紫外線UV消毒技術(shù)在飲用水處理中的應用

1、 紫外（UV）消毒技術(shù)在飲用水處理中的應用一方面經(jīng)濟飛速發(fā)展，人口密度的大幅增長，導致局部地區(qū)水源短缺；另一方面伴隨著經(jīng)濟的迅猛增長，人們提高了的對生活品質(zhì)的要求，這樣一來，飲用水安全成了人們關(guān)注的重要問題之一。為了保障飲水的安全問題，滿足人民不斷提高的生活需要，2007年7月1日衛(wèi)生部和國家標準化管理委員會對原有的飲用水標準（生活飲用水衛(wèi)生標準（GB574985）進行了修訂，聯(lián)合發(fā)布新的強制性國家生活飲用水衛(wèi)生標準。新標準加強了對水質(zhì)有機物、微生物和水質(zhì)消毒等方面的要求。其中微生物學指標由兩項增至6項，增加了對藍氏賈第蟲、隱孢子蟲等易引起腹痛等腸道疾病、一般消毒方法很難全部殺死的微生物的檢測

2、，特別對“兩蟲”有了明確的描述。可見消毒環(huán)節(jié)的重要性和確保飲水安全的重要性。  早在1910年，法國巴黎就已開始使用紫外線消毒器對飲用水進行消毒了，50年代以后紫外線消毒技術(shù)得到了空前的發(fā)展。從70年代末期開始，紫外線消毒技術(shù)被廣泛的應用于飲用水和市政污水的消毒工藝。常規(guī)的化學消毒劑會在消毒的同時在一定程度上產(chǎn)生有害的消毒副產(chǎn)物，而成熟的紫外線消毒技術(shù)的特點在于可以有效的滅活水中的有害微生物和病毒，并且不伴生消毒副產(chǎn)物，紫外線消毒產(chǎn)品在不斷進步的同時也逐漸得到國內(nèi)設計師和終端用戶的青睞。 UV紫外線消毒技術(shù)原理紫外線光譜是介于可視光和X射線之間的廣播，波長范圍在1

3、00nm與400nm之間。根據(jù)波長的不同，紫外線被人們定義為紫外線A、B、C和真空紫外線。紫外線C又被稱為短波紫外線，其波長范圍為200nm至280（315）nm，是對液體消毒最為有效的光波。紫外線主要是通過破壞微生物的遺傳物質(zhì)，使之不能繼續(xù)分裂和復制，以達到消毒的目的。同時，紫外線還可以對微生物的細胞質(zhì)和和細胞壁的產(chǎn)生一定的破壞作用。失去分裂和復制能力的微生物不會對人體都成威脅，得當?shù)淖贤饩€消毒技術(shù)和有效的紫外線劑量可以確保飲用水安全。每天，全世界范圍內(nèi)有超過3000萬噸的飲用水是經(jīng)過紫外線消毒處理的。圖一：紫外線光譜圖 對于隱孢子蟲的滅活隱孢子蟲屬于原生動物，寄生于動物體中和人體

4、中，可引起隱孢子蟲病。寄生于人體內(nèi)部的微小隱孢子蟲，是機會治病原蟲，可以導致嚴重腹瀉的一種腹瀉病原，且具有感染性。在國外，由于隱孢子蟲而引起的大面積腹瀉癥狀和致死報道和對其的研究，是隱孢子蟲越來越受到全世界的關(guān)注。1984年隱孢子蟲病被證實可經(jīng)水質(zhì)傳播，英美歐等地區(qū)報道供水系統(tǒng)爆發(fā)隱孢子蟲病的問題。1987年在美國的佐治亞州，大約有1.3萬居民同時發(fā)生了腸炎癥狀，在自來水中找到了隱孢子蟲的囊卵，這是歷史上第一次隱孢子蟲病通過市政供水系統(tǒng)大規(guī)模爆發(fā)。1993年，美國威斯康星州的市政供水系統(tǒng)又一次被隱孢子蟲污染，40萬人同時腹瀉。1987年在國內(nèi)也發(fā)現(xiàn)了人體隱孢子蟲病的病例，隨后其他一些省市也相繼

5、報到了一些病例，在腹瀉患者中，隱孢子蟲的檢出率達13.3%。在發(fā)生疫情的引用水處理系統(tǒng)中，消毒工藝均采用氯化消毒法（包括氯氣、次氯酸鈉、二氧化氯和氯胺），經(jīng)檢驗氯化消毒系統(tǒng)運行正常，并且保障足夠的余氯量和接觸時間。大量事實和研究表明，傳統(tǒng)的氯化消毒方法不能提供足夠的劑量，在隱孢子蟲侵入時不足以確保飲用水的供水安全。 紫外線消毒技術(shù)的不斷進步和紫外線消毒反應器的不斷完善，從1993年對隱孢子蟲90%除率，達到1999年99.99%的去除率。紫外線技術(shù)已被認可為適合殺滅隱孢子蟲 (Cryptosporidium) 和賈第鞭毛蟲 (Giardia) 

6、消毒的技術(shù)，特別適用于地表水和其它易受感染水源。 UV紫外線消毒在飲用水系統(tǒng)中的應用紫外線殺菌與化學消毒劑殺菌不同，屬于一種物理反應，紫外光子輻射導致的光化學反應來完成消毒任務，而不向水體內(nèi)投加任何的化學藥劑。如果水體能不受到外來污染物影響，經(jīng)中壓紫外線技術(shù)消毒后的水體可以一直確保消毒效果，有效避免復活反應發(fā)生。但是無論是飲用水或是污水，在消毒之后的都會在不同程度上再次被污染，比如管線內(nèi)壁的污染物或是管線可能存在的滲漏點。因此建議將紫外線消毒工藝與其他一種化學方法相結(jié)合（組合工藝），將紫外線消毒系統(tǒng)置于過濾池和清水池之間，保證組合消毒工藝更加合理的同時，確?；瘜W消毒劑與水有充分的接觸

7、和反應時間。 歐洲一些國家比如荷蘭、德國、法國和北歐（芬蘭、丹麥、瑞典和挪威）等國家采用紫外線單一消毒工藝，可以確保供水安全性。主要由于供水管網(wǎng)相對較短，水源水質(zhì)比較好，并采用高壓供水方式可以有效的避免管網(wǎng)的二次污染。而對于管網(wǎng)長，且相對老舊的供水管網(wǎng)，自來水廠則采用紫外線再加氯的組合消毒工藝，以保證自來水在市政管網(wǎng)內(nèi)不受二次污染，例如美國、西班牙和意大利。為了有效避免光復活現(xiàn)象和確保有效的紫外線劑量，紫外線消毒系統(tǒng)也可以安裝在二次供水的水泵出口、貯水池、居住區(qū)高位水箱出水口或其它靠近用水點的管道上。  博生紫外線消毒系統(tǒng)的發(fā)展博生BersonInLine+

8、60;反應器，根據(jù)流體動力學原理計算、建模型設計而成，因此其消毒效率得到了充分優(yōu)化。獨立的生物鑒定證實了，改進后的水力學設計能夠在消耗更少能源的同時達到更佳的消毒效果。該技術(shù)不僅削減了系統(tǒng)的初次投資成本，而且降低了運營成本。 獨立的微生物研究也表明，博生 (Berson) 中壓紫外線消毒系統(tǒng)所采用的管道式設計消除了光復活的可能。光復活是一種能使微生物（如大腸桿菌）修復其受損DNA的生物現(xiàn)象。低壓燈發(fā)出的紫外線，特別是在開放管道系統(tǒng)中，可能會發(fā)生光復活現(xiàn)象。 系統(tǒng)的紫外線感應器能確保消毒效率，通過對系統(tǒng)運行狀況監(jiān)測的改造，從而提高系統(tǒng)的可靠性，同時降低了工

9、廠校準的頻率。博生BersonInLine+ 的一大特點就是采用了博生 (Berson) 最新的 UVtronic 控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)操作簡便并能記錄運行數(shù)據(jù)，以供存檔和分析。故障警告也能幫助操作人員分析運行問題。此外，此控制系統(tǒng)還能使博生 (Berson) 的技術(shù)人員在荷蘭總部對系統(tǒng)進行遠程的系統(tǒng)維修，從而將因維修造成的停產(chǎn)損失降到最少，并降低了維修成本。 該系統(tǒng)的自動清潔部分也得到了進一步的改善，在減少維護量的同時增加了運行的可靠性。對于附著污垢極厚的污水管道，可以采用化學輔助清潔，同時有助于清除石英管套和紫

10、外線感應器探頭表面的頑垢。和博生 (Berson) 公司的所有閉管中壓紫外線消毒系統(tǒng)一樣，博生BersonInLine+ 系統(tǒng)緊湊的設計降低了對安裝空間的要求。 紫外線消毒系統(tǒng)是一個綜合的系統(tǒng)，可能受到很多因素的影響，這些影響可能導致系統(tǒng)設計的不合理，造成能量或資金的浪費，有甚者不能達到預期的消毒效果。因此，一套合理的與紫外線消毒系統(tǒng)相關(guān)的法規(guī)和標準的設定至關(guān)重要。在歐洲，只有擁有獨立第三方認證的紫外線消毒系統(tǒng)才允許在市場中銷售，特別是在嚴謹?shù)牡聡?，德國水氣技術(shù)協(xié)會針對紫外線消毒系統(tǒng)特別制定了一個名為德國DVGW的標準。只有擁有同類認證的技術(shù)和產(chǎn)品才才能

11、確保設計的合理性和消毒效果的穩(wěn)定性。博生BersonInLine+ 符合眾多嚴格的國際標準，包括德國DVGW（德國水氣技術(shù)協(xié)會）標準，W294（部分 1，2 和 3）中有關(guān)飲用水的標準，以及美國 NWRI（國家水研究學會）為污水再利用制定的標準。 工程案例分享荷蘭鹿特丹自來水廠位于荷蘭西部的鹿特丹市擁有荷蘭現(xiàn)存最早的紫外線消毒系統(tǒng)，系統(tǒng)從1983年開始運行，至今每天仍然為當?shù)鼐用窆?萬立方米的飲用水。系統(tǒng)采用單一紫外線消毒工藝，末端與活性炭相結(jié)合。整套系統(tǒng)由四臺小型反應器組合而成，每一個反應器均配有手動清洗裝置，防止消毒效果受到石英

12、套管結(jié)垢的干擾。經(jīng)過博生紫外線消毒系統(tǒng)處理的自來水廠，可以達到直飲水標準，為當?shù)鼐用衩刻於荚谑褂谩D二：荷蘭鹿特丹自來水廠紫外線消毒系統(tǒng)（1983） 德國Essen自來水廠位于德國中部的Essen自來水廠，日處理量20萬立方米。系統(tǒng)采用單一紫外線消毒工藝，整套系統(tǒng)由四臺大管徑反應器并聯(lián)組合而成，由于水源水質(zhì)較高，整套設備沒有配套石英套管的清洗系統(tǒng)。經(jīng)過博生紫外線消毒系統(tǒng)處理的自來水廠，可以達到直飲水標準，并滿足當?shù)谼VGW認證標準。圖三：德國Essen自來水廠紫外線消毒系統(tǒng)法國巴黎自來水廠法國首都的巴黎自來水廠，日處理量18萬立方米。系統(tǒng)采用單一紫外線消毒工藝，整套系統(tǒng)由五臺反應器并聯(lián)組合而成，水源水質(zhì)硬度較高，整套設備配套自動清洗系統(tǒng)，石英套管的清洗系統(tǒng)，防止消毒效果受到石英套管結(jié)垢的干擾。經(jīng)過博生紫外線消毒系統(tǒng)處理的自來水廠，可以達到直飲水標準。圖四：法國巴黎自來水廠紫外線消毒系統(tǒng)  小結(jié)紫外線消毒技術(shù)開始逐漸的取代或半取代傳統(tǒng)的化學消毒方