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UV与CLO2比较UV消毒新技术在节能减排背景下的发展前景注:有时UV消毒技术的成本要低于氯消毒或二氧化氯消毒,这主要是因为土建投资差别较大。氯消毒或二氧化氯消毒通常需要较长的接触时间,因此土建和征地费用要明显高于UV消毒。各种药剂的投加量受所消毒水的水质、水量以及其他因素的影响较大。UV投加量为其照射剂量,单位为mJ/cm2(1 mJ/cm2=1 000 uWsec/cm2)。综上比较,UV消毒技术已成为节能可靠、减排安全、专业化人性化的消毒杀菌技术。目前,国内二氧化氯消毒技术正在被接受和认可,但二氧化氯使用时要现场制备,而且仅有20%二氧化氯在消毒过程中有效;另外,二氧化氯发生器规模较小,如何运用于加氯量较大的污水处理厂成为一个问题。紫外C消毒技术是利用240270 nm波段的紫外线,直接破坏细胞、病毒的DNA和RNA,使微生物迅速死亡,达到消毒和净化的目的。它具有不产生任何二次污染、高效率、广谱性、低成本、长寿命、适用大小水量且不对下游微生物造成危害的特点,是一项安全减排的消毒技术。UV/O3是利用臭氧在紫外光的照射下,分解产生活泼的次生氧化剂来氧化有机物的处理方法14,15。其氧化反应为自由基型。自由基产生的机理为16:O3+hO+O2O3+h+H2OH2O2+O2O+H2O-OHH2O2+h-OH上世纪70年代初,Garrison等人在治理含复杂的铁氰盐废水过程中,开发了UV/O3系统,自此,人们对UV/O3方法进行了许多研究,表明该系统比单独采用臭氧处理更有效,而且能氧化很多难降解的有机物17,18。雷乐成19等人利用UV/O3系统做了处理苯酚废水的实验:在功率为120W的低压汞灯照射下,(O3)为10 mg/L、pH为6. 7、处理时间为180min的条件下,该技术对TOC去除率大于95%。利用紫外/微臭氧方法20处理水中常见有机污染物CCl4的实验表明:经2 h的处理后,CCl4的去除率可达90%。美国国家环保局认定UV/O3技术是处理多氯联苯(PCBs)的最佳实用技术21。不仅如此,张晖22等利用此氧化体系较为彻底地降解了水中的对硝基苯酚;Peyton23等利用此法成功地降解了性质极其稳定的四氯乙烯。其它还有很多这方面成功应用的报道24, 25,跟UV/H2O2体系相比,UV/O3的氧化效果更为理想,这可能与O3和H2O2的光吸收系数有关。还有文献报道了用O3/UV处理TNT炸药废水的研究26,实验表明,O3/UV高级氧化技术可有效地处理TNT炸药废水。O3/UV组合法加速了O3速度,并促使有机物形成大量活化分子,有机物的氧化具备了更有效的条件。Jun-ichiroHayashi等27的研究表明,使用O3/UV体系对有机物的降解能力比单独使用的氧化能力增强了10倍。几中消毒剂的消毒机理及比较二氧化氯的消毒机理二氧化氯是一种黄绿色气体!具有与氯相似的刺激性气味!由于$%&!浓蒸气在超过大气压强()*+,时爆炸!所以应在使用地制造$%&!易溶于水!其分子以-.!的共振结构存在!由于$%&!与水中有机物的反应为氧化反应!故其用于饮水消毒时在水中不形成有机卤代物$%&!是一种广谱性消毒剂!其杀菌作用主要是通过渗入细菌细胞内!将核酸#/0-或10-$氧化!从而阻止细胞的合成代谢!并使细菌死亡%由于$%&!在水中几乎(234以分子状态存在!所以易透过细胞膜同时!因$%&!的氧化性是液氯的!倍!故其杀菌效果明显高于液氯$%&!对灭菌效果的影响因素有较强的适应性!试验表明&虽然$%&!和液氯都具有较好的灭菌效果!但随投加量的增加!$%&!的灭菌效果优于液氯$%&!还可在567#!#(8!#的广泛范围内有效地杀菌!而液氯仅在中性5679!$):!条件下可有效杀菌!在56;9!$或56!:!都将逐渐减弱其灭菌能力!从灭菌时间对效果的影响上看!在相同条件下!杀死8:4的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌!$%&!需要(*!?!而液氯需!*#!=?+$%&!作为消毒剂!能有效地杀死细菌!还对水中无机污染物铁,A!B$-锰,C?!B$-硫化物,D!E$和氰化物有明显的去除效果由于氯在$%&!中的氧化数表现为正四价!有很强的氧化性!故其对水中无机污染物的去除效果均好于液氯$%&!可快速有效地氧化破坏硫醇-硫醚和其它无机硫化物以及仲胺和叔胺类物质!迅速消除水及空气中的臭味消毒技术在城市污水处理中的应用研究1.2二氧化氯消毒二氧化氯化学性质活泼，易溶于水，在20下溶解度为107.98g/L，是氯气的溶解度的5倍。二氧化氯是广谱型消毒剂，其氧化能力是氯的25倍。对水中的病原微生物包括病毒、芽孢、真菌、致病菌及肉毒杆菌均有很高的灭活效果,有剩余消毒能力。二氧化氯在控制THMs（三卤甲烷）的形成和减少总有机卤方面,与氯相比具有优越性。二氧化氯除水中的色度、嗅、味的能力也较强。制备二氧化氯的起始原料有氯酸钠或亚氯酸钠，一般都由亚氯酸钠与氯反应制备。因亚氯酸钠不能贮存，必须现场制取后使用，且亚氯酸钠价格昂贵，成本较高,且仅有20%二氧化氯在消毒过程中有效。当反应不完全时，自由性氯同样会与有机物反应，可能生成THMs。由于二氧化氯发生器规模较小，如何运用于加氯量较大的污水处理厂是人们仍需解决的技术问题。1.4紫外消毒紫外线是一种频率高于可见光的电磁波，按其波长可以分为UV-A（315nm400nm）、UV-B（280nm315nm）和UV-C（100nm280nm）三个波段。其中UV-C波段恰好处在微生物的吸收峰范围之内，因此UV-C波段的紫外线杀菌效果最好。实验证明，在260nm左右的紫外光，杀菌效率最高，目前用于污水处理消毒的紫外波长均为253.7nm1。紫外线消毒是一种物理消毒方法，其消毒原理是利用UV-C波段紫外光对水体中的细菌或者病毒等微生物进行照射，达到一定的强度以后，将发生光化学反应，破坏其内部的DNA（脱氧核糖核酸）或RNA（核糖核酸），使其立即死亡或者丧失繁殖能力，从而达到在不使用任何化学药物的情况下杀灭水中的细菌、病毒及其它致病源，达到消毒和净化的目的。紫外消毒具有不产生二次污染，高效率、广谱性、低成本、长寿命、适用范围广等其它消毒手段无法比拟的优点。紫外消毒系统的构成：紫外消毒系统采用模块化明渠式工艺。它由明渠(消毒池)、紫外消毒模块系统、控制系统、自动清洗系统和供配电系统组成。明渠由配水渠、消毒渠和出水渠组成，出水渠设有出水堰门用于调节明渠水位。紫外消毒模块主要由紫外灯管、石英套管、紫外强度传感器、支架、自动清洗环及其传动机构组成；控制系统由水位、紫外强度传感器和PLC组成。紫外消毒系统可根据实时检测到的UV-C强度，在50%100%范围内对紫外灯管的输出强度进行自动调整，以节约运行费用。同时，自动控制系统可根据污水流量的变化在最高水位与最低水位之间自动调节堰门，以保证消毒效果的稳定。自动清洗系统可根据设定的清洗频率进行自动清洗，在自动清洗过程中，系统正常运转，消毒效果可不受影响。此外，当污水处理厂在扩建或改造时，只需适当增加紫外灯模块，无需新添整套系统，可以节省设备投资，使用非常灵活。紫外消毒技术是采用发生C波段紫外线的紫外光灯作为消毒光源，由于在效能和强度两个方面取得了最佳的平衡，已成为目前市场上最有效、经济和安全的消毒方法。紫外消毒技术对细菌、病毒及其它致病体的消毒效果已得到世界各国的公认。从以上几种消毒方法的比较可以看出，紫外消毒技术具有下列明显的特点：(1)高效性和广谱性紫外消毒技术具有其它技术无可比拟的杀菌效率。当紫外光达到一定强度时，对细菌、病毒的灭活作用一般可在1s内完成。此外，紫外消毒技术在目前所有的消毒技术中，杀菌的广谱性是最高的，它对几乎所有的细菌、病毒都能高效率杀灭,并且有一些对人类危害极大，而氯气以至臭氧无法或不能有效杀灭的寄生虫类(如：隐性包囊虫，贾第鞭毛虫等)都能有效杀灭4。(2)无二次污染由于紫外消毒技术不加入任何化学药剂，因此它不会对水体和周围环境产生二次污染，不会改变水中任何成分，也不会产生任何对人类及水中生物毒害的副产物，对保护环境和保护工作人员的身体健康有着积极的意义。(3)运行安全、可靠传统的液氯、二氧化氯消毒技术，其消毒剂本身就属于有毒、易燃、易爆的物质。这些物质的使用对操作人员以及周围环境和居民的安全产生潜在的威胁，需要特别小心。而现代紫外线消毒技术不存在这样的安全隐患，是一种对周边环境及操作人员相对安全可靠的消毒技术。(4)建设投资低，占地面积省传统的消毒方法，一般需要建设体积庞大的接触消毒渠、消毒池和停滞池，还需要为消毒设施的设置建设车间、危险化学品仓库等辅助设施，并配套投加管线等，基建投资很高。而紫外光消毒技术只需要建设一条不太长的消毒渠即可，发射设备装置在渠内，电控系统在渠上即可。和传统的消毒方法相比，极大地节约了资金和土地占用率。(5)运行维护费用低20世纪90年代以来，紫外核心技术已趋于完善，紫外灯灯管的寿命从以往的3000h左右增加至16000h22000h，电子镇流器效率由55提高到现今的90以上，套管的去离子技术也提高了几个等级。实际运行过程中，可靠性很高，基本不需维护，因此运行成本最低，其性价比是所有消毒技术中最高的。它既具有其它消毒技术无法比拟的高效率，又具有成本和运行费用低的优点。(6)可连续、大水量消毒紫外消毒技术的另一个特点是可连续消毒，一年365天，除定期不停机清洗保养外，一天24h连续运行。此外，紫外消毒不仅可以对中小水量消毒，也可以消毒大水量。目前紫外消毒技术在应用中最大处理水量已达到每小时6万吨，完全适用于百万吨级城市污水处理厂污水消毒。消毒技术在废水回用中的应用和发展趋势2.2二氧化氯消毒二氧化氯是一种广谱性消毒剂，在水中几乎100%以分子状态存在，极易透过细胞膜，将核酸氧化，从而阻止细胞的合成代谢，并使细菌死亡。杀菌效果明显高于液氯。二氧化氯对微生物的灭杀机理，既不是使蛋白质变性，也不是氯化作用，而是强大的氧化作用，能使蛋白质中的氨基酸氧化分解，导致氨基酸链断裂，使蛋白质失去功能。二氧化氯消毒产生的消毒副产物对人体健康有较大影响。近来发现，在二氧化氯消毒后的水体中曾检出乙醛、乙二醛。这两种物质已被联合国卫生组织认定为可疑致癌物。二氧化氯消毒的有机副产物的种类和数量与水体的水质情况、pH值条件和二氧化氯的投加量密切相关。2.4紫外线消毒紫外线杀菌消毒原理是利用适当波长的紫外线能够破坏微生物机体细胞中的DNA（脱氧核糖核酸）或RNA（核糖核酸）的分子结构，造成生长性细胞死亡和