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紫外线消毒技术在城镇污水厂中的应用

2019-05-15 22:47:10      点击:
2002年12月24日颁布的《城镇污水处理厂污染物排放标准》中首次将微生物指标列为基本控制指标,要求城市污水必须进行消毒处理,因此消毒作为城市污水厂处理的最后一道工艺至关重要。而在众多的消毒方式中,紫外线消毒具有不需投加任何化学药剂,不改变水的成分和结构,消毒时间短,杀菌范围宽效果好的优点,得到了越来越多设计师和用户的青睐。 

一、紫外线消毒主要特点 

紫外线是一种肉眼不可见的光线,水消毒主要采用的是C波段,尤以波长253.7nm处杀菌效率最高,其主要特点有:①杀菌效率高,传统的消毒方式要达到现代紫外线消毒技术的杀菌效果一般需要20min至1h的时间,而在外线仅需要1s内完成;②紫外消毒技术由于是物理方法,不加入任何化学药剂,不产生二次污染;③杀菌广谱性,可杀灭各种细菌、病菌、寄生虫类;④无持久杀菌能力,不能有效防止细菌、病毒等微生物再次繁殖;⑤紫外线消毒无味、无噪声,并且建设和运行费用较低,运行安全可靠以及安装维修简便,占地面积小,并且可以实现自动控制等特点。 


二、影响紫外线消毒效果的因素 

1. 紫外剂量 紫外剂量是指单位面积上的接收到的紫外线能量,等于紫外光强度与接触时间的乘积。在相同的紫外光强度条件下,接触时间决定紫外剂量。从理论上分析,紫外剂量越大,消毒效果越好,但在实际应用中紫外剂量有一极限值,超过此值后不但不能有效地对额外的微生物进行灭杀,而且还增大了消毒的成本。 


2.悬浮物 悬浮物对紫外线消毒的影响主要表现在:

①悬浮颗粒吸收并分散了紫外线能量;

直播吧手机版 ②微生物隐藏在颗粒中受到庇护,削弱了紫外线的灭活效果。因些,进入紫外线消毒系统的污水悬浮物浓度要严格控制,一般推荐悬浮物不应高于20mg/L。而紫外线消毒系统前端沉淀或过滤处理程度将决定悬浮物浓度的高低,间接影响消毒效果。 


直播吧手机版 3. 紫外灯套管结垢 当污水流经紫外线消毒器时,其中有许多无机杂质会沉淀粘附在套管外壁上,尤其当污水中有机物含量较高时更容易形成污垢膜,而且微生物容易生长形成生物膜,这些都会抑制紫外线的透射,影响消毒效果。 


4.光复活作用 污水流经紫外线消毒渠后,水中的微生物均由于紫外线的照射受到损伤以致死亡,但一些微生物受到可见光照射后,在体内光复活酶的作用下,将连接在一起的二聚体解聚形成单体,从而恢复其复制能力,这种现象称为光复活。紫外消毒的微生物复活现象在水处理领域内普遍存在,大部分指示性微生物(如大肠杆菌等)都具有一定程度的复活功能,因此对微生物光复活现象的控制是紫外消毒效果的重要保证之一。采用增加消毒剂量、出水在避光条件下排放等方式可有效控制微生物复活现象。 


三、工程实例 

1. 紫外线消毒技术在大连市某城镇污水处理厂的应用 大连市某城镇污水处理厂设计规模为6万m3/d,主体工艺采用CASS工艺,消毒方式采用紫外线消毒,设计紫外消毒渠1座,连续进水,处理量为2500m3/h,共配置6个模块108支320W紫外灯,且配套设置导流板、跨水渠箱、空压机、中控柜及无动力自动堰门等。出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B标准。 


实际运行过程中的流量波动使紫外消毒系统损坏,运行不稳定,主要表现在以下几个方面:

①瞬时最大流量为4500m3/h,已达到设计流量2500m3/h的1.8倍,因而出现了灯管数量不足,紫外剂量不够,导致杀菌效果不达标;

直播吧手机版 ②CASS反应池不能实现24h连续出水,每1.5h灯管自动关闭一次防止无水情况下干烧损坏,来水后重新启动,灯管频繁启动,严重影响使用寿命或总体剂量;

③流量波动大,水位控制装置无法准确反应水位,自动堰门动作频繁,设备磨损较大;

④当水位低于设定水位时会导致灯管干烧而使套管上的水分迅速蒸发,而水中的钙镁离子在套管表面形成了碳酸盐垢,从而影响套管紫外光的透过率。 

针对该项目出现的问题,该厂对紫外消毒系统进行改造。新建1座紫外消毒渠,原有渠道作为检修超越渠道使用。新建紫外消毒系统按照最大流量(4500m3/h)进行设计,增加3个紫外消毒模块,灯管数量由原108支增加到162支。污水厂经改造后于2008年正式运行,实践证明改造后的紫外消毒系统运行正常,出水水质稳定达标。 


2.紫外线消毒技术在珠海市某城镇污水处理厂的应用 珠海市某城镇污水厂设计规模5.5万m3/d,主体工艺采用改良A2/O工艺,二沉池为周边周出辐流式沉淀池。紫外消毒设备设计处理流量2291.7m3/h,峰值流量3000m3/h,共配置120根320W低压高强灯管,紫外灯管与水流方向一致平行排放,采用在线机械加化学清洗。消毒后尾水要求大肠杆菌小于10000个/L。紫外线消毒系统投入使用后,消毒效果较为理想,出水基本达到设计要求。该消毒系统运行费用约为0.0218元/m3(不含人员工资),其中包括电耗0.0140元/m3(电价为0.8元/度),设备折旧0.0078元/m3。 


该厂采用的周边周出辐流式沉淀池的良好沉淀效果,去除大部分的SS,是紫外线消毒系统高效率杀菌的前提条件,同时消毒系统的在线机械加化学清洗功能,有效保证系统消毒性能不受结垢的影响。在实际运行中发现紫外线消毒系统的效果好坏与处理流量和水质密切相关,当水量突然增大时,紫外线接触时间变短,需要更强的紫外剂量。因此,紫外剂量通常根据最大峰值流量设计,但由于水力负荷大时,出水水质也较平时差,而水质下降势必使透光率下降,致使杀菌率无法保证。紫外线消毒系统运行状况还与设备环境条件密切相关,该厂紫外线消毒设备露天安装,没有设遮阳棚,受周边建筑的影响通风条件差,夏天多雨季节造成高温高湿环境,导致控制柜周边环境温度湿度超出了设备的要求,镇流器因散热不好而有个别损坏。为了保证系统正常运行,加设遮阳棚,并在系统控制柜内安装空调,以便在夏季极端气候条件下对控制系统环境进行降温除湿处理。 


四、 注意事项 

紫外线消毒直播吧手机版系统设计时要充分考虑进水水质、水量波动、污水厂工艺特点、设备环境条件及拟定消毒目标等因素。

②前端处理工艺对悬浮物的有效控制是紫外线消毒系统高效率杀菌的前提条件。

③紫外灯管表面结垢将极大地影响灯管产生的紫外光射入水中,可以通过定期清洗灯管加以解决。

直播吧手机版 ④紫外灯管频繁开关,将严重影响使用寿命或总体剂量,每天开关4次以下属正常操作。 

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