简析当前紫外线消毒工艺技术在再生水处理中的应用

张麟

摘 要：近些年来，水资源紧缺问题逐渐成为一个全球性问题，而城市再生水处理作为应对水资源紧缺的有效方法，逐渐受到了各国的重视。因此，文章首先探讨了城市再生水处理的重要作用、意义、常见消毒方法和问题，然后结合作者的实践工作经验，对紫外线消毒工艺技术在再生水处理中的具体应用进行了详细的分析，以期为同类的实践提供有益的借鉴。

关键词：紫外线；消毒工艺技术；再生水；水处理；应用

中图分类号：X703 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）21-0172-02

1 概述

在城市水处理中，消毒是一个非常重要的组成过程，尤其在水媒疾病传播控制与保障人体健康方面能够起到重要作用。而紫外线消毒技术作为一种常用的消毒技术，目前在我国城市污水处理排放项目中应用较多，但是在再生水回用领域中却相对较少。不过，紫外线消毒技术却具有无需添加化学药剂，不会使得水体发生臭味、产生有毒有害副产物，而且消毒速度快、效率高的突出优势，因此，和传统的化学消毒工艺相比，更加安全简便，甚至能够实现自动化的操作，从而逐步受到了再生水处理相关人员的重视。

2 城市再生水处理的重要作用及意义

根据相关数据显示，我国水资源的总量大概为28000亿立方米，人均水资源量大概为2220立方米，而预计到2030年左右，这一数字将降低到1760立方米左右，接近用水紧张国家的边缘。再加上我国现有的七大水系都有不同程度的污染，更是进一步加剧了我国水资源的紧张。正是在这种盛水缺水也逐步严重的形势下，而大量的城市污水却在白白流失，不仅对环境造成了污染，而且极大地浪费了水资源，因此，对城市污水再生技术的研究就具有非常重要的现实意义。通常情况下，海水所含杂质为3.5%左右，而城市污水所含有的污染物质则为0.1%，相比之下，更加利于收集和处理。近些年来，我国在城市污水处理方面的技术也逐渐成熟，在基建投资上也具有明显的优势，甚至在一些发达国家已经将该种方式作为一种首选选择，再生水也被认为是可靠的第二水源。

3 城市再生水处理中的常见消毒方法及紫外线消毒机理

在当前的城市再生水处理消毒工艺中，物理消毒方法和化学消毒方法是两种主要的消毒方法，首先，物理消毒方法主要是采用紫外线、超声波、热等方法达到破坏细菌洗白的核酸或蛋白质的目的，正是由于将细菌蛋白质进行了一定程度的损伤，使其凝聚或者变性，使得再生水中的微生物难以正常繁殖和生产，从而最终达到了消毒的目的。而物理消毒方法中最具有代表性的便是本文即将详细论述的紫外线消毒方法。除了物理方法外，化学方法中也是再生水消毒处理的常用方法，其主要通过二氧化氯、臭氧、氯氨以及次氯酸钠等氧化剂达到将细菌微生物的细胞、核酸受损的目的，从而达到消毒的最终目的。

城市再生水处理中应用的紫外线消毒原理主要是通过对细菌微生物中的RNA和DNA内含氮的胸腺嘌呤等杂环物质进行改变，从而在相邻的核苷之间产生新键，继而形成二聚物，在这种情况下，细菌微生物便不能够进行自我繁殖和生长，也达到了消毒的目的。实践证明，紫外线消毒工艺与次氯酸钠等化学消毒方法相比，在运营成本、物质和消毒副产物残留等方面有着更加突出的优势，而且杀菌效率高，波长在200～295nm的紫外线有着更好的杀毒效果。

此外，紫外线消毒技术的消毒效果比较容易受到污水浊度的影响，在具体消毒过程中需要引起足够的重视，这是因为，一旦污水的浊度较高，就会将紫外线的穿透能力大打折扣。还需要注意的是，紫外线消毒技术在长效灭菌方面还有所欠缺，在污水消毒之后，如果见光也可能会带来微生物见光复活的现象，因此，在实践应用中，可以考虑与其他消毒工艺联合使用。比如，在当前很多城市景观环境的用水中，就采用了紫外线消毒技术与氯消毒结合的方法，从而满足了景观水体中不能含有对人体有害的化学物质和病毒微生物的目的，当然，其在城市杂用水的消毒中也有明显的效果。

4 紫外线消毒工艺技术在城市再生水处理中的具体应用

4.1 紫外线消毒系统的设计与选择

对紫外线消毒系统的设计和选择主要依靠出水的水质进行设计的，而针对再生水紫外线消毒来说，色度、浊度、悬浮物浓度以及颗粒大小的分布是几个影响消毒效果比较关键的因素。根据《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）和《城市给排水紫外线消毒设备》（GB/T19837-2005），若达到一级A标的指标，紫外线的有效照射剂量应该在20mJ/cm2以上。这是因为，若要达到有效的消毒效果，污水中的微生物就需要吸收到足够剂量的紫外线照射量。因此，在对紫外线消毒系统进行设计时，应该详细考虑再生水处理项目的水质情况、水量的要求，按照系统能够达到的有效紫外线照射剂量来设计。

4.2 紫外线消毒系统的组成及说明

笔者所在的再生水处理项目中，便采用的是高强紫外灯配备全自动在线清洗系统的方法，其几个关键组成部分分别为低压高强紫外灯管、机械加药化学清洗系统、自动化水位控制堰门、紫外线照射强度监视系统、低水位传感器、液压中心以及配电和系统控制中心等部分。各部分在再生水处理中均发挥了不同的作用，比如，机械加药化学清洗系统，主要通過安装的消毒模块，达到高效、自动清洗的目的。如果水量过少造成了水位过低时，便可以通过低水位传感器将水位信息上传，从而将紫外灯管断电，保护灯管不会受到损害。此外，在系统的控制中心还设置有显示屏，可以将完整的操作界面在显示屏上进行显示，以达到远程监控的目的。

4.3 再生水处理中紫外线消毒实验分析

本文基于某项目的紫外线消毒系统建设思路，在实验室搭建了实验平台，对紫外线消毒系统的消毒效果进行探索，其中，试验用水的水质主要如下表所示：

在上文中已经论述，由于微生物的灭活程度与紫外线照射剂量有着直接的关联，而紫外线的剂量又与照射强度和照射时间的乘积成正比，因此，在保持照射强度不变的前提下，本文对不同照射时间下的总大肠菌群的灭活效果进行了分析，结果如下图所示：

可见，当紫外线照射时间为5.6小时以上时，总大肠菌群的灭火率几乎达到了100%，灭活效果明显，能够满足国家相关标准对再生水的回收标准。

4.4 紫外线消毒系统的运维注意事项及评价

和其他再生水处理中应用的消毒工艺系统相比，紫外线消毒系统的安装、运行及维护更为简便。不过，需要注意的是，紫外线灯管在没有水的情况下，不可长时间点亮，以免受到损坏，当然，自动清洗系统也需要有水的润滑作用，在整个系统的运行过程中，务必采取必要的防护措施，尤其要保护操作人员的眼睛，保障整个操作都按照规范和要求执行。在笔者所在的该项目中，当系统稳定运行后，初始检测的水质并不太理想，经过仔细分析是由于工艺不稳定所致，造成了悬浮大颗粒内部不能够受到足够的紫外线照射，因此，又针对性地进行了改进，也使得水质达到了相应的标准，从而达到了设计要求。

可见，将紫外线消毒系统应用到城市再生水处理之中具有明显的技术性、经济性和社会效益，在技术性和经济性方面来说，将紫外线消毒加入到再生水处理中，能够有效降低氯消毒工艺的需氯量，继而降低整个系统的运行成本，尤其在无人值守的小型再生水站，其效果更加明显。同时，将紫外线消毒工艺和化学消毒方法相比，整个系统更加安全，处理后的水资源不会对人体健康带来伤害。

5 结束语

总之，和其他消毒方法相比，将紫外线消毒工艺技术应用到城市再生水处理过程中，有明显的应用优势，处理的水质也不必担心存在有害遗留物质对人体造成伤害，因此，本文所述搭建的紫外线消毒系统也具有在同类项目实践中推广应用的必要性，笔者认为，只有不断推进类似紫外线消毒技术在再生水处理中的进步与发展，才能为我国水资源紧缺问题的解决提供有益的探索。

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