工艺技术 实战：紫外线及臭氧消毒那些事！

消毒在污水处理中是必不可少的步骤，紫外线及臭氧消毒因其特性在消毒领域的应用比例越来越多，本文对紫外线及臭氧消毒的介绍全部基于现场实际状况，本文照片均为现场实拍，表格为实际数据总结，未经允许禁止采用！


一、紫外线消毒

紫外线是波长为100-380nm的电磁波，其中具有消毒能力的是波长为200-280nm。病原微生物吸收波长为200-280nm间的紫外线能量后，其遗传物质（核酸）发生突变导致细胞不再分裂繁殖，达到消毒杀菌的目的。照射池一般采用明渠,污水层深度一般在0.65～1m之间,紫外光光源由若干独立的紫外灯模块组成的系统发出,紫外灯模块浸入污水层中;水流靠重力流动通过照射区域,如图1所示：




紫外线消毒广泛的运用于我国大中小污水处理厂中，但由于紫外光须照透污水层才能起消毒作用,污水中的悬浮物、浊度等会干扰紫外光的传播,影响消毒效果,故紫外线消毒一般用于常规二级生化处理后的污水以及再生水的消毒中，常规二级生化处理后的污水消毒,是紫外线消毒应用最为普遍的领域,这类污水TSS一般在10～30mg/L、紫外穿透率在40%～70%，而用于再生水的消毒,由于再生水表现为低浊度和高紫外穿透率,采用紫外线消毒效果更明显。

紫外线消毒相对氯类消毒有构筑物及设备占地面积小、几乎不产生消毒副产物的优点，但值得注意的是，细菌受到致死量的紫外线照射后，3小时内若再以可见光照射，则部分细菌又能恢复其活力，这种现象称为光复活作用。光复活修复(Photoreactivation Repair)作用是一种高度专一的DNA直接修复(Direct Repair)过程，所以不少需要达到目前一级A及以上标准的污水处理厂多采用氯消毒的手段。

由于紫外线消毒没有持续消毒效果，因此在给水上运用远不如污水的应用广，给水上运用紫外线消毒需要和氯类消毒相配合。在我国爆发的新冠病毒期间，不少大型污水处理厂采用紫外+次钠的联合消毒方式取得了良好效果，例如南宁市的处理规模72万吨/日的江南污水处理厂。




二、臭氧消毒

臭氧消毒在给水的深度处理中运用十分广泛，在污水处理中也有一定的运用，与给水处理不同的是，污水采用臭氧主要是利用臭氧的强氧化性对污水进行脱色处理为主，而给水采用臭氧主要目的是提高和改善水的感官特性，使得难降解的高分子有机物得到氧化降解及杀灭水中的病毒、细菌与致病的微生物。污水二级出水致色的有机物的特征结垢是带双键的芳香烃，代表物是腐殖酸和富里酸。臭氧通过与含有不饱和的官能团的有机物反应，破坏不饱和双键使水褪色，这是臭氧的主要作用，但是需要了解的是，臭氧由于其强氧化性及不稳定性，所以臭氧不像氯类消毒剂那样对病原体有持续抑制作用，在给水上必须与氯类消毒剂联合使用，起到持续消毒的作用。

臭氧可去除的部分污染物如表1所示：



臭氧的制备主要采用电晕放电法，气源主要有空气、氧气及制氧机供氧几种，大型臭氧制备基本采用氧气法，几种制备方法比较如表2所示：




臭氧制备后尾气需要进行分解，主要有活性炭吸附分解法、电加热分解法和催化剂接触催化分解法几种，我国较多采用的是催化剂接触催化分解法，所使用的催化剂是一种黑色颗粒状物质，粒径约3mm左右，其基本组成为CuO和MnO2的二元催化剂。值得一提的是，臭氧的安全要求是除氯气消毒外要求最高的一种。臭氧主要基本组成如图3、4所示：







三、紫外线和臭氧运用过程过需要注意的问题

1、紫外线

紫外线设备虽然较加氯类设备要昂贵，但其土建费及占地面积较其他消毒方式要少很多，所以建设总投资实际上要少很多，一般建设费用为6-8万元/万吨污水（含土建费用）。紫外线消毒在使用过程中遇到最多就是维护问题，一般情况下紫外设备都具备自动清洗功能，周期约7天，但仍然建议每月进行一次清洗维护，并检查紫外管的状态，遇到光管烧毁或者其它故障应及时排出，当遇到粪大肠杆菌持续上升的时候也应着重检查紫外线消毒设备，紫外消毒管作为一种耗材，不同厂家价格不同，但价格均不便宜，所以维护费用较高也是紫外消毒的一个缺点。

紫外线与氯类消毒剂连用可以获得更好的消毒效果，即使是在接触时间不满足规范要求的情况下也会取得一定效果，下表是疫情期间某厂紫外线与次钠连用的消毒效果，接触时间仅为5分钟左右。




未采用次钠消毒仅采用紫外消毒：




所以可以说，紫外消毒和氯消毒一起使用效果还是不错的。

2、臭氧消毒

臭氧消毒系统，一般均具备自动控制程度较高，上位机均可实时监控臭氧各系统的状态，一般由液氧和臭氧制备两部分监控组成。

液氧监控一般监控液压存储罐的压力、存量、管道是否密封等数据，而臭氧发生阶段主要监控冷却水循环情况、发生器供电单元情况、尾气破坏等等。