊水頭損失，本工程自動水位控 制堰門自身水頭損失為４７５ ｍｍ，過模塊水頭損失為２５ ｍｍ，因此系統總水頭損失為５００ｍｍ。

４消毒效果的檢測待工程建成投產后，需對污水處理廠紫外線消毒系統出水糞大腸菌群進行采樣、檢測、分析、統計并作曲線圖，以核實并確保消毒效果達標，應注意：

１）應在實際工況條件下，連續運行２４小時，檢測紫外線的泄漏量為０。

２）按ＧＢｌ８９１８—２００２地面水環境質量標準，對處理出水進行水樣檢測。

３）水質檢測點應布設于消毒渠出水處。

４）糞大腸菌群檢測分析的方法應以ＧＢ５７５０—８５多管發酵法或濾膜法為準。

５結語

紫外線消毒器消毒技術為物理消毒方式，無需化學藥品，無二次污染，不產生消毒副產物，也不像液鑢在運輸存儲中存在安全隱患；紫外線消毒具有廣譜殺菌能力，殺菌效率高；土建規模比傳統液鑢消毒低，占地省，基建投資、能耗以及運行費用低，自動化程度高，維護簡便。

隨著我國政府環保部門和民眾對污水處理廠尾水消毒的日益重視，近年來污水紫外線消毒器消毒已在城市污水處理系統中逐漸普及，紫外線消毒技術日趨完善，也累積了一定的運行經驗。紫外線消毒器價格低、安全、和穩定性，有望經逐步改進或與其他消毒方式相結合而形成組合式消毒工藝后，被更多的應用到水處理行業甚至是凈水處理流程中，進而成為取代傳統化學消毒方法的主流技術。