實戰|關於紫外線及臭氧消毒的經驗總結!

2020-12-23 全國能源信息平臺

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北極星水處理網訊:消毒在汙水處理中是必不可少的步驟，紫外線及臭氧消毒因其特性在消毒領域的應用比例越來越多，本文對紫外線及臭氧消毒的介紹全部基於現場實際狀況，本文照片均為現場實拍，表格為實際數據總結，未經允許禁止採用！

一、紫外線消毒

紫外線是波長為100-380nm的電磁波，其中具有消毒能力的是波長為200-280nm。病原微生物吸收波長為200-280nm間的紫外線能量後，其遺傳物質（核酸）發生突變導致細胞不再分裂繁殖，達到消毒殺菌的目的。照射池一般採用明渠,汙水層深度一般在0.65～1m之間,紫外光光源由若干獨立的紫外燈模塊組成的系統發出,紫外燈模塊浸入汙水層中;水流靠重力流動通過照射區域,如圖1所示：

紫外線消毒廣泛的運用於我國大中小汙水處理廠中，但由於紫外光須照透汙水層才能起消毒作用,汙水中的懸浮物、濁度等會干擾紫外光的傳播,影響消毒效果,故紫外線消毒一般用於常規二級生化處理後的汙水以及再生水的消毒中，常規二級生化處理後的汙水消毒,是紫外線消毒應用最為普遍的領域,這類汙水TSS一般在10～30mg/L、紫外穿透率在40%～70%，而用於再生水的消毒,由於再生水錶現為低濁度和高紫外穿透率,採用紫外線消毒效果更明顯。

紫外線消毒相對氯類消毒有構築物及設備佔地面積小、幾乎不產生消毒副產物的優點，但值得注意的是，細菌受到致死量的紫外線照射後，3小時內若再以可見光照射，則部分細菌又能恢復其活力，這種現象稱為光復活作用。光復活修復(Photoreactivation Repair)作用是一種高度專一的DNA直接修復(Direct Repair)過程，所以不少需要達到目前一級A及以上標準的汙水處理廠多採用氯消毒的手段。

由於紫外線消毒沒有持續消毒效果，因此在給水上運用遠不如汙水的應用廣，給水上運用紫外線消毒需要和氯類消毒相配合。在我國爆發的新冠病毒期間，不少大型汙水處理廠採用紫外+次鈉的聯合消毒方式取得了良好效果，例如南寧市的處理規模72萬噸/日的江南汙水處理廠。

二、臭氧消毒

臭氧消毒在給水的深度處理中運用十分廣泛，在汙水處理中也有一定的運用，與給水處理不同的是，汙水採用臭氧主要是利用臭氧的強氧化性對汙水進行脫色處理為主，而給水採用臭氧主要目的是提高和改善水的感官特性，使得難降解的高分子有機物得到氧化降解及殺滅水中的病毒、細菌與致病的微生物。汙水二級出水致色的有機物的特徵結垢是帶雙鍵的芳香烴，代表物是腐殖酸和富裡酸。臭氧通過與含有不飽和的官能團的有機物反應，破壞不飽和雙鍵使水褪色，這是臭氧的主要作用，但是需要了解的是，臭氧由於其強氧化性及不穩定性，所以臭氧不像氯類消毒劑那樣對病原體有持續抑制作用，在給水上必須與氯類消毒劑聯合使用，起到持續消毒的作用。

臭氧可去除的部分汙染物如表1所示：

臭氧的製備主要採用電暈放電法，氣源主要有空氣、氧氣及制氧機供氧幾種，大型臭氧製備基本採用氧氣法，幾種製備方法比較如表2所示：

臭氧製備後尾氣需要進行分解，主要有活性炭吸附分解法、電加熱分解法和催化劑接觸催化分解法幾種，我國較多採用的是催化劑接觸催化分解法，所使用的催化劑是一種黑色顆粒狀物質，粒徑約3mm左右，其基本組成為CuO和MnO2的二元催化劑。值得一提的是，臭氧的安全要求是除氯氣消毒外要求最高的一種。臭氧主要基本組成如圖3、4所示：

三、紫外線和臭氧運用過程過需要注意的問題

1、紫外線

紫外線設備雖然較加氯類設備要昂貴，但其土建費及佔地面積較其他消毒方式要少很多，所以建設總投資實際上要少很多，一般建設費用為6-8萬元/萬噸汙水（含土建費用）。紫外線消毒在使用過程中遇到最多就是維護問題，一般情況下紫外設備都具備自動清洗功能，周期約7天，但仍然建議每月進行一次清洗維護，並檢查紫外管的狀態，遇到光管燒毀或者其它故障應及時排出，當遇到糞大腸桿菌持續上升的時候也應著重檢查紫外線消毒設備，紫外消毒管作為一種耗材，不同廠家價格不同，但價格均不便宜，所以維護費用較高也是紫外消毒的一個缺點。

紫外線與氯類消毒劑連用可以獲得更好的消毒效果，即使是在接觸時間不滿足規範要求的情況下也會取得一定效果，下表是疫情期間某廠紫外線與次鈉連用的消毒效果，接觸時間僅為5分鐘左右。

未採用次鈉消毒僅採用紫外消毒：

所以可以說，紫外消毒和氯消毒一起使用效果還是不錯的。

2、臭氧消毒

臭氧消毒系統，一般均具備自動控制程度較高，上位機均可實時監控臭氧各系統的狀態，一般由液氧和臭氧製備兩部分監控組成。

圖6 液氧洩露

液氧監控一般監控液壓存儲罐的壓力、存量、管道是否密封等數據，而臭氧發生階段主要監控冷卻水循環情況、發生器供電單元情況、尾氣破壞等等。

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