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摘要：污水中含有大量的细菌和病毒，在污水处理过程中，对污水中的细菌和病毒的消减是污水处理工作的重要部分。紫外线消毒系统因其无污染、消毒高效、可持续大水量消毒、安全可靠的特点在污水处理中得到大量的运用，通过实验探讨了紫外线消毒的效果。
关键词：紫外线消毒污水处理
中图分类号：[TU992.3] 文献标识码： A 文章编号：
污水中含有大量的有毒、有害物质，包括许多有毒、致病的细菌和病毒。随着生活水平的完善和提高，人们对环境的要求也逐步提高，有效降低污水中细菌和病毒是污水处理的一项重要环节，紫外线消毒技术在降低和减少污水中细菌和病毒处理过程中得到大量的应用。紫外线消毒技术是通过输一定波长的紫外线来破坏细菌等微生物细胞相关分子结构，从而达到消毒杀菌的目的。同时紫外线消毒技术在污水处理中的应用，相比于传统的加氯消毒，具有污染小.成本低和操作便捷等特点与优势，更符合于当今社会和人们的生活.生产的需求。
一．紫外线消毒的原理
紫外线是介于可视光线和X射线之间的电磁波频谱，是一种肉眼看不见的光波，波长范围为100-400nm(纳米)存在于光谱紫外线端的外侧，故称之为紫外线，依据不同的波长范围，一般被割分为A、B、C三种波段，紫外线c：200- 280nm 紫外线b：280- 315nm 紫外线a：315- 400nm。其中的C波段紫外线波长在240－260nm之间，为最有效的杀菌波段，波段中之波长最强点是253.7nm。
紫外线消毒作用是紫外线通过刺穿细胞膜，微生物体内的脱氧核糖核酸吸收紫外光线来完成，紫外光主要是被中枢脱氧核糖核酸的核糖和磷酸盐以及核酸中的腺嘌呤，鸟嘌呤，胞核嘧啶和胸腺嘧啶（核糖核酸中的尿嘧啶）所吸收。在吸收紫外线辐射以后，胸腺嘧啶二聚物是最为常见的产物。这种产物是由两个相邻的胸腺嘧啶分子结合而形成的。紫外线杀菌的原理就是在于，这些二聚物和另外一些光化产品可以阻止脱氧核糖核酸的复制和再繁殖，因此阻止细胞再生，从而达到灭菌的效果。这种消毒系统的规模取决于紫外线的强度(照射器的强度和功率)和接触时间(水、液体、或空气暴露在紫外线下的时间长短)。
二 .紫外线消毒的工作参数
1 . 紫外线剂量
正如紫外线对微生物体内不同组成部分有不同的作用一样，紫外线也对不同种类的微生物有着不同的效力。这是由于不同种类的微生物对紫外线有着不同的敏感度。比如，一个细菌就要比一个霉菌或海藻对紫外线敏感度高。这个敏感度通常被称为D10值，它表示的是微生物量被降低到90％时所需要的紫外线剂量。
紫外线剂量是由紫外线灯的能量和在反应器内的停留时间所决定的。其中，灯的能量被定义为紫外线强度（mW/cm），这个紫外线强度的高低是根据紫外线灯的原始紫外线强度和当灯被置于一定距离外的紫外线强度大小而计算的。在实际应用中，水中能够吸收紫外线的物质的多少会对紫外线强度产生很大的影响。另外，待处理水水量的大小和流速同时决定着它将在反应器中的停留时间的长短。
2.紫外线穿透率
穿透率是待处理水对紫外线吸收程度的一个指示参数，它是待处理水中所有吸收紫外线的物质的总量，例如悬浮有机物和矿物质（铁和镁，分别于溶解和非溶解状态）。当待处理水的穿透率和反应器内的紫外线强度均为已知时，反应器的体积就可以被计算出来。再根据反应器的体积，来计算紫外线剂量。
3.待处理水的温度
低压紫外线灯:低压紫外线灯的表面温度相对而言较低，但是它受到待处理水水温的影响。对于低压紫外线灯而言，最佳水温是20摄氏度，当水温低于或者高于20摄氏度时会导致紫外线辐射输出量的降低。
中压紫外线灯：虽然中压紫外线灯管表面有较高的温度，但正是由于此原因它不易受到周围水温的影响，中压紫外线灯可以在零下20摄氏度和零上80摄氏度范围之间有效工作。
三．影响紫外线消毒效果的因素
1.紫外线C波段选择：紫外线消毒的最有效范围是UV-C，选择波长200-280nm的紫外线正好与微生物失活的频谱曲线相重合，能够有效杀灭细菌和病毒。
2.紫外线的剂量：紫外线剂量不够可能只是对微生物的DNA造成伤害，而不是致命的破坏，这些受伤的微生物会逐渐自愈复活。进入水中的紫外线剂量与紫外线灯的功率、紫外线灯石英套管的洁净程度、污水的透光率相关。为使污水得到充分的消毒，须综合考虑以上因素，调整紫外线剂量合适。
3.污水水流状态：接触消毒槽的水流是紊流状态可以使水流充分接近紫外灯，紫外线能够充分照射到微生物上，从而达到较好的消毒效果。
四．紫外线消毒的优点
1.无残留污染：在消毒过程中，不添加任何化学物质，不会在水体中产生或残留有毒物质，因此不产生二次污染。
2. 消毒速度快、效率高：细菌、病毒等病原微生物暴露在C波段紫外光下，仅几秒内产生的物理化学反应就能使其DNA受到破坏，达到消毒灭菌的目的。
3.消毒设施占地面积小：紫外线消毒系统结构紧凑，设备安装维修简单，潜在风险小，可以实现自动控制，确保操作人员安全。
五．紫外线消毒系统在实践中的运用
深圳市南方水务有限公司其所属的横岗（二期）污水处理厂（日处理量10万立方米/天）、埔地吓污水处理厂（日处理量5万立方米/天）、鹅公岭污水处理厂（日处理量5万立方米/天）的处理工艺在进水污水进行生化处理后，其尾水均采用紫外线消毒灭菌后形成最终出水排放，其基本工艺流程为
污水进水→格栅→沉砂池→生化处理池→二沉池→紫外线消毒池→排放或三级深度处理
以上3个污水厂采用的紫外线消毒系统为TROJAN3000+消毒系统，系统采用高能效的低压高强紫外灯，能够使系统可根据流量及进水水质的变化而实时自动调节紫外灯的输出能量。設备主要包括紫外灯模块组、系统控制中心、配电中心、液压系统中心、自动清洗系统、低水位探测及水位控制系统等。
实验检测（粪大肠菌群项目检测）：
采样点的选择：进水点取格栅前进水，出水点取紫外线消毒池消毒后的出水
2.采样频率：每周检测一次，使用方法为多管发酵法(国家环境保护总局《水和废水监测分析方法》)
3.检测结果如下表：
深圳市南方水务有限公司污水厂粪大肠菌群指标紫外线消毒对比表
由以上检测数据表明，污水厂的进水经过生化处理之后经过紫外线消毒灭菌处理，其粪大肠菌群指标数据可以大大的减少和降低，同时通过调整紫外线消毒的照射剂量和强度使其消毒灭菌效果能够得到改善，达到国家GB18918-2002的污水排放标准，使水体环境得到良好的提升。
六．结论
紫外线消毒系统在污水处理中现在得到广泛的应用，其无二次污染、消毒灭菌效率高、安装占地面积小、运行管理安全简单的特点使其在污水处理中逐步取代或半取代化学消毒方法。同时，随着紫外线消毒技术的不断完善，通过紫外线消毒处理的污水，其细菌指标能够得到大幅降低和减少，能够达到国家排放标准。
参考文献：
1．《污废水处理设施运行管理》 国家环境保护总局科技标准司编
2．《净水厂、污水厂工艺与设备手册》化学工业出版社杭世珺张大群编
3．《污水处理技术》中国建筑工业出版社李健等编
4．《城镇污水处理及再生利用工艺分析与评价》中国建筑工业出版社 陈珺等编
5．《紫外线光源及其应用》 轻工业出版社石中玉等
关键词：紫外线消毒污水处理
中图分类号：[TU992.3] 文献标识码： A 文章编号：
污水中含有大量的有毒、有害物质，包括许多有毒、致病的细菌和病毒。随着生活水平的完善和提高，人们对环境的要求也逐步提高，有效降低污水中细菌和病毒是污水处理的一项重要环节，紫外线消毒技术在降低和减少污水中细菌和病毒处理过程中得到大量的应用。紫外线消毒技术是通过输一定波长的紫外线来破坏细菌等微生物细胞相关分子结构，从而达到消毒杀菌的目的。同时紫外线消毒技术在污水处理中的应用，相比于传统的加氯消毒，具有污染小.成本低和操作便捷等特点与优势，更符合于当今社会和人们的生活.生产的需求。
一．紫外线消毒的原理
紫外线是介于可视光线和X射线之间的电磁波频谱，是一种肉眼看不见的光波，波长范围为100-400nm(纳米)存在于光谱紫外线端的外侧，故称之为紫外线，依据不同的波长范围，一般被割分为A、B、C三种波段，紫外线c：200- 280nm 紫外线b：280- 315nm 紫外线a：315- 400nm。其中的C波段紫外线波长在240－260nm之间，为最有效的杀菌波段，波段中之波长最强点是253.7nm。
紫外线消毒作用是紫外线通过刺穿细胞膜，微生物体内的脱氧核糖核酸吸收紫外光线来完成，紫外光主要是被中枢脱氧核糖核酸的核糖和磷酸盐以及核酸中的腺嘌呤，鸟嘌呤，胞核嘧啶和胸腺嘧啶（核糖核酸中的尿嘧啶）所吸收。在吸收紫外线辐射以后，胸腺嘧啶二聚物是最为常见的产物。这种产物是由两个相邻的胸腺嘧啶分子结合而形成的。紫外线杀菌的原理就是在于，这些二聚物和另外一些光化产品可以阻止脱氧核糖核酸的复制和再繁殖，因此阻止细胞再生，从而达到灭菌的效果。这种消毒系统的规模取决于紫外线的强度(照射器的强度和功率)和接触时间(水、液体、或空气暴露在紫外线下的时间长短)。
二 .紫外线消毒的工作参数
1 . 紫外线剂量
正如紫外线对微生物体内不同组成部分有不同的作用一样，紫外线也对不同种类的微生物有着不同的效力。这是由于不同种类的微生物对紫外线有着不同的敏感度。比如，一个细菌就要比一个霉菌或海藻对紫外线敏感度高。这个敏感度通常被称为D10值，它表示的是微生物量被降低到90％时所需要的紫外线剂量。
紫外线剂量是由紫外线灯的能量和在反应器内的停留时间所决定的。其中，灯的能量被定义为紫外线强度（mW/cm），这个紫外线强度的高低是根据紫外线灯的原始紫外线强度和当灯被置于一定距离外的紫外线强度大小而计算的。在实际应用中，水中能够吸收紫外线的物质的多少会对紫外线强度产生很大的影响。另外，待处理水水量的大小和流速同时决定着它将在反应器中的停留时间的长短。
2.紫外线穿透率
穿透率是待处理水对紫外线吸收程度的一个指示参数，它是待处理水中所有吸收紫外线的物质的总量，例如悬浮有机物和矿物质（铁和镁，分别于溶解和非溶解状态）。当待处理水的穿透率和反应器内的紫外线强度均为已知时，反应器的体积就可以被计算出来。再根据反应器的体积，来计算紫外线剂量。
3.待处理水的温度
低压紫外线灯:低压紫外线灯的表面温度相对而言较低，但是它受到待处理水水温的影响。对于低压紫外线灯而言，最佳水温是20摄氏度，当水温低于或者高于20摄氏度时会导致紫外线辐射输出量的降低。
中压紫外线灯：虽然中压紫外线灯管表面有较高的温度，但正是由于此原因它不易受到周围水温的影响，中压紫外线灯可以在零下20摄氏度和零上80摄氏度范围之间有效工作。
三．影响紫外线消毒效果的因素
1.紫外线C波段选择：紫外线消毒的最有效范围是UV-C，选择波长200-280nm的紫外线正好与微生物失活的频谱曲线相重合，能够有效杀灭细菌和病毒。
2.紫外线的剂量：紫外线剂量不够可能只是对微生物的DNA造成伤害，而不是致命的破坏，这些受伤的微生物会逐渐自愈复活。进入水中的紫外线剂量与紫外线灯的功率、紫外线灯石英套管的洁净程度、污水的透光率相关。为使污水得到充分的消毒，须综合考虑以上因素，调整紫外线剂量合适。
3.污水水流状态：接触消毒槽的水流是紊流状态可以使水流充分接近紫外灯，紫外线能够充分照射到微生物上，从而达到较好的消毒效果。
四．紫外线消毒的优点
1.无残留污染：在消毒过程中，不添加任何化学物质，不会在水体中产生或残留有毒物质，因此不产生二次污染。
2. 消毒速度快、效率高：细菌、病毒等病原微生物暴露在C波段紫外光下，仅几秒内产生的物理化学反应就能使其DNA受到破坏，达到消毒灭菌的目的。
3.消毒设施占地面积小：紫外线消毒系统结构紧凑，设备安装维修简单，潜在风险小，可以实现自动控制，确保操作人员安全。
五．紫外线消毒系统在实践中的运用
深圳市南方水务有限公司其所属的横岗（二期）污水处理厂（日处理量10万立方米/天）、埔地吓污水处理厂（日处理量5万立方米/天）、鹅公岭污水处理厂（日处理量5万立方米/天）的处理工艺在进水污水进行生化处理后，其尾水均采用紫外线消毒灭菌后形成最终出水排放，其基本工艺流程为
污水进水→格栅→沉砂池→生化处理池→二沉池→紫外线消毒池→排放或三级深度处理
以上3个污水厂采用的紫外线消毒系统为TROJAN3000+消毒系统，系统采用高能效的低压高强紫外灯，能够使系统可根据流量及进水水质的变化而实时自动调节紫外灯的输出能量。設备主要包括紫外灯模块组、系统控制中心、配电中心、液压系统中心、自动清洗系统、低水位探测及水位控制系统等。
实验检测（粪大肠菌群项目检测）：
采样点的选择：进水点取格栅前进水，出水点取紫外线消毒池消毒后的出水
2.采样频率：每周检测一次，使用方法为多管发酵法(国家环境保护总局《水和废水监测分析方法》)
3.检测结果如下表：
深圳市南方水务有限公司污水厂粪大肠菌群指标紫外线消毒对比表
由以上检测数据表明，污水厂的进水经过生化处理之后经过紫外线消毒灭菌处理，其粪大肠菌群指标数据可以大大的减少和降低，同时通过调整紫外线消毒的照射剂量和强度使其消毒灭菌效果能够得到改善，达到国家GB18918-2002的污水排放标准，使水体环境得到良好的提升。
六．结论
紫外线消毒系统在污水处理中现在得到广泛的应用，其无二次污染、消毒灭菌效率高、安装占地面积小、运行管理安全简单的特点使其在污水处理中逐步取代或半取代化学消毒方法。同时，随着紫外线消毒技术的不断完善，通过紫外线消毒处理的污水，其细菌指标能够得到大幅降低和减少，能够达到国家排放标准。
参考文献：
1．《污废水处理设施运行管理》 国家环境保护总局科技标准司编
2．《净水厂、污水厂工艺与设备手册》化学工业出版社杭世珺张大群编
3．《污水处理技术》中国建筑工业出版社李健等编
4．《城镇污水处理及再生利用工艺分析与评价》中国建筑工业出版社 陈珺等编
5．《紫外线光源及其应用》 轻工业出版社石中玉等