给排水工程师饮用水紫外线消毒专业技术应用分析.doc

给排水工程师：饮用水紫外线消毒技术应用分析作者：张永吉关键词：紫外线；消毒；饮用水；处理氯消毒会产生具有致癌作用的氯化消毒副产物，而近些年来贾第虫和隐孢子虫的发现，使现有的氯消毒工艺面临严峻的挑战，人们开始寻找新的替代消毒技术有效地提高消毒效果，并且可以降低消毒过程中产生的副产物对人体健康的潜在危害，同时保证饮用水的微生物学安全性和化学安全性1。在众多的替代消毒技术中，由于紫外线消毒不添加任何化学物质、消毒效果好及不产生消毒副产物等优点而引起人们的重视。紫外线消毒的历史非常悠久，在欧洲，饮用水紫外线消毒已有近百年的历史。1910年，法国的马赛一家自来水厂最先安装了一套紫外线消毒系统对饮用水进行消毒，到目前为止，西方发达国家已在污水处理厂安装了近4000套大型紫外线消毒系统，应用该技术的厂家约占污水处理厂总数的10%。同时，至2001年底已有2000多家自来水厂采用了紫外消毒技术，占自来水厂总数的10%以上，并且大量的紫外消毒技术改造工程正在进行之中。由于紫外线消毒在环保及人身安全方面的突出优点，欧洲及北美的许多国家将紫外线消毒列为用水终端和用户进水端及小型给水系统中的首选方法。尤其是发现自来水中存在隐孢子虫后，美国已经将紫外消毒工艺作为自来水消毒的最佳手段写入供水法规中2。1 紫外线消毒的生物学原理紫外线位于X射线和可见光之间，在物理学上一般将紫外线分为真空紫外线区（30min三卤甲烷、卤乙酸、卤化腈基建、运行费用较低能有效灭菌氯有毒、腐蚀性强、运行管理有一定的危险氯胺30min卤乙酸、氯化腈、溴化腈基建、运行费用较低灭菌效果差、持久性灭菌效果好管网腐蚀性小二氧化氯1020min亚氯酸盐、氯酸盐基建和安装费用高、运行费用较低灭菌效果较氯好二氧化氯不稳定、强氧化性、有毒性和腐蚀性、操作管理要求高臭氧510min溴酸盐、醛类、酮类、羧酸、二溴丙酮腈基建投资较大、运行成本高灭菌和杀灭病毒的效果均较好、无持续杀菌能力有毒性、强氧化性、操作管理要求高紫外线510s无安装费用为二氧化氯的50%；运行费用为氯胺的25%消毒效果好、迅速、无持续杀菌能力安 4 紫外线消毒应用的优缺点紫外线消毒工艺具有其他消毒工艺所无法比拟的优势，克服了现有传统消毒技术的缺点。欧洲许多国家以及北美的加拿大和美国已在九十年代分别修改了环境立法，在废水处理后的消毒，以及饮用水的消毒上，推荐采用紫外线消毒技术。紫外线消毒的优势主要表现在：（1）紫外线消毒技术具有较高的杀菌效率，运行安全可靠。紫外线消毒对细菌和病毒等具有较高的灭活效率并且由于不投加任何化学药剂，因此它不会对水体和周围环境产生二次污染。（2）对隐孢子虫和贾第虫有特效消毒效果，常规的氯消毒工艺对隐孢子虫和贾第虫的灭活效果很低，并且在较高的氯投量下会产生大量的消毒副产物，而紫外线消毒在较低的紫外线剂量下对隐孢子虫和贾第虫就可以达到较高的灭活效果。（3）不产生有毒有害副产物，不增加饮用水的AOC含量。紫外线消毒不改变有机物的特性，并且由于不投加化学药剂，不会产生对人体有害的副产物，并且不会增加AOC和BDOC等损害管网水生物稳定性的副产物。（4）能降低臭味和降解微量有机物，紫外线对水中多种微量有机物具有一定的降解能力，并且能够降低水的臭和味。（5）占地面积小，运行维护简单、费用低。对每天5万吨污水用氯消毒来说，需建有一个130米长、3米宽的接触渠。采用紫外线消毒只需20米长3米宽的面积；紫外线消毒运行维护简单，运行成本低，可达每吨水仅4厘人民币甚至更低，其性能价格比具有很大优势。（6）消毒效果受水温、pH影响小。紫外线消毒技术在工程应用中也存在一定的缺点，主要有以下几个方面：（1）无持续杀菌能力，消毒后的水如果遇到新的污染源，会再次被污染，需与氯配合使用；（2）浊度及水中悬浮物对紫外杀菌有较大影响，降低消毒效果；（3）紫外灯套管容易结垢，影响紫外光的透出和杀菌效果，因此需要对套管进行定期的清洗以及采取表面降温措施来防止管垢的形成；（4）细菌的复活现象，一些细菌被紫外照射失活的病毒细菌可通过光的协助修复自身被破坏的组织，达到复活目的，另外一些细菌可能存在着暗复活现象（无需光照）；（5）国内使用经验少，在国内，虽然工程上已经逐渐开始使用紫外线系统，但是对于紫外线消毒技术的研究并没有完全开展起来，对于紫外线消毒的应用也还存在较多问题。5 紫外线消毒技术应用前景紫外线消毒具有广谱性，对多种病源微生物都有较好的作用效果。欧洲许多国家以及北美的加拿大和美国已在九十年代分别修改了环境立法，在废水处理后的消毒以及饮用水的消毒上，都推荐采用紫外线消毒技术15。目前紫外线在饮用水消毒、再生回用水消毒、生活污水、工业废水等的消毒处理中得到了一定的应用，尽管紫外线消毒技术存在无持久杀菌能力、细菌光修复问题及灯管的使用寿命等问题，但是相信随着人们对紫外线消毒技术研究的不断深入，杀菌效率更高的中压灯、脉冲灯的出现，灯管使用寿命的延长，以及对紫外线消毒系统设计研究的深入，紫外线消毒装置产品的商业化、国产化，绿色环保高效的紫外线消毒技术在我国饮用水消毒中将具有良好的应用前景。参考文献：1刘文君给水处理消毒技术发展展望给水排水 2004，31（1）：252 Frederick W Pontius Regulations in 2000 and Beyond J AWWA 2000，92（3）： 40533 Lorch， W Handbook of Water Purification 2nd Edition Ellis Horwood Limited， Chichester， United Kingdom 19874 Tornaletti S， Pfeifer GP UV damage and Repair Mechanisms in Mammalian Cells Bioassay 1996，18：2215徐志通，王颖饮用水的紫外线消毒给水排水 1999，25（4）：58616 Kramer， M H， Herwaldt， B L， Craun Waterborne Disease： 1993 and 1994 J AWWA 1996，88（3）：66807 Jennifer L Clancy， Karl G Linden， Randi M Mccuin Cryptosporidium Occurrence in Wastewaters and Control Using UV Disinfection IUVA News 2004，6（3）：10148 Panagiotis Karanis， Dirk Schoenen， H M Seitz Distribution and Removal of Giardia and Cryptosporidium in Water Supplies in Germany Wat Sci & Tech 1999，（2）：9189 Colin Fricker， J Clancy Cryptos Protocol Prospects Water Quality International 1998（5）：111510 Jennifer L Clancy ，Zia Bukhari ，Thomas M Hargy ，et al Using UV to Inactivate Cryptosporidium J AWWA 2000，92（9）：9710411 Zia Bukhari ， Thomas M Hargy ，James R Bolton ，et al Medium2pressure UV for oocyst inactivation J AWWA 1999，91（3）：869412 Alexander A Mofidi， Helene Baribeau， Paul A Rochelle， et al Disinfection of Cryptosporidium Parvum with Polychromatic UV Light J AWWA 2001，93（6）：9510913 Muraca， P， Stout， J E， Yu， V L Comparative Assessment of Chlorine， Heat， Ozone， and UV Light for Killing Legionella Pneumophila within a Model Plumbing System App and Env Micro 198753（2）：44745314 B R Kim， J E Anderson， S A Mueller Literature ReviewEffcacy of Various Disinfectants Against Legio