紫外线消毒技术在污水再生中的应用实验仪器

紫外线消毒技术在污水再生中的应用

紫外线消毒技术在污水再生中的应用 2011： 导言紫外线消毒业在过去20年中取得了巨大的发展——特别是在欧洲、美国和东南亚。在这一时期，新紫外线技术的开发是产业投资满足市场需求的一个典型例子，这个例子表明市场需要一种有效、低成本且环保的消毒方式实现废水利用。在污水处理过程中，紫外线消毒的日处理量可达四百万立方米，证明了紫外线不再是一种“新兴”的技术，而是一种被工程师接受并广泛应用的技术，它可以保障人类健康，减轻环境压力。再生水的回用已有几十年的历史，且应用形式多种多样，在再生水的回用领域美国处于较为领先的地位。目前在南美、南欧、中东、澳大利亚和许多亚洲国家都存在严重缺水的问题，这也迫使他们在再生水回用方面加大投资。

新技术计算机流体力学模拟软件(CFD)的使用大大提高了紫外线设备生产商的生产力，同时使消毒的效果更加有保障。生产商通过他们的工具，一方面对紫外线反应器进行优化，另一方面大大降低了能源成本。另外，随着生产商对优化的紫外线反应器的研发与优化，他们够通过各种认证来证明他们的设计。随着中压灯在能效、灯管使用寿命、强度方面的不断改进，传统的紫外线消毒技术也将不断的被更新。目前石英镀膜技术已经将灯管的使用寿命延长到了12,000小时。焦点问题细菌和病菌的再生成为紫外线消毒技术的个焦点问题——微生物对由紫外线造成的DNA损坏有很强的修复能力，这就为它们的繁殖提供了条件。DNA修复可以在密闭（黑暗修复）的系统中进行，但在有阳光直射（光复活作用）的开放系统中进行更加剧烈。紫外线的剂量和灯管的类型对再生的程度有极大的影响，低压（单波长）紫外线灯比中压（中波长）灯更容易受光复活作用的影响（见参考文献第一条）。我们需要在接下来的五年中对光复合作用方面进行更广泛更深入的研究。大量的研究都针对紫外线消毒副产品展开，特别是对于最普通的水结构，比如氯、溴化物、硝酸盐、臭氧、自然有机物、铁。事实证明，一般的紫外线消毒剂量，不会生成消毒副产品。紫外线给废水利用市场带来的益处废水消毒再利用最普遍采用的方法是加氯消毒法。抛开加氯消毒法的失败的案例不谈，大量的消毒副产品以及近来事实证明对病原体失效等等，都在推动着氯消毒法向其他方法转变，比如紫外线就是其中一种，而且它不会产生任何的消毒副产品。密闭紫外线系统在管道里面更易安装，占地面积小，对现场操作极低。昼夜操作很简单，现场的工作人员只需对紫外线灯管和清洗环进行定时的更换，便可以保证日常操作和维护。根据美国国家水研究所(NWRI)颁布的条例，用于再生水回用的紫外线系统对于饮用水系统也同样有效，尽管饮用水系统要求更高的紫外线剂量。应用于饮用水制备的紫外线消毒系统，更加需要经过严格的认证，这也将成为饮用水评估的主要依据，光复活反应和黑暗修复也将成为关注点。再生水的利用再生水的潜在应用范围很广，农业灌溉最为常见，美国的加利福尼亚和佛罗里达，以及澳大利亚的许多洲在这方面都在快速发展。再生水还可应用于环境美化和娱乐设施的建设，还有高尔夫球场、公园、草坪灌溉等等。再生水还可以用来补充地下水，比如补充蓄水层的储藏量和帮助其恢复，或者防止盐水侵蚀到沿海的蓄水层等等。卫生间的冲洗，消防方面的应用，以及建筑工业和人工造雪，再生水的回用大大减轻了饮用水资源的负担。案例学习美国亚利桑那位于亚利桑那的Anthem的两个高尔夫球场正在使用经紫外线处理的废水进行灌溉。Anthem是一个历史不足十年的小镇，位于凤凰的北部，现有超过四万人。三台博生(Berson UV-techniek)中压管道式紫外线消毒系统，应用于再生水的消毒工艺。这样，不仅达到了州排放标准，还满足了小镇日益增长的水和废水处理需求。Anthem的技术人员Jeff Marlow 说，“废水通过三台博生(Berson UV-techniek)消毒系统进行处理，每天的合并流量有三百万加仑，与微孔过滤和硝化/反硝化作用联合工作。经过博生(Berson UV-techniek)消毒系统处理后,能够满足亚利桑那污染物排放排除系统许可项目的要求。”两个高尔夫球使用的是紫外线处理的再生水和河水的混合水，但是随着人口的增加，预计这两个球场很快将全部使用再生水进行灌溉。自动清洁装置使得石英套管免受结构影响，每一个紫外线反应器都配有紫外线强度感应器，以测量实际的紫外线剂量，并加以记录。还可以通过紫外线强度的监控系统，根据运行中的紫外线穿透率对紫外线现实剂量进行自动调节。澳大利亚维多利亚国际大都市，当地水政府通过替代循环水储存了一千六百万加仑（607兆升）饮用水。当地政府通过对在废水处理站的83%的水进行循环而实现了这一骄人目标。这些废水的用途为：68%—农业，环境净化—23%，城镇工业—8%，现场处理流程—1%。博生(Berson UV-techniek)消毒系统在日处理量和市场份额方面都占有着绝对的优势。结论紫外线工业经过十余年的发展，已经颇为成熟，并被世界上工程技术公司所应用。紫外线技术已经通过现场测试，并有大量的应用数据。技术和工程的不确定性已经大大减少，在未来二十年，紫外线将发展的更加迅猛。CFD在很大程度上拯救了传统的紫外线设计，并将成为今后设计的日常校准工具。再生水市场也正处于快速增长的阶段，很多国家的水资源紧张，加上人口的增加，将给水资源的短缺带来了更大的压力。限制污染排放，促进技术的发展将会在未来起到极为重要的作用。参考文献1. Hu J. Y., Chu, S. N., Quek, P. H., Feng, Y. Y., and Tan, X. L. (2005). Repair and regrowth of Escherichia coli after low- and medium-pressure ultraviolet disinfection. Water Science and Technology: Water Supply, Vol. 5, No. 5, 101-108.2. Oguma, K., Katayama, H., and Ohgaki, S. (2005). Spectral impact of inactivating light on photoreactivation of Escherichia coli. Journal of Environmental Engineering and Science, Suppl. 1: S1-S6.3. Zimmer, J. L. & Slawson, R. M. (2002). Potential repair of Escherichia coli DNA following exposure to UV radiation from both medium- and low-pressure UV sources used in drinking water treatment. Applied & Environmental Microbiology, Vol. 68, No. 7, 3293-3299.(end)

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