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      紫外線消毒技術在城鎮污水廠中的應用

      2019-05-15 22:47:10??????點擊:
      2002年12月24日頒布的《城鎮污水處理廠污染物排放標準》中首次將微生物指標列為基本控制指標,要求城市污水必須進行消毒處理,因此消毒作為城市污水廠處理的最后一道工藝至關重要。而在眾多的消毒方式中,紫外線消毒具有不需投加任何化學藥劑,不改變水的成分和結構,消毒時間短,殺菌范圍寬效果好的優點,得到了越來越多設計師和用戶的青睞。 

      一、紫外線消毒主要特點 

      紫外線是一種肉眼不可見的光線,水消毒主要采用的是C波段,尤以波長253.7nm處殺菌效率最高,其主要特點有:①殺菌效率高,傳統的消毒方式要達到現代紫外線消毒技術的殺菌效果一般需要20min至1h的時間,而在外線僅需要1s內完成;②紫外消毒技術由于是物理方法,不加入任何化學藥劑,不產生二次污染;③殺菌廣譜性,可殺滅各種細菌、病菌、寄生蟲類;④無持久殺菌能力,不能有效防止細菌、病毒等微生物再次繁殖;⑤紫外線消毒無味、無噪聲,并且建設和運行費用較低,運行安全可靠以及安裝維修簡便,占地面積小,并且可以實現自動控制等特點。 


      二、影響紫外線消毒效果的因素 

      1. 紫外劑量 紫外劑量是指單位面積上的接收到的紫外線能量,等于紫外光強度與接觸時間的乘積。在相同的紫外光強度條件下,接觸時間決定紫外劑量。從理論上分析,紫外劑量越大,消毒效果越好,但在實際應用中紫外劑量有一極限值,超過此值后不但不能有效地對額外的微生物進行滅殺,而且還增大了消毒的成本。 


      2.懸浮物 懸浮物對紫外線消毒的影響主要表現在:

      ①懸浮顆粒吸收并分散了紫外線能量;

      ②微生物隱藏在顆粒中受到庇護,削弱了紫外線的滅活效果。因些,進入紫外線消毒系統的污水懸浮物濃度要嚴格控制,一般推薦懸浮物不應高于20mg/L。而紫外線消毒系統前端沉淀或過濾處理程度將決定懸浮物濃度的高低,間接影響消毒效果。 


      3. 紫外燈套管結垢 當污水流經紫外線消毒器時,其中有許多無機雜質會沉淀粘附在套管外壁上,尤其當污水中有機物含量較高時更容易形成污垢膜,而且微生物容易生長形成生物膜,這些都會抑制紫外線的透射,影響消毒效果。 


      4.光復活作用 污水流經紫外線消毒渠后,水中的微生物均由于紫外線的照射受到損傷以致死亡,但一些微生物受到可見光照射后,在體內光復活酶的作用下,將連接在一起的二聚體解聚形成單體,從而恢復其復制能力,這種現象稱為光復活。紫外消毒的微生物復活現象在水處理領域內普遍存在,大部分指示性微生物(如大腸桿菌等)都具有一定程度的復活功能,因此對微生物光復活現象的控制是紫外消毒效果的重要保證之一。采用增加消毒劑量、出水在避光條件下排放等方式可有效控制微生物復活現象。 


      三、工程實例 

      1. 紫外線消毒技術在大連市某城鎮污水處理廠的應用 大連市某城鎮污水處理廠設計規模為6萬m3/d,主體工藝采用CASS工藝,消毒方式采用紫外線消毒,設計紫外消毒渠1座,連續進水,處理量為2500m3/h,共配置6個模塊108支320W紫外燈,且配套設置導流板、跨水渠箱、空壓機、中控柜及無動力自動堰門等。出水水質達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級B標準。 


      實際運行過程中的流量波動使紫外消毒系統損壞,運行不穩定,主要表現在以下幾個方面:

      ①瞬時最大流量為4500m3/h,已達到設計流量2500m3/h的1.8倍,因而出現了燈管數量不足,紫外劑量不夠,導致殺菌效果不達標;

      ②CASS反應池不能實現24h連續出水,每1.5h燈管自動關閉一次防止無水情況下干燒損壞,來水后重新啟動,燈管頻繁啟動,嚴重影響使用壽命或總體劑量;

      ③流量波動大,水位控制裝置無法準確反應水位,自動堰門動作頻繁,設備磨損較大;

      ④當水位低于設定水位時會導致燈管干燒而使套管上的水分迅速蒸發,而水中的鈣鎂離子在套管表面形成了碳酸鹽垢,從而影響套管紫外光的透過率。 

      針對該項目出現的問題,該廠對紫外消毒系統進行改造。新建1座紫外消毒渠,原有渠道作為檢修超越渠道使用。新建紫外消毒系統按照最大流量(4500m3/h)進行設計,增加3個紫外消毒模塊,燈管數量由原108支增加到162支。污水廠經改造后于2008年正式運行,實踐證明改造后的紫外消毒系統運行正常,出水水質穩定達標。 


      2.紫外線消毒技術在珠海市某城鎮污水處理廠的應用 珠海市某城鎮污水廠設計規模5.5萬m3/d,主體工藝采用改良A2/O工藝,二沉池為周邊周出輻流式沉淀池。紫外消毒設備設計處理流量2291.7m3/h,峰值流量3000m3/h,共配置120根320W低壓高強燈管,紫外燈管與水流方向一致平行排放,采用在線機械加化學清洗。消毒后尾水要求大腸桿菌小于10000個/L。紫外線消毒系統投入使用后,消毒效果較為理想,出水基本達到設計要求。該消毒系統運行費用約為0.0218元/m3(不含人員工資),其中包括電耗0.0140元/m3(電價為0.8元/度),設備折舊0.0078元/m3。 


      該廠采用的周邊周出輻流式沉淀池的良好沉淀效果,去除大部分的SS,是紫外線消毒系統高效率殺菌的前提條件,同時消毒系統的在線機械加化學清洗功能,有效保證系統消毒性能不受結垢的影響。在實際運行中發現紫外線消毒系統的效果好壞與處理流量和水質密切相關,當水量突然增大時,紫外線接觸時間變短,需要更強的紫外劑量。因此,紫外劑量通常根據最大峰值流量設計,但由于水力負荷大時,出水水質也較平時差,而水質下降勢必使透光率下降,致使殺菌率無法保證。紫外線消毒系統運行狀況還與設備環境條件密切相關,該廠紫外線消毒設備露天安裝,沒有設遮陽棚,受周邊建筑的影響通風條件差,夏天多雨季節造成高溫高濕環境,導致控制柜周邊環境溫度濕度超出了設備的要求,鎮流器因散熱不好而有個別損壞。為了保證系統正常運行,加設遮陽棚,并在系統控制柜內安裝空調,以便在夏季極端氣候條件下對控制系統環境進行降溫除濕處理。 


      四、 注意事項 

      紫外線消毒系統設計時要充分考慮進水水質、水量波動、污水廠工藝特點、設備環境條件及擬定消毒目標等因素。

      ②前端處理工藝對懸浮物的有效控制是紫外線消毒系統高效率殺菌的前提條件。

      ③紫外燈管表面結垢將極大地影響燈管產生的紫外光射入水中,可以通過定期清洗燈管加以解決。

      ④紫外燈管頻繁開關,將嚴重影響使用壽命或總體劑量,每天開關4次以下屬正常操作。 

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