污水處理紫外線(xiàn)消毒工藝存在的問(wèn)題及如何有效應(yīng)對(duì)

崔 來(lái)

（廈門(mén)水怡寶環(huán)保科技有限公司， 福建 廈門(mén) 361026）

0 引言

在我國(guó)大力推進(jìn)現(xiàn)代化發(fā)展的過(guò)程中，平衡經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)保護(hù)是當(dāng)下發(fā)展的重要內(nèi)容，在此背景下需要關(guān)注污水廠(chǎng)工作情況，我國(guó)相關(guān)部門(mén)對(duì)污水廠(chǎng)微生物指標(biāo)排放標(biāo)準(zhǔn)提出了新的要求，因此國(guó)內(nèi)大部分污水廠(chǎng)為了讓污水處理工作達(dá)到微生物指標(biāo)排放標(biāo)準(zhǔn)，均已采用紫外線(xiàn)污水消毒工藝，以下將圍繞污水處理紫外線(xiàn)消毒工藝進(jìn)行論述。

1 紫外線(xiàn)消毒原理及影響

1.1 紫外線(xiàn)的原理

紫外線(xiàn)消毒為物理消毒方法，通過(guò)紫外線(xiàn)照射水體完成消毒工作，紫外線(xiàn)消毒屬于光化學(xué)過(guò)程，紫外線(xiàn)C 為紫外線(xiàn)波長(zhǎng)中殺菌作業(yè)效果最為優(yōu)異的波長(zhǎng)區(qū)域，另外殺菌消毒與紫外線(xiàn)的劑量有極大的聯(lián)系，紫外線(xiàn)劑量需要關(guān)注紫外線(xiàn)照射時(shí)間與紫外線(xiàn)C 強(qiáng)度兩個(gè)參數(shù)，紫外線(xiàn)劑量公式為1-1。

在公式中，D 為紫外線(xiàn)劑量，I 為紫外線(xiàn)強(qiáng)度，S 為照射時(shí)間。

紫外線(xiàn)殺毒從宏觀角度是通過(guò)紫外線(xiàn)照射水體，微觀層面是利用紫外線(xiàn)光子破壞水體中細(xì)菌、病毒、其它致病體的分子結(jié)構(gòu)，一旦水體中細(xì)菌、病毒、其它致病體分子結(jié)構(gòu)破損便會(huì)失去復(fù)制繁殖的能力，從而達(dá)到消毒的目的。

1.2 影響消毒因素

紫外線(xiàn)消毒利用紫外線(xiàn)照射水體，從而破壞水體內(nèi)部細(xì)菌等物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)，達(dá)到抑制細(xì)菌分裂繁殖的目的，應(yīng)用紫外線(xiàn)消毒技術(shù)可以在殺死病毒、細(xì)菌以及其他具有傳質(zhì)特性污染物質(zhì)同時(shí)，還不會(huì)產(chǎn)生副產(chǎn)物，在當(dāng)下已經(jīng)成為眾多污水處理廠(chǎng)頻繁使用的消毒工藝技術(shù)。但是應(yīng)用紫外線(xiàn)消毒技術(shù)必須了解影響消毒效果的因素，紫外線(xiàn)的照射劑量、處理水的特性、紫外線(xiàn)穿透率、紫外線(xiàn)發(fā)生系統(tǒng)以及其他影響因素會(huì)導(dǎo)致紫外線(xiàn)消毒技術(shù)應(yīng)用于不同項(xiàng)目后，工作效果存在較大的差異。表1 為紫外線(xiàn)消毒效果與SS 值、水流量的關(guān)系。

表2 紫外線(xiàn)消毒效果與SS 值、水流量的關(guān)系

紫外線(xiàn)照射劑量為單位面積接受紫外線(xiàn)能量的大小，紫外線(xiàn)照度與曝光時(shí)間有非常密切的聯(lián)系，保證紫外線(xiàn)劑量充裕是獲得良好消毒殺菌效果的重要保障，但是從研究結(jié)果中發(fā)現(xiàn)紫外線(xiàn)照射劑量并不是越大越好，在實(shí)際應(yīng)用期間還需要從成本方面考慮，將紫外線(xiàn)用量控制在合理范疇內(nèi)。

污水的特性參數(shù)也會(huì)在一定程度上影響到紫外線(xiàn)消毒效果，處理水內(nèi)污染物質(zhì)的顆粒物密度會(huì)影響紫外線(xiàn)消毒效果，因?yàn)閼腋☆w粒會(huì)在一定程度上吸收或分散紫外線(xiàn)的能量。另外，水體內(nèi)部的微生物如果藏匿在懸浮顆粒附近便可以躲避紫外線(xiàn)能量，避免其結(jié)構(gòu)被紫外線(xiàn)能量破壞，因此如果待處理的污水內(nèi)部懸浮顆粒含量較高，必須考慮到體內(nèi)部懸浮顆粒對(duì)其造成的影響，需要增大紫外線(xiàn)的照射劑量，從而才可以殺死水體中的病毒、細(xì)菌以及其他有害物質(zhì)[1]。

應(yīng)用紫外線(xiàn)完成污水殺菌處理期間，必須考慮污水中可能存在反射紫外線(xiàn)或吸收紫外線(xiàn)能量物質(zhì)的存在，為了保證紫外線(xiàn)其穿透率不會(huì)被此類(lèi)物質(zhì)影響，在應(yīng)用紫外線(xiàn)技術(shù)同時(shí)，需要對(duì)待處理的污水進(jìn)行全面的檢測(cè)，了解到處理水體的色度、濁度，這些參數(shù)均會(huì)影響到紫外線(xiàn)的穿透率，在此基礎(chǔ)上還需要分析紫外線(xiàn)消毒系統(tǒng)處理污水的作用效果，應(yīng)該保障待處理的污水其色度在15NTU 以下，濁度在5NTU 以下。

影響紫外線(xiàn)殺菌滅菌作業(yè)效果的因素，與紫外線(xiàn)燈套管結(jié)垢、紫外線(xiàn)燈的老化程度有關(guān)這兩方面參數(shù)均會(huì)在一定程度上影響到紫外線(xiàn)的劑量，因此需要在應(yīng)用紫外線(xiàn)發(fā)生系統(tǒng)前，應(yīng)該檢查紫外線(xiàn)燈套管以及燈的老化程度，確保紫外線(xiàn)劑量不會(huì)受到紫外線(xiàn)燈套管結(jié)垢以及紫外線(xiàn)燈老化等因素的影響。

紫外線(xiàn)消毒技術(shù)在應(yīng)用期間會(huì)受到待處理污水上游處理工藝的影響，上游處理工藝會(huì)決定待處理污水的性質(zhì)，因此在當(dāng)下應(yīng)用紫外線(xiàn)處理技術(shù)過(guò)程中，必須考慮待處理水上游處理工藝，還需要關(guān)注紫外線(xiàn)消毒系統(tǒng)的水力學(xué)特性，根據(jù)掌握的參數(shù)，意識(shí)到紫外線(xiàn)消毒技術(shù)其消毒效率可能受到外界因素干擾的實(shí)際情況，因此當(dāng)下需要適當(dāng)?shù)脑黾幼贤饩€(xiàn)劑量，從而才可以保證消毒工作可以達(dá)到預(yù)期設(shè)想的效果。

2 設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問(wèn)題

2.1 參數(shù)設(shè)計(jì)困難

使用紫外線(xiàn)消毒技術(shù)處理污水時(shí)，必須考慮到污水中NH3-N、BOD、TSS對(duì)紫外線(xiàn)透光率形成的影響，同時(shí)掌握污水內(nèi)懸浮固體顆粒的粒徑大小，掌握此類(lèi)參數(shù)后便可以在后期設(shè)計(jì)過(guò)程中，分析污水處理廠(chǎng)的工作數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)比對(duì)設(shè)計(jì)紫外線(xiàn)消毒系統(tǒng)，但是當(dāng)下由于可供設(shè)計(jì)人員參考的工作數(shù)據(jù)較少，同時(shí)我國(guó)不同的污水處理廠(chǎng)其運(yùn)營(yíng)情況存在不同程度的差異，這些因素均會(huì)在一定程度上影響到紫外線(xiàn)消毒系統(tǒng)的運(yùn)行效果。

2.2 計(jì)量計(jì)算方法

污水處理廠(chǎng)使用紫外線(xiàn)消毒技術(shù)時(shí)，計(jì)算紫外線(xiàn)照射劑量常用紫外線(xiàn)生物檢定劑量法、平均紫外線(xiàn)劑量法、水動(dòng)力學(xué)模型法。平均紫外線(xiàn)劑量法在應(yīng)用期間，基于消毒器模型理論計(jì)算紫外線(xiàn)照射劑量，在實(shí)際應(yīng)用期間發(fā)現(xiàn)其計(jì)算得出的數(shù)值常高于消毒器實(shí)際劑量，因此在當(dāng)下必須進(jìn)一步擴(kuò)大計(jì)算參考數(shù)據(jù)，同時(shí)還應(yīng)該根據(jù)消毒器系統(tǒng)修改紫外線(xiàn)劑量，但是在實(shí)際工作中發(fā)現(xiàn)紫外線(xiàn)劑量控制難度較大不易操作。在使用紫外線(xiàn)消毒技術(shù)過(guò)程中，水動(dòng)力學(xué)模型又會(huì)受到消毒器構(gòu)造以及水利特征等因素的影響，同時(shí)在計(jì)算過(guò)程中需要參考的邊界條件較多，如果考慮的參數(shù)不足會(huì)對(duì)計(jì)算結(jié)果造成較大的影響，導(dǎo)致理論計(jì)算值與實(shí)際相差較大，所以在實(shí)際應(yīng)用期間水動(dòng)力學(xué)模型法應(yīng)用較少。生物鑒定法在當(dāng)前與平均紫外線(xiàn)劑量法、水動(dòng)力學(xué)模型法相比，其可操作性較強(qiáng)，在待處理污水經(jīng)過(guò)紫外線(xiàn)照射后，結(jié)合檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)確定微生物滅活作業(yè)需要的紫外線(xiàn)劑量，完成紫外線(xiàn)消菌殺毒工作。

2.3 消毒裝置選擇

在紫外線(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，需要關(guān)注紫外線(xiàn)燈管，這是紫外線(xiàn)消毒器非常重要的構(gòu)成部件，在設(shè)計(jì)期間應(yīng)該了解紫外線(xiàn)燈管光電轉(zhuǎn)換效率、結(jié)垢系數(shù)、老化系數(shù)、能量輸出等方面的參數(shù)，但是由于當(dāng)下不同污水處理廠(chǎng)給出的紫外線(xiàn)燈管參數(shù)存在較大的出入，因此無(wú)法在設(shè)計(jì)過(guò)程中無(wú)法合理應(yīng)用污水處理廠(chǎng)給出的紫外線(xiàn)燈管作業(yè)參數(shù)，完成污水殺菌工作,在紫外線(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，雖然收集了我國(guó)一部分污水處理廠(chǎng)其在紫外線(xiàn)系統(tǒng)應(yīng)用期間的工作參數(shù)，但是因?yàn)樽贤饩€(xiàn)燈管結(jié)垢系數(shù)、光電轉(zhuǎn)換效率、老化系數(shù)、能量輸出等參數(shù)差異過(guò)大，所以這些參數(shù)并不具備參考價(jià)值[2]。

2.4 流量調(diào)節(jié)問(wèn)題

在市政污水處于過(guò)程中市政污水并不均衡，尤其是規(guī)模污水處理廠(chǎng)規(guī)模較小，在污水來(lái)水方面不均衡表現(xiàn)更為突出，在設(shè)計(jì)期間如果無(wú)法考慮到紫外線(xiàn)消菌殺毒工作相關(guān)影響參數(shù)，比如曝光時(shí)間、水力負(fù)荷等參數(shù)，便難以確定紫外線(xiàn)照射劑量，從而無(wú)法保證紫外線(xiàn)污水處理工作可以完成工作任務(wù)。

3 設(shè)計(jì)存在問(wèn)題的應(yīng)對(duì)

3.1 重視參數(shù)選擇

污水處理廠(chǎng)設(shè)計(jì)紫外線(xiàn)消毒系統(tǒng)的過(guò)程中，需要根據(jù)紫外線(xiàn)消毒系統(tǒng)自身具備的適應(yīng)性特征，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以污水殺菌效果作為參數(shù)選擇的依據(jù)，選擇系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，當(dāng)系統(tǒng)參數(shù)選擇完成后還應(yīng)該進(jìn)行試驗(yàn)，記錄多組試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并分析紫外線(xiàn)系統(tǒng)是否具有良好的工作效果，系統(tǒng)參數(shù)還需要根據(jù)試驗(yàn)效果進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷模瑸榱颂嵘贤饩€(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)選取的合理性，設(shè)計(jì)人員需要在系統(tǒng)設(shè)計(jì)期間考慮全面，在此基礎(chǔ)上可以提升系統(tǒng)參數(shù)選擇的精度。

3.2 單元操作設(shè)置

紫外線(xiàn)消毒器適用于水質(zhì)水量穩(wěn)定、色度與濁度較低、出水TSS 含量少的污水處理工藝中，在系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)階段還應(yīng)該考慮到上游水處理單元的操作情況，上游系統(tǒng)水力停留時(shí)間長(zhǎng)、水處理規(guī)模大、耐負(fù)荷沖擊優(yōu)異將會(huì)提升紫外線(xiàn)污水消毒作業(yè)效果，因此應(yīng)該參考多方面因素完成二級(jí)生化處理工藝，在紫外線(xiàn)消毒器設(shè)計(jì)過(guò)程中還需要考慮污水內(nèi)微生物光復(fù)活的情況，綜合多方面因素完成單元操作設(shè)計(jì)[3]。

3.3 燈管模塊選擇

低壓燈、中壓燈、低壓高強(qiáng)燈飾紫外線(xiàn)燈管的三種類(lèi)型，選擇燈管需要考慮污水處理效果，還應(yīng)該了解工程經(jīng)濟(jì)情況，在保證紫外線(xiàn)燈管具備長(zhǎng)壽、高效的前提下選擇燈管，還需要盡可能選擇可以機(jī)械化清洗的模塊，從而可以在一定程度上提升紫外線(xiàn)污水殺毒效率。

3.4 照射劑量計(jì)算

當(dāng)下紫外線(xiàn)照射劑量計(jì)算工作需要考慮到第三方認(rèn)證結(jié)構(gòu)不健全的實(shí)際狀況，應(yīng)該將關(guān)注點(diǎn)放在供貨商方面，在計(jì)算紫外線(xiàn)照射劑量階段，需要掌握方案的相關(guān)技術(shù)指標(biāo)，同時(shí)還應(yīng)該確定紫外線(xiàn)消毒器在高峰階段水質(zhì)水量的消毒要求，同時(shí)需要對(duì)設(shè)備供貨商提出的方案進(jìn)行細(xì)致校對(duì)，并在有利條件下選擇紫外線(xiàn)生物檢定劑量法確定紫外線(xiàn)消毒器的照射劑量。

4 污水處理紫外線(xiàn)消毒工藝未來(lái)發(fā)展需要關(guān)注的事項(xiàng)

目前，雖然我國(guó)紫外線(xiàn)消毒設(shè)備制造廠(chǎng)商數(shù)量激增，通過(guò)市場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)市面上的紫外線(xiàn)消毒設(shè)備其質(zhì)量良莠不齊，制造廠(chǎng)商其資質(zhì)是否獲得相關(guān)部門(mén)的驗(yàn)證，已達(dá)到設(shè)計(jì)生產(chǎn)紫外線(xiàn)消毒設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)仍無(wú)法確定，同時(shí)制造商企業(yè)內(nèi)部設(shè)備設(shè)計(jì)人員以及管理層在紫外線(xiàn)消毒設(shè)備方面存在認(rèn)知缺失的情況，紫外線(xiàn)設(shè)備廠(chǎng)商其設(shè)計(jì)人員對(duì)于設(shè)備所需的技術(shù)門(mén)檻認(rèn)知不足，認(rèn)為只要選擇質(zhì)量達(dá)標(biāo)的紫外線(xiàn)燈管并做好外形設(shè)計(jì)，便能夠滿(mǎn)足正常需要，導(dǎo)致設(shè)備最終的性能并不理想。我國(guó)大部分紫外線(xiàn)消毒設(shè)備廠(chǎng)商其技術(shù)人才稀缺，設(shè)計(jì)人員并沒(méi)有較高的專(zhuān)業(yè)能力，從整體考量并不具備紫外線(xiàn)消毒設(shè)備的研發(fā)能力，對(duì)于此類(lèi)制造商其不僅研發(fā)能力缺失，在設(shè)計(jì)能力以及理論計(jì)算方面水平低下，通過(guò)外購(gòu)元器件拼裝的方式，通過(guò)控制設(shè)備研發(fā)設(shè)計(jì)方面的投入經(jīng)費(fèi)，并以低價(jià)參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，對(duì)此類(lèi)問(wèn)題應(yīng)該做好防范。

當(dāng)時(shí)為了有效地解決紫外線(xiàn)消毒設(shè)備質(zhì)量低下的問(wèn)題，需要考慮到生產(chǎn)紫外線(xiàn)消毒設(shè)備工藝不達(dá)標(biāo)的實(shí)際情況，在招標(biāo)環(huán)節(jié)做好設(shè)備廠(chǎng)商的監(jiān)管，查看廠(chǎng)商相關(guān)資質(zhì)，同時(shí)規(guī)范行業(yè)規(guī)則，建立權(quán)威的第三方認(rèn)定機(jī)構(gòu)，核查紫外線(xiàn)消毒設(shè)備的結(jié)垢系數(shù)、平均劑量、燈管壽命等參數(shù)，確保市面販?zhǔn)鄣南驹O(shè)備其性能達(dá)到使用要求。

5 結(jié)語(yǔ)

目前，雖然我國(guó)應(yīng)用紫外線(xiàn)污水消毒工藝的時(shí)間尚短，但是其在國(guó)外已經(jīng)經(jīng)過(guò)二十多年的發(fā)展，紫外線(xiàn)污水消毒工藝結(jié)構(gòu)臻于完善，我國(guó)污水處理廠(chǎng)可以學(xué)習(xí)外國(guó)相關(guān)企業(yè)應(yīng)用紫外線(xiàn)污水消毒技術(shù)的案例，結(jié)合自身發(fā)展情況以及工作任務(wù)，完成城市污水處理工作，由于紫外線(xiàn)污水消毒技術(shù)屬于可靠、成熟、投資回報(bào)大的綠色環(huán)保技術(shù)，所以被大部分污水處理廠(chǎng)應(yīng)用于污水處理領(lǐng)域中，同時(shí)成功取代了加氯消毒在污水處理工藝中的核心地位，成為當(dāng)下污水處理廠(chǎng)開(kāi)展污水處理工作的主流手段。