紫外线消毒技术在污水处理中的应用

紫外线消毒技术在污水处理中的应用【摘要】随着我国社会主义经济建设的进程加快，我国的各项事业都蓬勃发展，但是在一些化工业的发展过程中，产生了大量的污水，对环境和人们的生活带来了一定能程度的影响，对水进行净化处理成为了水处理领域的重点研究问题之一。本文针对紫外线消毒技术进行研究，对紫外线消毒技术在污水处理中的应用进行了详细的说明，主要说明内容有：紫外线技术的特点，影响紫外线技术对污水处理效果的具体因素等等。【关键字】紫外线消毒、污水处理、水净化一、前言紫外线消毒技术在污水处理中应用十分广泛。紫外线消毒技术具有不改变水的成分结构、消毒便捷迅速、不用化学添加剂等特点。该方法近年来在我国的污水处理中取得了长足的发展，但是紫外线消毒技术还存在许多不足，在具体消毒过程中，受到紫外剂量、悬浮物等因素的影响，容易对消毒结果带来影响。因此，更应该加强对该技术的研究探讨。二、目前常用的消毒方法1、氯消毒和氯胺消毒通过次氯酸的氧化作用进行杀菌消毒是氯消毒的主要原理。但是氯消毒存在一定的弊端，氯消毒对水中的病毒和寄生虫的而言，效果相对较差。使用氯消毒也会对水的饮用口感造成影响，一般而言口感较差。其中活性氯会与有机物产生反映，会产生副产物，从消毒原理的角度而言，氯胺消毒的机理在很大程度上与氯消毒相一致。但是也有很多不同点，其中氯胺消毒中产生的三卤甲烷相对较少，并且在管网中的停留时间也比较长。与此同时，采用氯胺消毒可以在一定程度上对细菌的繁殖进行遏制，生物膜也比氯消毒更有效。无论是氯消毒还是氯胺消毒，它们对隐孢子虫的杀灭效果都比较差。2、二氧化氯消毒二氧化氯的穿透性和吸附性都比较强，它是一种杀菌效果较好的强氧化剂。当外在因素相同时，二氧化氯的消毒效果优于氯的消毒效果。二氧化氯对细胞酶系统有较强的氧化能力，并且可以穿透细胞壁，抑制细胞酶蛋白的合成。在二氧化氯的生产过程中，会有自由氯的产生，因此在使用二氧化氯进行污水的过程中，会有一些副产物的产生，但是浓度与液氯相比，浓度低很多。二氧化氯消毒所产生的主要消毒副产物为亚氯酸盐和氯酸盐，这些副产物会对人的健康造成危害。3、臭氧消毒臭氧消毒与其他消毒方法相比，有其自身的特点。臭氧消毒对一些致病菌有很强的杀灭效果，并且从水质口感角度来讲，抽象消毒也是一个不错的选择。从副产物角度来看，臭氧消毒会产生甲醛和溴酸根离子，因此要对副产物进行严格控制，在臭氧消毒过程中，需要体积较大的生产设备，这些设备使用起来比较复杂，并且造价很高，需要专业的技术人员和管理人员。4、膜消毒膜消毒的作用原理是把水和细菌进行隔离，达到有效防止水中的细菌再次成为热源的目的。膜消毒的主要优点有：在对污水进行处理后，水质良好，在消毒过程中仅仅需要极少量的化学药剂、成本低、能耗低。消毒效果不会受到原水水质的影响，消毒后水质较为稳定，三、紫外线消毒的主要特点紫外线是电磁波的一种，原子中的电子从高能阶跃迁到低能阶时，会把多余能量以电磁波释放。电磁波的能量越强，则频率越高，波长越短。人类肉眼能看见的可见光的波长为400nm-700nm，对肉眼来说400nm的电磁波显示成蓝色、紫色，780nm的电磁波显示成橙色、红色。紫外线是指波长比400nm还短的波，因其光谱在紫色区之外，故名为紫外线（Ultra-Violet，简称UV）。紫外线通指是波长在100nm-400nm的电磁波，人的眼睛看不到紫外线。1、高效率杀菌紫外线对细菌、病毒的杀灭作用一般在1秒以内，传统的氯气以及臭氧方法，达到紫外C的杀菌效果一般需要20分钟至1小时。2、高效杀菌广谱性紫外线技术它对几乎所有的细菌和病毒都能高效率杀灭，并且对一些危害较大，而氯气和臭氧在水消毒可能的浓度内很难有效杀灭的原生动物都能有效杀灭。3、具有生态性紫外线消毒技术在消毒过程中不需要任何化学药剂，因此它不会对水体和周围环境产生二次污染，不改变水中任何成分。4、运行安全可靠传统的消毒技术例如采用氯化合物或臭氧，消毒剂属于剧毒、易燃、易爆腐蚀性物质，使用这些物质必须很小心，现代紫外水消毒系统是一种对周围环境以及操作人员相对安全可靠的技术。四、影响紫外线消毒效果的主要因素1、紫外剂量紫外剂量的计算方法是把紫外光强度与接触时间相乘，得出在单位面积上接收到的紫外剂量。如果紫外光强度相等，那么紫外剂量是由接触时间决定的。一般而言，消毒效果受紫外剂量的影响，紫外剂量越大，那么消毒杀菌效果就越好。但是在实际应用过程中，对紫外剂量有一个限定值，当紫外剂量达到某个数值时，多余部分的剂量不能产生额外的杀菌效果，不仅如此，还在一定程度上增加了消毒杀菌的经济成本。2、悬浮物是影响紫外线消毒杀菌的另一个重要因素，它对消毒杀菌的影响主要体现在以下几个方面：悬浮颗粒会吸收紫外剂量，降低杀菌效果；微生物容易隐藏，降低了消毒杀菌中的灭火效果。基于上述论述可知，要对悬浮物进行严格控制，减少其对紫外线消毒杀菌的抑制作用，通常情况下对悬浮物的要求是不高于20mg/L。除此之外，悬浮物的浓度在很大程度上是由紫外线消毒系统前端的沉淀物以及过滤器的过滤效果决定的。3、紫外灯结垢的影响紫外线消毒器的套管外壁上存在许多无机杂质，这些杂质是污水经过紫外线处理器的时留下的。这些残留物很大程度上是由污水中有机物的浓度决定的，当有机物含量较高时，就比较荣日产生生物膜，这些残留物形成的生物膜影响了紫外线的穿透程度，降低了消毒效果。4、光复活作用当污水经过紫外线消毒器时，其中存在的微生物由于受到紫外线的照射而死亡，但是其中也存在弊端，一些微生物受到可见光照射后，在体内光复活酶的作用下，将连接在一起的二聚体解聚形成单体，从而恢复其复制能力，这种现象称为光复活。紫外消毒的微生物复活现象在水处理领域内普遍存在，大部分指示性微生物（如大肠杆菌等）都具有一定程度的复活功能，因此对微生物光复活现象的控制是紫外消毒效果的重要保证之一。采用增加消毒剂量、出水在避光条件下排放等方式可有效控制微生物复活现象。五、紫外线消毒中存在的弊端1、紫外线消毒没有剩余消毒的能力。尤其是在污水被处理离开反应器之后，一些微生物在光复活的作用下恢复自身受损伤的DNA分子，促使细菌再生。所以说，要对光复活进行研究，对其原理进行分析，确定避免光复活发生的最小紫外线照射强度、时间或剂量。2、在紫外线污水处理消毒过程中，对石英套管的清洗和维修是十分关键的因素。目前国产紫外灯执行直管型石英紫外线低压汞消毒灯的国家行业标准，灯的最大功率为4W，且有效寿命一般为1000～3000h，而进口低压灯管的有效运行时间可达8000～12000h，中压灯管也可达5000～6000h。相比之下，使用国产灯管会增加维修费用，因此，研制生产寿命长的紫外灯或直接引进国外先进的紫外灯生产技术是目前亟待解决的问题。六、结合工程实例对紫外线消毒效果进行分析1、工程实例某污水处理厂肩负着大量的污水处理任务。该污水处理的建设分为三期进行。其中一期工程污水处理工艺为AAO（厌氧+好氧+缺氧）工艺，二期工程污水处理工艺采用倒置AAO（缺氧+厌氧+好氧）工艺，在后期施工中采用改良AAO（回流污泥反硝化段+厌氧+好氧+缺氧）工艺。2、紫外消毒系统的消毒效果分析紫外线消毒的运行效果好坏与进水的水质密切相关，因此要对进水水质进行严格控制。（1）进水透光率对紫外消毒系统的影响在三期工程中，进水水质相对较好。通过对紫外线穿透率的分析可以得出紫外线在污水中的浸透程度。紫外线的穿透率是消毒系统作用衡量的一个有利的指标。在5月份的三期工程中，消毒系统进水的透光率在实测期间都超过了65%，并且其中大部分时间都是75%以上。当到8月下旬时，紫外线消毒系统的进水透光率有一定程度的下降，并且通过观察发现了大肠杆菌在三期工程中数量有所增加，这表透光率对本次的消毒有很大的影响，通过实例对穿透率对消毒效果的影响进行了说明。更好的印证了上文论述的观点。（2）进水悬浮物浓度对紫外消毒系统的影响针对本次的实际案例进行分析，如果水中悬浮物的浓度相对较高，而紫外剂量保持不变，大肠杆菌的数量就会相应增多，这表明，出水大肠杆菌群数随着紫外线消毒系统的进水悬浮物的浓度而产生变化，并且变化情况基本一致。在本次消毒作业中，当中悬浮物的浓度增大时，应该通过增加紫外计量，控制大肠杆菌的数目，需要注意的是不要超过紫外剂量的限定值，避免降低经济效益。七、紫外线消毒的未来应用趋势发光二极管（LED）用作紫外消毒的光源被成为未来技术。LED的优点在于它们能将所有的电能集中到260～262nm之间这样一个狭窄的波长范围,并且具有很高的功效和很长的使用寿命（据报道超过100000h）,因为自身的点光源,所以它们不会受到传统圆柱形设计的局限。这项颇具前景的技术也存在着在灯管功率驱动上的缺陷,因此这项技术还停留于概念阶段。对于紫外线-发光二极管（UV-LED）,有研究采用光伏技术即利用太阳能产生驱动LED进行灭菌（PV-UV-LED）。但是目前UV-LEDs波长范围为370～400nm,即UV-A光。UV-A光直接作用于DNA,核酸和细胞的酶、改变分子结构而导致细胞死亡。此外UV-A与水中DO和水反应生成高活性的O自由基和过氧化物,破坏细胞结构和灭活八、结束语紫外线消毒技术近年来字污水处理中得到了大力推广，成为了一种比较主流的污水消毒处理技术。在我国的污水处理中，它发挥了很大的作用，但是仍然存在穿透力低等问题，如何在以后的污水处理中扬长避短，充分发挥紫外线消毒的优点是今后我们重点的研究问题，希望本文所论述的内容对以后的污水消毒处理起到积极作用，为人们的生活用水和企业生产用户提供保障。参考文献[1]徐荆庶,杨龙彪,张燕.紫外线消毒技术在污水处理中的应用[J].中国卫生检验杂志.2009(12)[2]徐志通,王颖.饮用水的紫外线消毒[J].给水排水.2009(04)[3]张立成,傅金祥.紫外线消毒工艺与应用概况[J].中国给水排水.2012(02)