紫外線消毒技術在飲用水處理中的應用
來源：英國豪邁國際有限公司 閱讀：4015 更新時間：2008-06-04 14:17| 詳細信息 | |||||
| 項目名稱 | 紫外線消毒技術在飲用水處理中的應用 | ||||
| 建設地點 | 建設起始時間 | 建設結束時間 | |||
| 建設性質 | 新建 | 工程投資 | 廢水性質 | ||
| 處理規模 | 進水水質 | 出水水質 | |||
| 處理工藝 | 運行費用 | 承包范圍 | |||
工程說明
引言
一方面經濟飛速發展，人口密度的大幅增長，導致局部地區水源短缺；另一方面伴隨著經濟的迅猛增長，人們提高了的對生活品質的要求，這樣一來，飲用水安全成了人們關注的重要問題之一。為了保障飲水的安全問題，滿足人民不斷提高的生活需要，2007年7月1日衛生部和國家標準化管理委員會對原有的飲用水標準（《生活飲用水衛生標準》（GB5749－85））進行了修訂，聯合發布新的強制性國家《生活飲用水衛生標準》。新標準加強了對水質有機物、微生物和水質消毒等方面的要求。其中微生物學指標由兩項增至6項，增加了對藍氏賈第蟲、隱孢子蟲等易引起腹痛等腸道疾病、一般消毒方法很難全部殺死的微生物的檢測，特別對“兩蟲”有了明確的描述。可見消毒環節的重要性和確保飲水安全的重要性。
早在1910年，法國巴黎就已開始使用紫外線消毒器對飲用水進行消毒了，50年代以后紫外線消毒技術得到了空前的發展。從70年代末期開始，紫外線消毒技術被廣泛的應用于飲用水和市政污水的消毒工藝。常規的化學消毒劑會在消毒的同時在一定程度上產生有害的消毒副產物，而成熟的紫外線消毒技術的特點在于可以有效的滅活水中的有害微生物和病毒，并且不伴生消毒副產物，紫外線消毒產品在不斷進步的同時也逐漸得到國內設計師和終端用戶的青睞。
紫外線消毒技術原理
紫外線光譜是介于可視光和X射線之間的廣播，波長范圍在100nm與400nm之間。根據波長的不同，紫外線被人們定義為紫外線A、B、C和真空紫外線。紫外線C又被稱為短波紫外線，其波長范圍為200nm至280（315）nm，是對液體消毒最為有效的光波。紫外線主要是通過破壞微生物的遺傳物質，使之不能繼續分裂和復制，以達到消毒的目的。同時，紫外線還可以對微生物的細胞質和和細胞壁的產生一定的破壞作用。失去分裂和復制能力的微生物不會對人體都成威脅，得當的紫外線消毒技術和有效的紫外線劑量可以確保飲用水安全。每天，全世界范圍內有超過3000萬噸的飲用水是經過紫外線消毒處理的。
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圖一：紫外線光譜圖 |
對于隱孢子蟲的滅活
隱孢子蟲屬于原生動物，寄生于動物體中和人體中，可引起隱孢子蟲病。寄生于人體內部的微小隱孢子蟲，是機會治病原蟲，可以導致嚴重腹瀉的一種腹瀉病原，且具有感染性。在國外，由于隱孢子蟲而引起的大面積腹瀉癥狀和致死報道和對其的研究，是隱孢子蟲越來越受到全世界的關注。1984年隱孢子蟲病被證實可經水質傳播，英美歐等地區報道供水系統爆發隱孢子蟲病的問題。1987年在美國的佐治亞州，大約有1.3萬居民同時發生了腸炎癥狀，在自來水中找到了隱孢子蟲的囊卵，這是歷史上第一次隱孢子蟲病通過市政供水系統大規模爆發。1993年，美國威斯康星州的市政供水系統又一次被隱孢子蟲污染，40萬人同時腹瀉。1987年在國內也發現了人體隱孢子蟲病的病例，隨后其他一些省市也相繼報到了一些病例，在腹瀉患者中，隱孢子蟲的檢出率達13.3%。在發生疫情的引用水處理系統中，消毒工藝均采用氯化消毒法（包括氯氣、次氯酸鈉、二氧化氯和氯胺），經檢驗氯化消毒系統運行正常，并且保障足夠的余氯量和接觸時間。大量事實和研究表明，傳統的氯化消毒方法不能提供足夠的劑量，在隱孢子蟲侵入時不足以確保飲用水的供水安全。
紫外線消毒技術的不斷進步和紫外線消毒反應器的不斷完善，從1993年對隱孢子蟲90%除率，達到1999年99.99%的去除率。紫外線技術已被認可為適合殺滅隱孢子蟲 (Cryptosporidium) 和賈第鞭毛蟲 (Giardia) 消毒的技術，特別適用于地表水和其它易受感染水源。
紫外線消毒在飲用水系統中的應用
紫外線殺菌與化學消毒劑殺菌不同，屬于一種物理反應，紫外光子輻射導致的光化學反應來完成消毒任務，而不向水體內投加任何的化學藥劑。如果水體能不受到外來污染物影響，經中壓紫外線技術消毒后的水體可以一直確保消毒效果，有效避免復活反應發生。但是無論是飲用水或是污水，在消毒之后的都會在不同程度上再次被污染，比如管線內壁的污染物或是管線可能存在的滲漏點。因此建議將紫外線消毒工藝與其他一種化學方法相結合（組合工藝），將紫外線消毒系統置于過濾池和清水池之間，保證組合消毒工藝更加合理的同時，確保化學消毒劑與水有充分的接觸和反應時間。
歐洲一些國家比如荷蘭、德國、法國和北歐（芬蘭、丹麥、瑞典和挪威）等國家采用紫外線單一消毒工藝，可以確保供水安全性。主要由于供水管網相對較短，水源水質比較好，并采用高壓供水方式可以有效的避免管網的二次污染。而對于管網長，且相對老舊的供水管網，自來水廠則采用紫外線再加氯的組合消毒工藝，以保證自來水在市政管網內不受二次污染，例如美國、西班牙和意大利。為了有效避免光復活現象和確保有效的紫外線劑量，紫外線消毒系統也可以安裝在二次供水的水泵出口、貯水池、居住區高位水箱出水口或其它靠近用水點的管道上。
博生紫外線消毒系統的發展
博生BersonInLine+ 反應器，根據流體動力學原理計算、建模型設計而成，因此其消毒效率得到了充分優化。獨立的生物鑒定證實了，改進后的水力學設計能夠在消耗更少能源的同時達到更佳的消毒效果。該技術不僅削減了系統的初次投資成本，而且降低了運營成本。
獨立的微生物研究也表明，博生 (Berson) 中壓紫外線消毒系統所采用的管道式設計消除了光復活的可能。光復活是一種能使微生物（如大腸桿菌）修復其受損DNA的生物現象。低壓燈發出的紫外線，特別是在開放管道系統中，可能會發生光復活現象。
系統的紫外線感應器能確保消毒效率，通過對系統運行狀況監測的改造，從而提高系統的可靠性，同時降低了工廠校準的頻率。博生BersonInLine+ 的一大特點就是采用了博生 (Berson) 最新的 UVtronic 控制系統，該控制系統操作簡便并能記錄運行數據，以供存檔和分析。故障警告也能幫助操作人員分析運行問題。此外，此控制系統還能使博生 (Berson) 的技術人員在荷蘭總部對系統進行遠程的系統維修，從而將因維修造成的停產損失降到最少，并降低了維修成本。
該系統的自動清潔部分也得到了進一步的改善，在減少維護量的同時增加了運行的可靠性。對于附著污垢極厚的污水管道，可以采用化學輔助清潔，同時有助于清除石英管套和紫外線感應器探頭表面的頑垢。和博生 (Berson) 公司的所有閉管中壓紫外線消毒系統一樣，博生BersonInLine+ 系統緊湊的設計降低了對安裝空間的要求。
紫外線消毒系統是一個綜合的系統，可能受到很多因素的影響，這些影響可能導致系統設計的不合理，造成能量或資金的浪費，有甚者不能達到預期的消毒效果。因此，一套合理的與紫外線消毒系統相關的法規和標準的設定至關重要。在歐洲，只有擁有獨立第三方認證的紫外線消毒系統才允許在市場中銷售，特別是在嚴謹的德國，德國水氣技術協會針對紫外線消毒系統特別制定了一個名為德國DVGW的標準。只有擁有同類認證的技術和產品才才能確保設計的合理性和消毒效果的穩定性。博生BersonInLine+ 符合眾多嚴格的國際標準，包括德國 DVGW（德國水氣技術協會）標準，W294（部分 1，2 和 3）中有關飲用水的標準，以及美國 NWRI（國家水研究學會）為污水再利用制定的標準。
工程案例分享
荷蘭鹿特丹自來水廠
位于荷蘭西部的鹿特丹市擁有荷蘭現存最早的紫外線消毒系統，系統從1983年開始運行，至今每天仍然為當地居民供應5萬立方米的飲用水。系統采用單一紫外線消毒工藝，末端與活性炭相結合。整套系統由四臺小型反應器組合而成，每一個反應器均配有手動清洗裝置，防止消毒效果受到石英套管結垢的干擾。經過博生紫外線消毒系統處理的自來水廠，可以達到直飲水標準，為當地居民每天都在使用。
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圖二：荷蘭鹿特丹自來水廠紫外線消毒系統（1983） |
德國Essen自來水廠
位于德國中部的Essen自來水廠，日處理量20萬立方米。系統采用單一紫外線消毒工藝，整套系統由四臺大管徑反應器并聯組合而成，由于水源水質較高，整套設備沒有配套石英套管的清洗系統。經過博生紫外線消毒系統處理的自來水廠，可以達到直飲水標準，并滿足當地DVGW認證標準。
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圖三：德國Essen自來水廠紫外線消毒系統 |
法國巴黎自來水廠
法國首都的巴黎自來水廠，日處理量18萬立方米。系統采用單一紫外線消毒工藝，整套系統由五臺反應器并聯組合而成，水源水質硬度較高，整套設備配套自動清洗系統，石英套管的清洗系統，防止消毒效果受到石英套管結垢的干擾。經過博生紫外線消毒系統處理的自來水廠，可以達到直飲水標準。
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圖四：法國巴黎自來水廠紫外線消毒系統 |
小結
紫外線消毒技術開始逐漸的取代或半取代傳統的化學消毒方法，除了投資和運行成本上占優勢外，還有以下的特點：（1）屬于物理消毒方法，在確保消毒效果的同時，不伴生有毒有害的消毒副產物；（2）對于一些化學消毒方法無效的微生物，紫外線具有高效的殺菌效率；（3）占地面積小，系統結構緊湊，潛在風險小，確保操作人員安全。隨著人們生活水水平的進一步提高，健康意識的加強，紫外線消毒技術在飲用水中的應用會越來越普遍，這同時也能促進紫外線技術的進一步發展和產品的革新。
關于荷蘭博生紫外線技術有限公司
博生 (Berson - ) 是歐洲飲用水紫外線消毒系統和廢水消毒行業的領軍制造商，并于2007年在北京設立了辦事處。該公司是豪邁 (Halma p.l.c. - ) 旗下子公司之一，豪邁公司是國際環境技術、電子、安全市場的領軍企業，擁有 3000 多名員工，在世界各地擁有 40 多家子公司，生產危險探測和生命保護相關產品。這些公司正在能源、水源、建筑、環境保護和醫療保健等領域協助中國繁榮經濟的發展。豪邁公司是倫敦證劵交易所的上市公司。它在中國有制造工廠，并在上海和北京設立了總部代表處。
工程圖片
