污水处理用紫外线消毒器

随着我国对环境保护的重视，一些无二次污染的环保产品得到了快速的发展。利用紫外线消毒的设备就是其中一种。目前，给排水消毒方法可分为两大类，即化学消毒法和物理消毒法。可是，人们发现化学消毒法往往会产生一些消毒副产物，如使用氯消毒工艺中的余氯对受纳水体中的鱼类等生物有毒，而且还发现并确认了氯消毒等化学消毒方法会产生如三卤甲烷等致癌、致病基因和一些致畸变的副产物。这些发现促使人类寻求一种更好的消毒方法，不会产生副产物，也不会造成二次污染问题。于是，人类开始关注紫外线在消毒方面的应用。
一、紫外线消毒技术的发展
紫外线消毒法最早应用于美国(1970年美国环保局完成了第一个污水紫外线消毒的示范工程)，现已在美国和加拿大普遍应用。紫外线消毒技术为物理消毒方式的一种，具有广谱杀菌能力，无二次污染，经过30多年的发展，已经成为成熟可靠高效环保的消毒技术，在国外各个领域得到了广泛应用。在我国由于对其技术的了解有一定的局限性，在污水处理中的应用不多。但近年来，随着我国对污水消毒的日益重视和运行经验的积累，紫外线消毒技术将得到推广，预计今后有条件的污水处理厂中80%将会采用紫外线消毒，并成为取代传统化学消毒方法的主流技术。
二、紫外线原理
紫外线是电磁波的一种，原子中的电子从高能阶跃迁到低能阶时，会把多余能量以电磁波释放。电磁波的能量越强，则频率越高，波长越短。人类肉眼能看见的可见光的波长为400nm-700nm，对肉眼来说400nm的电磁波显示成蓝色、紫色，780nm的电磁波显示成橙色、红色。紫外线是指波长比400nm还短的波，因其光谱在紫色区之外，故名为紫外线(Ultraviolet，简称UV)。紫外线通指是波长在100nm-400nm的电磁波，人的眼睛看不到紫外线。
100nm-400nm波长的紫外线，按其对人体的影响及功能，分为UV-A、UV-B、UV-C和V-UV。
UV-A是指波长在315nm-400nm的紫外线，UV-A能使人的皮肤产生黑色素，使皮肤变黑。
UV-B是指波长在280nm-315nm的紫外线，UV-B能致癌，令皮肤起皱纹、老化。
UV-C是指波长在200nm-280nm的紫外线，其中254nm波段的紫外线有杀菌、消毒效能.波长在240nm-270nm之间的UV-C,能直接破坏细胞、病毒的DNA和RNA，使微生物迅速死亡。
波长在100nm-200nm之间的V-UV185nm能产生臭氧，而在空气中或溶解在水中的臭氧，能把微生物的细胞壁以氧化形式破坏，使微生物立刻死亡。
三、紫外线杀菌原理
在地球上所有已知的生命形式，都是以DNA和RNA作为繁殖、遗存的基础。
DNA和RNA都以四种化学物单元组成
Adenine腺嘌呤
T—Thymine胸腺嘧啶
C—Cytosine胞核嘧啶
G—Guanine鸟嘌呤
细胞繁殖时DNA中的长链打开，打开后每条长链上的A单元会寻找T单元结合，每条长链都可复制出与刚分离的另一条长链同样的链条，恢复原来分裂前的完整DNA，成为新生细胞的基础。波长在240nm~270nm的紫外线能打破DNA产生蛋白质及复制的能力。细胞或病毒的DNA、RNA受破坏后其生产蛋白质的能力和繁殖能力均已丧失，因细菌、病毒一般生命周期很短，不能繁殖的细菌、病毒就会迅速死亡。
四、紫外线消毒的优缺点
优点
1. 紫外线消毒无需化学药品，不会产生THMs类消毒副产物;
2. 杀菌作用快，效果好;
3. 无臭味，无噪声，不影响水的口感;
4. 容易操作，管理简单，运行和维修费用低。
存在问题
1. 紫外线消毒法不能提供剩余的消毒能力，当处理水离开反应器之后，一些被紫外线杀伤的微生物在光复活机制下会修复损伤的DNA分子，使细菌再生。因此，要进一步研究光复活的原理和条件，确定避免光复活发生的最小紫外线照射强度、时间或剂量。
2. 石英套管外壁的清洗工作是运行和维修的关键。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。因此，必须根据不同的水质采用合理的防结垢措施和清洗装置，开发研制具有自动清洗功能的紫外线消毒器。
3. 目前国产紫外灯执行直管型石英紫外线低压汞消毒灯的国家行业标准，灯的最大功率为4W，且有效寿命一般为1000～3000h，而进口低压灯管的有效运行时间可达8000～12000h，中压灯管也可达5000～6000h。相比之下，使用国产灯管会增加维修费用，因此，研制生产寿命长的紫外灯或直接引进国外先进的紫外灯生产技术是目前亟待解决的问题。
4. 在我国目前污水厂紫外消毒系统招标中，有些污水厂由于大量工业污水的导入，使得排放的污水色度加深，但招标文件中的污水紫外透射率参数仍采用国外提供的数值，造成与国内污水实际情况差别很大，为将来紫外设备的运行达到消毒要求，留下了难以克服的障碍。