某污水处理厂紫外线消毒运行效果研究

某泻水处理厂紫夕卜线消专运行效果研究

濮晨熹１

张金松２

安瑞２曲志军２吕伟２

５１８０３１）

（１广州大学土木工程学院，广州５１０００６；２深圳市水务（集团）有限公司，深：Ｏｉｌ

摘要以深圳某污水处理厂的紫外线消毒单元为研究对象，跟踪研究了不同紫外线剂量条件下出

水的消毒效果及消毒后粪大肠茵群的复活情况。结果表明：该厂紫外线设备消毒效果良好，在出水水量和水质正常的情况下，出水粪大肠茵群数均小于１０４个／ｉ。，当照射剂量大于５１

Ｍ／ｃｍ２时，出水粪大肠

菌群数小于１０３个／Ｌ；进水粪大肠茵群数、出水浊度和紫外光强对出水粪大肠菌群数均存在影响，在紫外线剂量为３６ｎｇ／ｃｍ２左右时，出水浊度和紫外光强是影响消毒效果的关键，浊度小于３．５ＮＴｕ、紫外光强大于９０％时，能达到排放要求；当紫外剂量达到４４Ｍ／ｃｍ２左右，出水浊度小于５．０ＮＴＵ，紫外光强大于８３％时，出水粪大肠茵群均在３５００个／Ｌ以下；经５５ｎｇ／ｃｍ２紫外照射剂量条件下的水样，以日光灯为光源照射９ｈ后，粪大肠茵群由４９０个／Ｌ复活后达到１６０００个／Ｌ，以室内自然光照射９ｈ后，粪大肠茵群由４９０个／Ｌ复活后达到１３００个／ｉ。；紫外线消毒的运行成本为０．０１９４元／ｍ３。

关键词

Ｏ前言

城市污水经二级生物处理后，水质大大改善，但细菌的绝对数量仍很高，并存在有病原菌的可能，潜在的健康危害极大。根据《城镇污水处理厂污染物排放标准》（ＧＢ１８９１８一一２００２）一级Ｂ标准的要求，粪大肠菌群指标控制在１０４个／Ｌ以内，才可排入受纳水体。

目前，主要的消毒技术有氯消毒、二氧化氯消毒、臭氧消毒和紫外线消毒等。氯消毒虽然是我国普遍使用的消毒技术，但氯气的毒性导致其运输、使用和储藏复杂，且容易产生消毒副产物（ＤＢＰｓ），同

污水处理厂

紫外线消毒粪大肠杆菌

光复活

二氧化氯、臭氧具有不稳定性，必须在现场制造，因

而存在投资大、成本高、设备管理复杂等问题。而紫

外线消毒技术具有无二次污染、广谱、高效等优点【：＿：；］，越来越受到人们的重视。但是紫外线消毒不能提供持久的消毒能力，很多被紫外线照射后的微生物具有光复活的能力，在可见光照射下可以修复紫外线造成的ＤＮＡ损伤，重新获得活性，从而削弱消毒效果［４］。根据光复活的原理，在光复活的控制研究中发现Ｌ５］，增加紫外线照射剂量和控制复活光照强度能有效控制光复活现象。

本研究以深圳某污水处理厂二级生物处理后的

２

时水体中的余氯也会影响水中动植物的生长［１’２］。

清水充氧性能测试，将４／Ｋ。．ａｒａｉｎ作为试验终点，可以得到科学、可靠的Ｋ。。ａ。

（３）非线性回归法更节省时间，节约人力、物力。在曝气量分别为４ｍ３／ｈ、６ｍ３／ｈ时，采用非线性回归法处理数据分别只需要７４

ｒａｉｎ、４５

３

Ｂｏｙｌｅ

ＷＣ，Ｂｅｒｔｈｏｕｅｘ

Ｐ

Ｍ，ＲｏｏｎｅｙＴＣ．Ｐｉｔｆａｌｌｓｉｎｐａｒａｍｅｔｅｒ

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用线性回归法分析时则分别需要１１５

ｍｉｎ、８０ｒａｉｎ，

相比而言前者用时分别缩短了３５．７％、４３．８％。

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电话：１５８１

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中

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收稿１３期：２０１１一０８—１６修回日期：２０１１－ｌｏ一２５

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１２６给水排水Ｖ０１．３８

Ｎｏ．１２０１２

万方数据

出水为研究对象，通过考察紫外线对出水的消毒效

果，对紫外线消毒设备的运行效果进行生产性试验研究，同时对经过一定剂量紫外线照射后的出水在不同时间段的粪大肠菌群的复活情况进行了考察。１材料与方法

１．１试验设计与运行情况

污水处理厂出水消毒单元采用的是特洁安ＵＶ３０００Ｐｌｕｓ紫外线消毒系统，采用模块化设计，南紫外灯组件、清洗架、气动装置、模块框架等组成一组排架式消毒模块。本系统分２组，每组ｌｏ个模块，每个消毒模块由８根２５０Ｗ的低压高强紫外灯组成。设计水量为８万ｍ３／ｄ，最大消毒处理水量为１０．４万

ｍ｛／ｄ。该紫外设备具有根据水量波动自动调节运行

功率的功能，但南于污水处理厂地域和生物处理采用ＭＳＢＲ工艺的特殊性，进水和出水水量波动非常大，并且水量变化的时问短，不利于采用自动调节方式运行，因此调成手动运行模式，保持在满功率条件下运行，满功率的理论光强为２４．６４ｍＷ／ｃｍ２。１．２水样的采集

试验水样分别取自未经紫外线消毒的生物处理出水和经过紫外线消毒的出厂水，取样后立即检测粪大肠菌群指标，确定紫外线的消毒效果，出水水质如表１。

表１污水处理厂出水水质

指标粪大肠菌群数／个／Ｉ。

ｐＨ

ＳＳ／ｍｇ／１．ＵＶＴ／％浊度／ＮＴｕ

数值

１０５～１０６

６．２～７．３

５～１８．８

７０～８０

１．８～５

１．３分析方法

试验主要检测指标有紫外线消毒剂量、粪大肠菌群、ｐＨ、ＳＳ、透光率（ＵＶＴ）、浊度、相对光强（ＵＶＩ）等，检测方法如表２所示。

表２检测指标分析方法

指标分析方法

紫外线消毒剂量紫外线消毒设备显示的理论剂量（ＵＶ—Ｄｉｓ剂量，（ｊＢ／Ｔ１９８３７２００５）

相对光强（ＵＶｌ）紫外消毒设备巾紫外强度探测仪探测实践光强与理论光强的比值（％）粪大肠菌群

多管发酵法（（；Ｈ５７５０…８５）ｐＨｐＨ仪

ＳＳ

重量法（ＧＢ１１９０ｌ

８９）

透光率（ＵＶＴ）

ＣＡＲＹ５０型紫外ｎｒ见分光光度计（（；Ｂ／Ｔ

１９８３７

２００５）

浊度

哈希２１００Ｐ型浊度仪

万方数据

１．４紫外线消毒试验方法

根据紫外线消毒设备的运行情况，功率为１００％时，紫外线照射强度恒定不变，紫外线照射剂量跟照射时间成正比，而紫外线照射时间和水量成反比，因此试验在不同出水水量条件下，对紫外线消毒设备前后水质进行取样分析，得到紫外线消毒设备在不同紫外线照射剂量下的消毒效果，以粪大肠菌群的去除率为表征。

复活试验方法：以室内自然光和日光灯（功率

１４

Ｗ）为光源研究光复活特性，将消毒后的水样

（水样存放在白色试剂瓶中，可透光）分别置于室内自然光照和Ｅｔ光灯照射下，测定光照时间为０

ｈ、

１

ｈ、３ｈ、６ｈ、９ｈ时水样中的粪大肠菌群数。以最

大复活值、复活百分比和复活速率表征光复活程度。其中：

（１）最大复活值为粪大肠菌群充分光复活后达到的菌群浓度；

（２）复活百分比指在已被紫外线杀灭的粪大肠菌群中，重新复活的粪大肠菌群所占的比例，复活百

分比一器岽×１００％；

（３）复活速率一（ＮＰ—Ｎ）／△ｔ。

式中Ｎ。，——紫外线照射前水样中的粪大肠菌群数，

个／Ｉ。；

Ｎ——紫外线照射后水样中的粪大肠菌群数，

Ｎ，…光复活后水样中的粪大肠菌群数，个／Ｌ；

个／Ｉ．；

△ｆ——接触复活光的时间，ｈ。

２结果与分析

２．１不同水量条件下紫外线消毒效果分析

通过对污水处理厂紫外线消毒单元进出水粪大

肠菌群和相关水质指标的检测，研究紫外线照射剂

量对消毒效果的影响。在进水粪大肠菌群浓度为１０５～１０６个／Ｌ、ＳＳ≤２０ｍｇ／Ｉ。、透光率７０％～７７％、浊度为１．８５～５ＮＴＵ、ｐＨ为６．２～７．１的条件下，出水粪大肠菌群数随紫外线照射剂量的变化情况见图１。

从图１可以看出，在该厂二级生物处理出水水质条件下，紫外线取得了良好的消毒效果，当水量达到设计最大水量１０．４万ｍ３／ｄ时，紫外线的照射剂

给水排水Ｖ０１．３８

Ｎｏ．１

２０１２

１２７

袖ｉ岫

ｌ目ｌ

表３进水粪犬肠茴群敛对出水消毒效果的影响

紫外线照射剂量

进水粪大肠苗群数

出水Ⅻ度相对光

／ＮＴＵ

强／蹦

蒜大肠苗群去陈

茁群散／个／ｌ

率，％出水粪大％

ＴⅫｇ”线Ｊ！｛！目ｄ城≈ｍｍ∞★％目＊戥∞＊ｇ

量为３５ｍＪ／ｅｒａ２．在此照射剂量下．当出水浊度小于

５

ＮＴｕ、相对光强大于８３％的情况下，出水粪大肠

菌群数在１００００个／Ｌ以下，能够达到一级Ｂ的排放要求。当水量为９５万ｍ。／ｄ、紫外线照射剂量约为３８ｍＪ／ｅｒａ２时，出水粪大肠菌群数为２８００～

５

４００个／Ｉ．。当水量为设计值８万ｍ’仙紫外线照射

５００个／１．。当水量在７万ｍ１／ｄ以下、紫外线照射

０００

剂量为４２ｍｌ／ｃｍ＋时，Ｈ｛水粪大肠菌群数为ｌ７００～

３

剂量＞５１ｍＪ／ｃ甜时．山水粪大肠菌群数在１

个／Ｉ』以下。但当水量小于５万ｍ３／ｄ，紫外线照射剂量进一步上升到７５ｍｌ／ｃｍ２以上时，出水粪大肠菌群数并没有随着照射剂量的增大而显著减少。分析认为．紫外线消毒具有拖尾现象，因此想更进一步

则减小；另外出水粪大肠菌群随紫外相对强度的增大而减小，反之则增大。从表３还可看出，当紫外线

降低出水粪大肠菌群数，不能简单依靠增加紫外线

的照射剂量来解决，应该从改善和提高消毒单元进水水质指标的角度考虑。

２

照射剂量在３６州／ｃｍ２左右时．出水粪大肠菌群数

波动较大，但只要山水水质稳定，浊度在３

５ＮＴｕ以

２消毒效果的影响因素分析

影响紫外线消毒效果的因素有很多，主要有悬

下和相对光强能达到９０％，出水粪大肠菌群数部低于

１０

０００个／Ｌ．紫外照射剂量达到４４ｍＪ／＋ｍｚ时，除了

１９１

浮物含量及粒子Ｋ寸、浊度、进水粪大肠菌群浓度、设备的维护管理等。其中悬浮物含量和浊度有一定的相关性，ｆｆ『『相对光强是出水水质和设备维护情况

出水异常（浊度为９

Ｎ１１ｊ．相对光强为７８９０％）

情况下，出水粪大肠菌群均在３５００个／Ｉ』以下。

在本试验条件下．紫外线照射剂量和水量成反比．而进水粪大肠菌群数随着水量的增加而增加，即进水粪大肠菌群数增多时紫外线剂量却同

步减少。这可能与污水处理厂二级处理采用的ＭＳＢＲ生物处理工艺有关，当处理水量增加时，污水停留时间减少，同时出水水量增加时会带有大量悬浮物，相比较小水量水质要差一些．粪大肠菌群指标也会较高。

２

的直接体现，当水质透光率低、设备维护不当时，相

对光强就低，反之亦然。

本试验通过长期的跟踪记录，得出在相同紫外线照射剂量条件下，进水粪大肠菌群数、Ｈ｛水浊度和相对光强对Ｈ｛水粪大肠菌群数的影响．如表３所示。

由表３可知，污水处理厂紫外线消毒单元进水粪大肠菌群数在７×ｌ（）。～３．５×１０６个／Ｉ．。在相同

紫外线照射剂量条件下，进水粪大肠菌群数、出水浊

度和相对光强对出水粪大肠菌群数存在影响。其中

３光复活对消毒效果的影响

紫外线消毒存在光复恬现象，因此经紫外线消

Ｈ｛水粪大肠菌群随着进水浓度的增大而增大，反之亦

然；出水粪大肠菌群随出水浊度的升高而增大．反之

１２８蛤￥ｍ水ｖｏｌ

３８

ＮｍＩ

２０１２

毒后细菌的光复活对消毒效果存在较大影响．而光

照强度直接影响到微生物复活程度，本试验以粪大

万方数据

肠菌群为指示微生物，研究了污水处理厂紫外线消毒单元出水的粪大肠菌群的复活情况。经过

５５

ｍＪ／ｃｍ２剂量的紫外线照射后，模拟水样在接受

不同光强条件下（室内自然光光源、日光灯光源）停留了１ｈ、３ｈ、６

ｈ、９ｈ后的粪大肠菌群数，如图２

所示。

１０５

罢１０。

蕤１０３

翟１０２

ｊ《Ｉ｝：－Ｉ＜ｌＯ

１

ｌ

３６

停留时间ｍ

图２不ｌ司停留时Ｉ司Ｆ的粪大肠菌复活情况

从图２可以看出，紫外线消毒后粪大肠菌群不管在室内自然光还是日光灯照射条件下都有复活现象，且不同的复活光强对粪大肠菌群的光复活情况影响明显。其中以日光灯为复活光源，在９ｈ时粪

大肠菌群数由４９０个／Ｌ增加到１６０００个／Ｉ。，复活

百分比为１．９６％，复活速率为１７２３个／（Ｌ ｈ）；在室内自然光条件下，９ｈ时粪大肠菌群数由４９０个／Ｌ增加到１３００个／Ｌ，复活百分比为０．０７４％，复活速率约为１００个／（Ｌ ｈ）。由此可见复活光强越强，接触复活光后粪大肠菌群的复活值、复活百分比、复活速率越大。这同Ｌａｍｏｎｔ、胡洪营［６］等

人的研究结果一致。原因在于光强越强，提供给受损粪大肠菌群用来光复活的能量越大，相应的光复活能力越强。因此，从出水水质监测角度讲，紫外消毒后的水样要注意避光保存和及时检测。

３运行成本分析

紫外线消毒单元主要运行费用包括电耗、灯管的更换、辅助设备维护等几部分。对紫外线消毒设备运行两个月的电耗进行分析可以知道，平均单位水量电耗０．１５ｋＷ ｈ／ｍ３，折合０．０１元／ｍ３，灯管

的使用寿命为１２

０００～１８

０００

ｈ／ｍ３，辅助设备维护

费用以灯管更换费用的４０％计。计算可知灯管更换和辅助设备维护平均单位水量费用为０．００８

６１

元。综上，紫外设备在功率１００％运行条件下，平均单位水量总运行费用为０．０１９４元／ｍ３。

万方数据

４结论

（１）通过对某污水处理厂的紫外线消毒单元的消毒效果分析发现，紫外线消毒设备运行良好，在出水水质正常，出水浊度＜５ＮＴＵ。紫外设备维护得当，相对光强＞８３％情况下，经紫外线消毒后粪大肠菌群数均＜１０４个／Ｉ。。当水量在７万ｍ３／ｄ以下，紫外线照射剂量＞５１ｍＪ／ｃｍ２时，出水粪大肠菌群数＜１０００个／Ｉ。。

（２）进水粪大肠菌群数、出水浊度和紫外线光强对出水粪大肠菌群数均存在影响，在紫外线剂量为３６ｍＪ／ｃｍ２左右时，紫外线光强和出水浊度比进水粪大肠菌群数浓度的影响更显著。

（３）粪大肠菌群具有明显光复活现象，且随复活光照强度的增加以及光照时间的延长，复活程度越大。

（４）紫外的运行成本为０．０１９４元／ｍ３，其中电耗为０．０１０７９元／ｄ，灯管更换和辅助设备维护费为０．００８６１元／ｍ３。

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收稿日期：２０１１—０７—０８修回日期：２０１１—１０—２３

给水排水Ｖ０１．３８

Ｎｏ．Ｉ２０１２

１２９

某污水处理厂紫外线消毒运行效果研究

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：

濮晨熹， 张金松， 安瑞， 曲志军， 吕伟

濮晨熹(广州大学土木工程学院,广州,510006)， 张金松,安瑞,曲志军,吕伟(深圳市水务(集团)有限公司,深圳,518031)

给水排水

Water & Wastewater Engineering2012,38(1)

本文链接：/Periodical_jsps201201030.aspx

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/xf54.html