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城市污水处理厂尾水紫外线消 毒的设计及应用

2022.04.07
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城市污水经过二级处理后, 仍可能存在病原菌, 这就要求对污水进行消 毒处理。紫外线消 毒由于具 有杀 菌快速高 效、安 全、易操作及占地小等优点, 越来越 受到研究人员的重视。本文系统地探讨了污水处理厂尾 水紫外线消 毒系统的消 毒机理、构成以及设计要点, 简要 介绍了其在某污水处理厂中的成功应用。

城市污水经过二级处理后, 水质明显改善, 细 菌含量大幅度减少, 但细 菌的*值仍很高, 并可 能存在病原菌, 这就要求对污水进行消 毒处理。 随着对液氯*缺陷的认识, 以及液氯消 毒副产 物的潜在威胁, 寻找*高 效的污水尾水*技 术成为目前污水*的必然趋势。紫外线消 毒由 于具有杀 菌快速高 效、*、易操作及占地小等优 点, 越来越受到研究人员的重视。1986 年, 美国 环保署( EPA) 将紫外线消 毒列入污水消 毒设计手 册, 推动了紫外线消 毒替代化学*的进程。 2005 年 7 月我国颁布了 GBT 19837  2005 城市 给排水紫外线消 毒设备!, 随后 GB 50014  2006 室外排水设计规范!也*加入了紫外线消 毒技 术, 这对紫外线消 毒技术在国内的发展起到了巨 大的推进作用。

1 紫外线消 毒机理[ 1, 2] 紫外线按照波长划分为 4 个部分: A 波段 (UV  A, 400~ 320 nm) , B 波段( UV  B, 320~ 275nm) , C 波段(UV  C, 275~ 200 nm) , D 波段(UV  D, 200~ 10 nm) 。根据生物效应, 水消 毒主要采用 的是 C 波段紫外线, 紫外灯在 260 nm 附近*效 率高。研究表明, 紫外线主要是通过对微生物( 细菌、 病毒、芽孢等病原体) 的辐射损伤和破坏核酸的功 能使微生物致死。紫外线对核酸的作用可导致键 和链的断裂、股间交联和形成光化产物等, 从而改 变了DNA 的生物活性, 使微生物自身不能复制。 2 紫外线*系统构成及设计要点 21 紫外线*系统构成 紫外线*设备一般由紫外灯模块、模块支 架、配电系统、系统控制中心、水位探测及控制装 置等组成, 设备的核心部件是紫外灯。目前, 大部 分城市污水厂尾水紫外线*系统都是采用模块 化明渠工艺, 它主要由紫外消 毒模块组、控制系统 以及自动清洗系统及供配电系统组成。紫外消 毒 模块组浸没在水中, 污水流出时经紫外灯的辐射 灭活污水中的微生物, 达到消 毒的目的[ 3] 。 22 紫外线消 毒系统设计要点 221 紫外剂量 紫外剂量是影响消 毒效果的直接因素, 它等 于紫外光强度与接触时间的乘积。在相同的紫外 光强度条件下, 接触时间决定紫外剂量。从理论 上分析, 紫外剂量越大, 消 毒效果越好, 然而紫外 消 毒有一限值, 超过此限值则不能经济有效地对 额外的微生物进行灭活。因此, 紫外剂量应根据 排放水体的卫生学指标经济合理科学地选择。 222 紫外线的穿透率(UVT) 紫外线穿透率通常是指通过 1 cm 比色皿水样下测定的值, 每次测试时, 将 4 个样品的平均紫 外线穿透率作为系统的紫外线穿透率。 一般来说, 紫外线的穿透率越低, *效果越 差, 因而出水总悬浮物( TSS) 必须严格控制。TSS 对紫外线消 毒的影响主要表现在: ( 1) 悬浮颗粒吸 收并分散了紫外能量; ( 2) 微生物隐藏在颗粒中受 到保护, 避免了紫外线的破坏。目前国内城市污 水厂所接纳的污水往往是包括有工业污水的综合 污水, 工业污水的排入会直接影响污水的色度, 从 而影响污水的紫外线穿透率。因此在设计中应该 合理考虑工业废水对污水厂处理工艺流程的影 响, 既避免设备选型过大造成的浪费, 同时又* 尾水消 毒能达标。 223 紫外灯老化及紫外灯石英套管的结垢 紫外灯老化系数是指紫外灯在寿命终点时的 紫外能输出与新灯的紫外能输出的比值。结垢系 数是系统运行 6 个月后的套管 UVT 与使用前的 套管UVT 之比。因此, 紫外线消 毒系统设计在考虑有效紫外剂量时应考虑紫外灯老化系数和 ? 紫外灯套管结垢系数, 以*紫外灯始终处于 有效工作状态。 当污水流经紫外线消 毒器时, 其中有许多无 机杂质会沉淀、粘附在套管外壁上, 尤其当污水中 有机物含量较高时更容易形成污垢膜, 而且微生 物容易生长形成生物膜, 这些都会抑制紫外线的 透射, 影响*效果。因此, 紫外灯在运行中, 为 了减少石英套管结垢对消 毒效果的影响, 必须对 紫外灯进行清洗, 以*紫外线消 毒系统的性能 稳定。紫外灯清洗方式有人工清洗、在线机械清 洗、在线机械加化学清洗等。在污水处理应用中, 宜采用在线机械加化学清洗。 224 光复活和光修复 污水流经紫外线消 毒渠后, 水中的微生物均 由于紫外线的照射受到损伤以致死亡, 但微生物 对损伤有一定的修复能力。微生物的紫外线损伤 能被可见光所逆转称为光复活, 有效的波长范围 包括 330 nm~ 480 nm 的可见光和近紫外光。此 外, 有研究表明污水本身的环境不利于微生物损 伤后的修复。因此, 要进一步研究光复活的原理 和条件, 确定避免光复活发生的*小紫外线照射 强度、时间或剂量, 以合理指导设计。3 工程实例 实际工程中对紫外线消 毒系统选取的考虑应 该是全方面的, 要综合考虑设备投资、运行维护费 用、土建费用、安装占地、系统操作*性、系统自 动化程度和系统及其部件寿命等。污水*系统 的有效紫外剂量的设计参数, 主要取决于两方面 因素, *是污水水质, 主要是 SS 和 UVT 值; 第 二是排放水体的卫生学标准( 病毒、病菌、寄生虫 等) 。

南方某城镇污水厂, 设计规模 2 ? 104 m3/d, *高日*大时流量 28 ? 104 m3/d, 选用低压高强 灯紫外 消 毒 设备, 消 毒后 尾水 要求 达到 GB 18918  2002 城镇污水处理厂污染物排放标准! 中所要求的卫生学指标的一级标准的 B 标准, * 低有效紫外剂量不应低于 15 mJ/cm2。 在紫外线透光率为 65% 下有效剂量曲线公 式, 每灯处理量为 875 m3/d 时, 有效剂量为 2051 mJ/cm2 , 满足 GB 50014  2006 室外排水设计规范!

有效紫外剂量 15 mJ/cm2 ~ 22 mJ/cm2 的要求, 选用 8 根灯管为一个模块, 一共 4 个模块, 共选用 32 根 灯管。该污水厂自投产来, 设备运行状态及处理效 果良好。另外, 经过紫外线*的污水在厂区内得到 回用, 用于厂区内设备的冲洗和厂区绿化, 实现污 水资源化。 

 紫外线消 毒无需化学药品, *不会产生如 液氯消 毒类副产物, 同时消除了液氯在运输存储中的*隐患。而且*作用快, 效果好, 土建规模*, 占地省, 基建投资、 能耗以及运行费用低, 自动化程度高, 维护简便。 随着紫外线消 毒技术的日趋*, 其在城市污水处理系统中必将发挥更大的作用。


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