【摘 要】以城市污水厂深度处理出水为原水进行紫外线消毒中试试验，研究了紫外线穿透率对城市污水厂再生水消毒的影响。结果表明：紫外线穿透率（UVT）是影响紫外线消毒效果的主要因素，照射时间为6.7秒时，当穿透率69.1%从上升到75.6%，出水总大肠菌群数从12个/L降低a到0；此外，COD是影响紫外线穿透率的主要因素。
【关键词】再生水；紫外消毒；紫外线穿透率；总大肠菌群
消毒是污水再生处理的最后一道工艺，也是保障污水再生利用公共卫生安全的最重要的一道屏障。目前应用在水处理当中的消毒方法主要有液氯消毒、二氧化氯消毒、臭氧消毒和紫外线消毒等，其中液氯消毒是应用最为广泛，技术也最为成熟的一种消毒方法，但是由于氯消毒容易产生三卤甲烷和卤乙酸等消毒副产物对人体健康十分不利，所以人们正在积极尝试寻求新的消毒工艺以取代液氯消毒。紫外线消毒由于其灭菌广谱性、有害消毒副产物少，运行安全可靠、投资少等优点，在污水和再生水消毒中的应用越来越广[1~2]。
欧美、以色列、澳大利亚及日本等许多国家都成功将紫外线消毒技术应用于再生水处理项目[3~4]。我国于上世纪60年代开始使用紫外线消毒技术，近年来已经较大规模的应用于污水消毒处理。天津大学的顾平等人[5]以天津纪庄子污水处理厂的深度处理出水为研究对象，进行了紫外线消毒试验，证明在当时的试验条件下，消毒后出水中细菌总数小于100个/ml，满足回用要求。
城市污水深度处理于二级处理的基础上增加混凝、沉淀与过滤等工艺，出水水质优于二级出水，此时进行污水再生利用效果更佳。本文以某污水处理厂深度处理出水为原水，进行再生水紫外线消毒中试试验研究，探讨紫外线穿透率对消毒效果的影响，为紫外线消毒技术在再生水消毒处理中的研究与应用提供参考依据。
1 材料与方法
1.1 试验装置
采用某公司提供的紫外线消毒器，内置单根低压高强紫外灯管，功率为102W，紫外线强度固定为25.845mw/cm2。该消毒器主要结构见图1（图中尺寸单位为mm）：
1.2 试验原水及水质
试验原水取自某污水净化中心，该中心再生水处理工艺流程见图2。取水点位于V型滤池出水井，试验期间，暂停前加氯系统，即紫外消毒的进水为二级出水+混凝+沉淀+过滤后的深度处理出水。对应的水质指标如下：细菌总数：103~105个/ml，总大肠菌群数：104~105个/L，COD：9.6~23.2 mg/L，紫外线穿透率（UVT）：69.1~75.8%，浊度：0.314~1.810NTU，色度：25~40度。
1.3 试验方法
未消毒的再生水经潜水泵提升，通过流量计，然后进入紫外线消毒器，经紫外线照射后的出水流入清水池。主要分析项目为总大肠菌群数、UVT、COD，方法见表1。
2 紫外线穿透率（UVT）对消毒效果的影响
紫外线穿透率反应了紫外线穿透被照射水层的情况，当紫外照射的水层厚度一定时，紫外线穿透率越低，到达最不利界面（即紫外消毒器内紫外线辐照最远处的界面）的紫外线强度越小，在照射时间一定时，从而使得最不利界面所接收到的紫外线剂量越小，导致位于此界面内的微生物受到紫外线的破坏程度越小，消毒效果越差。
图3所示为照射时间为6.7秒时，不同紫外线穿透率下出水中总大肠菌群数的变化情况。试验期间再生水紫外线穿透率为69.1~75.8%，随着紫外线穿透率的不断升高，出水总大肠菌群数不断降低，当穿透率从75.6%降低到69.1%时，出水总大肠菌群数从0个/L升高到12个/L，而达不到《再生水水质标准》（SL368—2006）和《城市污水再生利用—城市杂用水水质》（GB/T18920-2002）标准所要求的总大肠菌群不得超过3个/L。
紫外线穿透率反应了水体水质对紫外线照射的综合影响，有机物、浊度、色度、Fe3+和腐殖酸等都对紫外线穿透率有影响[6~8]。试验期间，研究了不同COD时再生水的紫外线穿透率情况，如图4所示。当COD为10.8mg/L时，紫外线穿透率为75.7%，随着COD的不断升高，紫外线穿透率不断降低，当COD上升到22.5mg/L时，紫外线穿透率降低到69.6%，说明COD是影响紫外线穿透率的主要因素。
据蒋绍阶等人[9]研究，在紫外光谱波长200～400nm范围，含共轭双键或苯环的有机物有明显的吸收或特征峰，含苯环的简单芳香族化合物的主要吸收波长在250～260 nm，多环芳烃吸收波长向紫外区长。水和废水中的一些有机物，如木质素、丹宁、腐殖质和各种芳香族有机化合物都是苯的衍生物，而且是天然水体和污水处理出水中的主体有机物(占DOC 的40～60 %)。从而导致再生水紫外线穿透率低。此时可以通过减小紫外线照射水层厚度或提高紫外光强度来提高消毒效果。
3 结论
（1）紫外线穿透率是影响消毒效果的主要因素，它综合反应了水体对消毒效果的影响，照射时间相同时，紫外线穿透率越低，到达微生物体的紫外线剂量就越低，消毒效果就越差。试验期间，当穿透率69.1%从上升到75.6%时，出水总大肠菌群数从12个/L降低到0个/L。
（2）再生水紫外线消毒时，COD是影响紫外线穿透率的主要因素，COD值越大，紫外线穿透率就越低，从而导致消毒效果越差。当水体穿透率低时，为使再生水紫外线消毒达到良好的效果，可以减小紫外线照射水层厚度或增加紫外光强度。
参考文献：
[1]Lazarova V, Savoye P, Janex M L, et al. Advanced wastewater disinfection technologies: state of the art and perspectives[J]. Water Science and Technology,1999, 40(4):203-213.
[2]Liberti L, Notarnicola M, Petruzzalli D. Advanced treatment for municipal wastewater reuse in agriculture. UV disinfection: parasite removal and by-product formation [J]. Desalination, 2002,152:315-324.
[3]张辰, 张欣, 吕东明, 等. 污水消毒标准及紫外线消毒技术应用[J]. 给水排水, 2003, 29(12) :1-3.
[4]徐莹.紫外线消毒技术在污水再生利用中的应用[J]. 给水排水动态. 2008, 4:12-13.
[5]顾平. 回用水紫外线消毒[J]. 城市环境与城市生态,1993,6 (3) :15 - 20.
[6]Loge F J, Emerick R W, Thompson D E, et al. Factors influencing ultraviolet disinfection performance part I: light penetration towastewater particles [J]. Water Environment Research, 1999, 71(3):377-381.
[7]Emerick R W, Loge F J, Thompson D E,et al. Factors influencing ultraviolet disinfection performance part II: association of coliform bacteria with wastewater particles [J]. Water Environment Research, 1999, 71(6):1178-1187.
[8]丁南瑚.影响紫外线消毒效果的因素探讨[J].净水技术, 1994,47(1):20-24.
[9]蒋绍阶, 刘宗源. UV254作为水处理中有机物控制指标的意义[J]. 重庆建筑大学学报, 2002,24(2):61-65.
论文作者:张林军
论文发表刊物:《低碳地产》2016年8月第16期
论文发表时间:2016/11/11
标签：紫外线论文; 穿透率论文; 污水论文; 效果论文; 水层论文; 有机物论文; 大肠菌群论文; 《低碳地产》2016年8月第16期论文;