给水厂紫外消毒工艺设计要点分析

2014-03-16王红禹

净水技术 2014年1期

王红禹

(博天环境集团股份有限公司，上海 200120)

目前，紫外系统在我国市政污水的应用已经大规模展开，设计人员对污水处理中采用的紫外系统的设计选型了解得比较深入，积累了很多宝贵的经验［1，2］。然而，紫外系统在给水厂的应用在国内才刚刚起步，截止目前，国内仅有少数市政水厂设置了紫外消毒工艺。

《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)明确将两虫(贾第鞭毛虫和隐孢子虫)列入水处理消毒目标微生物，而常规的化学消毒对其灭活效果十分有限，在这一点上，紫外技术的优势越来越明显。随着紫外消毒系统技术逐步成熟，更多的水厂在未来会逐步引用紫外技术与化学方式联合进行饮用水的消毒处理。

1 紫外消毒原理

紫外消毒是一种物理消毒工艺，利用253．7 nm波长的紫外光对水中微生物中的遗传物质DNA，RNA的结构破坏，导致微生物无法繁殖，从而丧失致病能力，实现对饮用水的消毒目的［3］。相比传统的化学加药消毒工艺，紫外系统不仅可以灭活细菌和病毒，而且对原生动物(两虫)也有很好的消毒效果，同时不会产生消毒副产物。

2 设计依据

2．1 设计规范

关于紫外系统在饮用水处理上的应用，国际上比较通用的设计规范有以下几种:

(1)美国2006年EPA(美国环保署)，UVDGM(Ultraviolet Disinfection Guidance Manual)，《紫外消毒指导手册》;

(2)德国2006年德国气和水工程协会DVGW(Deutsche Vereinigung des Gas-und Wasserfaches);

(3)奥地利2001年和2003年ÖNORM，分别用于低压和中压紫外系统的设计。

不同紫外消毒设计方法的比较如表1所示。目前，欧洲的趋势是根据处理规模和市场需求选择不同的设计方法。如对于小型系统(500 m3/h以下)倾向于采用欧洲的设计方法，如DVGW;而对于大中型系统(500 m3/h以上)倾向于采用美国环保署的设计方式。

表1 不同紫外消毒设计方法的比较Tab．1 Comparison of Different UV Disinfection Design Method

中国对于紫外系统在饮用水方面的设计研究也在不断发展，但由于实际工程实例较少，目前还没有系统的设计指导手册。2005年出版的《城市给排水紫外线消毒设备》要求生活饮用水消毒的紫外线有效剂量不应低于40 mJ/cm2。

(4)能力复习目标：提高学生阅读和写作等语言和学习能力，同时加强听说能力的锻炼；培养学生的英语思维能力，拓展学生的知识面，开阔学生的视野，注意培养学生的文化品格和思维品质。

2．2 设计参数

2．2．1 概述

紫外系统的消毒效果好坏主要受紫外消毒剂量的影响。紫外消毒剂量(mJ/cm2)=紫外强度(mW/cm2)×水力停留时间(s)。

因此，在紫外系统的工程设计时，需考虑所有可能影响紫外消毒剂量的因素。通常设计参数如表2所示。

表2 紫外消毒设计参数Tab．2 Design Parameters of UV Disinfection

续表

2．2．2 紫外剂量

紫外剂量是指单位面积上接收到的紫外线能量。其大小直接关系到消毒效果的好坏。确定合理的紫外剂量是紫外系统设计的关键。

目前，对于紫外剂量也有不同的衡量方式。包括采用点光源累加法，通过计算得出的紫外计算剂量以及通过平行光束试验并经校核的生物验证剂量。如前所述，德国、美国及中国标准对紫外设计剂量的规定都是指生物验证剂量。而生物验证剂量通常都是通过一系列试验得出的，但在国外都是需要出具独立的第三方认证才被认可。

2．2．3 紫外透光率

254 nm下的紫外透光率通常用UVT254表示，指波长254 nm的紫外线通过1 cm比色皿水样下测定的透光率，紫外透光率可用分光光度计测量计算获得。水样的紫外透光率大小是直接影响紫外系统选型的重要参数。透光率越大，其实际照射到微生物的紫外光强度就越大，紫外剂量越高。UVT254的微弱变化，如±1%的偏差，都会对选型造成很大的影响。例如，某水厂紫外系统选型，采用3台紫外发生器，在UVT254=90%时，3台全部运行才能达到设计剂量要求;若UVT254=93%，则仅需2台紫外发生器即可达到同样的剂量，实现2用1备的运行。