紫外線消毒應用于水處理行業

摘要：隨著我國對環境保護的重視，一些無二次污染的環保產品得到了快速的發展。本文介紹了一種紫外線消毒設備：WSH-S平流式UV消毒系統。介紹了紫外線消毒的原理，并和其他消毒方法做了對比。后詳細介紹了WSH-S平流式UV消毒系統各個部件的功能和技術特點，以及本系統的優缺點，可靠性。zui后對本設備的殺菌特點及耗能方面做了介紹。 

關鍵詞：紫外線消毒，污水處理，消毒系統，健康

石家莊凌卓水處理 

一、引言

目前，給排水消毒方法可分為兩大類，即化學消毒法和物理消毒法。可是，人們發現化學消毒法往往會產生一些消毒副產物，如使用氯消毒工藝中的余氯對受納水體中的魚類等生物有毒，而且還發現并確認了氯消毒等化學消毒方法會產生如三鹵甲烷等致癌、致病基因和一些致畸變的副產物。這些發現促使人類尋求一種更好的消毒方法，不會產生副產物，也不會造成二次污染問題。于是，人類開始關注紫外線在消毒方面的應用。下面我通過本文給大家介紹一種紫外線消毒設備：WSH-S平流式UV消毒設備。希望通過本文，能讓讀者對紫外線消毒有一個更好的認識。

介紹設備之前，先讓讀者們熟悉一下紫外線消毒的一些知識。

二、關于紫外線消毒的介紹

（一）紫外線消毒技術的發展

紫外線消毒法zui早應用于美國（1970年美國*完成了*個污水紫外線消毒的示范工程），現已在美國和加拿大普遍應用。紫外線消毒技術為物理消毒方式的一種，具有廣譜殺菌能力，無二次污染，經過30多年的發展，已經成為成熟可靠環保的消毒技術，在國外各個領域得到了廣泛應用。在我國由于對其技術的了解有一定的局限性，在污水處理中的應用不多。上海市政工程設計研究院在這方面開展了許多研究，并將在上海竹園建造大型污水處理廠，每天可處理污水2210000噸。近年來，隨著我國對污水消毒的日益重視和運行經驗的積累，紫外線消毒技術將得到推廣，預計今后有條件的污水處理廠中80%將會采用紫外線消毒，并成為取代傳統化學消毒方法的主流技術。

（二）紫外線原理

紫外線是電磁波的一種，原子中的電子從高能階躍遷到低能階時，會把多余能量以電磁波釋放。電磁波的能量越強，則頻率越高，波長越短。人類肉眼能看見的可見光的波長為400nm-700nm，對肉眼來說400nm的電磁波顯示成藍色、紫色，780nm的電磁波顯示成橙色、紅色。紫外線是指波長比400nm還短的波，因其光譜在紫色區之外，故名為紫外線（UltraViolet，簡稱UV）。紫外線通指是波長在100nm-400nm的電磁波，人的眼睛看不到紫外線。

100nm-400nm波長的紫外線，按其對人體的影響及功能，分為UV-A、UV-B、UV-C和V-UV。

UV-A是指波長在315nm-400nm的紫外線，UV-A能使人的皮膚產生黑色素，使皮膚變黑。

UV-B是指波長在280nm-315nm的紫外線，UV-B能致癌，令皮膚起皺紋、老化。

UV-C是指波長在200nm-280nm的紫外線，其中254nm波段的紫外線有殺菌、消毒效能.波長在240nm-270nm之間的UV-C,能直接破壞細胞、病毒的DNA和RNA，使微生物迅速死亡。

波長在100nm-200nm之間的V-UV185nm能產生臭氧，而在空氣中或溶解在水中的臭氧，能把微生物的細胞壁以氧化形式破壞，使微生物立刻死亡。

（三）紫外線殺菌原理

在地球上所有已知的生命形式，都是以DNA和RNA作為繁殖、遺存的基礎。

DNA和RNA都以四種化學物單元組成

Adenine腺嘌呤

T—Thymine胸腺嘧啶

C—Cytosine胞核嘧啶

G—Guanine*

細胞繁殖時DNA中的長鏈打開，打開后每條長鏈上的A單元會尋找Ｔ單元結合，每條長鏈都可復制出與剛分離的另一條長鏈同樣的鏈條，恢復原來分裂前的完整DNA，成為新生細胞的基礎。波長在240nm~270nm的紫外線能打破DNA產生蛋白質及復制的能力。細胞或病毒的DNA、RNA受破壞后其生產蛋白質的能力和繁殖能力均已喪失，因細菌、病毒一般生命周期很短，不能繁殖的細菌、病毒就會迅速死亡。

（四）紫外線消毒的優缺點

1、紫外線消毒的優點 

①、紫外線消毒無需化學藥物，不會產生THMs類消毒副產物。

②、殺菌作用快，效果好。

③、無臭味，無噪聲，不影響水的口感。

④、容易操作，管理簡單，運行和維修費用低。

2、存在問題

①、紫外線消毒法不能提供剩余的消毒能力，當處理水離開反應器之后，一些被紫外線殺傷的微生物在光復活機制下會修復損傷的DNA分子，使細菌再生。因此，要進一步研究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。

②、石英套管外壁的清洗工作是運行和維修的關鍵。當污水流經紫外線消毒器時，其中有許多無機雜質會沉淀、粘附在套管外壁上。尤其當污水中有機物含量較高時更容易形成污垢膜，而且微生物容易生長形成生物膜，這些都會抑制紫外線的透射，影響消毒效果。因此，必須根據不同的水質采用合理的防結垢措施和清洗裝置，開發研制具有自動清洗功能的紫外線消毒器。

③、目前國產紫外燈執行直管型石英紫外線低壓汞消毒燈的國家行業標準，燈的zui大功率為4W，且有效壽命一般為1000～3000h，而進口低壓燈管的有效運行時間可達8000～12000h，中壓燈管也可達5000～6000h。相比之下，使用國產燈管會增加維修費用，因此，研制生產壽命長的紫外燈或直接引進*的紫外燈生產技術是目前亟待解決的問題。

④、在我國目前污水廠紫外消毒系統招標中，有些污水廠由于大量工業污水的導入，使得排放的污水色度加深，但招標文件中的污水紫外透射率參數仍采用國外提供的數值，造成與國內污水實際情況差別很大，為將來紫外設備的運行達到消毒要求，留下了難以克服的障礙。

（五）消毒方法的比較

（六）影響紫外線殺菌效果的主要因素

1、紫外線的穿透率（UVT）

影響紫外線殺菌效果的重要因素為殺菌介質（水）的紫外透過率或介質吸收率。紫外線的透過率與介質的吸收率受水中溶解的有機物、無機物及未溶解的懸浮物等因素的影響。

2、總懸浮顆粒物（SS）

懸浮顆粒物對紫外線殺菌效果的影響也十分明顯，懸浮顆粒能吸收與反射紫外線，從而阻止紫外線照射到細菌與病毒的DNA和RNA上。另外懸浮顆粒也會加速石英套管的結垢及污染，從而影響殺菌效果。

3、顆粒物尺寸

水中顆粒物尺寸的大小對紫外線殺菌效果的影響較大，因為大的懸浮顆粒物會形成對細菌與病毒保護的陰影與死角。通常二沉池的出水對紫外線的殺菌更有利，并且水中懸浮顆粒物平均尺寸應小于30μm。

4、曝光時間

曝光時間與流量有關。紫外線系統設計時一般按照峰值流量進行設計，流量越小，曝光時間越長，系統具備更大的有效劑量。