污水消毒標準及紫外線消毒技術應用

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摘 要： 紫外線污水消毒技術在國外經過20多年的發展，已經成為成熟可靠、投資效益較高的綠色環保技術，在世界各地各類城市污水的消毒處理中得到日益廣泛的應用，成為替代傳統加氯消毒的主流工藝技術。為瞭解決今年非典型性肺炎疫情期間的消毒問題，國傢環境保護總局發佈的緊急通知中將紫外線消毒作為除加氯和臭氧外的另一種有效的消毒滅菌方法。結合紫外線消毒在國外的應用實例，介紹一些國內外的標準和紫外線消毒技術的應用情況。 關鍵詞： 紫外線 消毒　　2002年11月，某些國傢及地區爆發瞭非典型性肺炎，這一疫情的元兇--冠狀病毒的廣泛傳播和頑強存活的能力，使人們意識到消毒的重要性，尤其是污水處理廠的尾水消毒，成為防止疫情擴散的重要防線。 　　2003年5月4日，國傢環境保護總局要求城鎮污水處理廠出水應結合實際采取加氯或紫外線、臭氧等消毒滅菌處理，出水水質糞大腸菌群數小於10000個／L。由此可見污水處理廠尾水消毒的必要性和緊迫性。 　　為瞭保護人類的生命健康，保護好水環境，世界許多國傢和地區(北美、歐盟、日本、韓國、臺灣等)都要求對城市污水在排放前進行消毒處理。我國國傢環境保護總局和國傢質量監督檢驗檢疫總局於2002年12月24日頒佈的《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB l8918-2002)中首次將微生物指標列為基本控制指標，要求城市污水必須進行消毒處理，從而使污水處理標準的病理指標與國際接軌。　　我國的《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GBl8918-2002)將糞大腸菌群列為基本控制項目。該標準規定執行二級標準和一級B類標準的污水處理廠糞大腸菌群最高允許排放濃度不超過 10000個／L(即1000個／100 mL)，執行一級A類標準的不超過1000個／L(即100個／100 mL)。 　　部分國傢和地區所采取的標準歸納見表1。 3 紫外線污水消毒技術的歷史和現狀 　　給排水消毒方法可分為兩大類，即化學消毒法和物理消毒法。化學消毒法有加氯消毒和臭氧消毒等；物理消毒法有紫外線消毒等。化學消毒法一般都會產生消毒副產物，而紫外線消毒是唯一不會產生消毒副產物的方法，不會造成二次污染問題。表1 部分國傢和地區尾水消毒指標 國傢或地區 指標值*美國國傢環保局(EPA)200個／100mL 二級生化處理後的出水美國 加利福尼亞第22號條例總大腸菌群數非限制性使用的回用水 歐盟 2000個／100mL(Bathing Water Directives) 日本指針 總大腸菌群數1000個／mL水污染環境質量標準——二級標準，漁業一級標準 中國 (GBl8918—2002)10000個幾 1000個/L 10000個／L二級標準 一級標準A類 一級標準B類中國(GB8978—1996) 5000個／L1000個／L 500/L1000個/L傳染病、結核病醫院；二級標準 傳染病、結核病醫院；一級標準(DB31／199—1997)3000個／L黃浦江上遊水源保護區黃浦江上遊準水源保護區2000個／L再生水用作冷卻水(GBl8920——2002) 總大腸菌群數 3個/L 城市污水再生用作雜用水 中國城市污水再生利用 景觀環境用水水質 (GBl8921—2002) 10000個／L 2000個／L500個/L 不得檢出觀賞性景觀環境用水 河道、湖泊類 觀賞性景觀環境用水 水景類娛樂性景觀環境用水 河道、湖泊類 娛樂性景觀環境用水 水景類　　早在1878年人類就發現瞭太陽光中的紫外線具有殺菌消毒作用。1901年和1906年人類先後發明瞭水銀光弧這一人造紫外光源和傳遞紫外光性能較好的石英材質燈管，法國馬賽一傢自來水廠很快在1910年首次使用紫外線消毒工藝。人類對紫外線消毒技術在城市污水處理中的應用則始於20世紀60年代中葉，並於70年代到80年代初對紫外線消毒在城市污水處理中的應用進行瞭大量早期的研究，這主要是由於當時人們已認識到被廣泛使用的加氯消毒工藝中的餘氯對受納水體中的魚類等生物有毒，而且發現並確認瞭氯消毒等化學消毒方法會產生如三鹵甲烷(THMs)等致癌、致基因畸變的副產物。這些發現促使人類尋求一種更好的消毒方法。 　　加拿大安大略省水資源委員會於1965年和 1969年對紫外線消毒技術應用於城市污水處理以及對受納水體的影響進行瞭研究和評估(1)。其他加拿大研究人員對紫外線消毒的效果、技術可行性、影響效果的水質因素、對受納水體中魚類的影響、消毒副產物以及與加氯消毒技術經濟比較進行瞭大量先驅性的研究工作(2～7)。這些研究結果表明，紫外線污水消毒技術可行，可達到和加氯相同甚至更好的消毒效果，對受納水體中生物無毒副作用，不產生消毒副產物。以上研究為推動紫外線消毒在城市污水處理中的應用奠定瞭基礎。 　　1982年加拿大某公司發明瞭世界上第一套明渠式安裝的紫外線消毒系統2000，並引進瞭模塊化紫外線消毒系統概念，即紫外線系統可由若幹獨立的紫外燈模塊組成，且水流靠重力流動，不需要泵、管道以及閥門。系統維護可對單個模塊進行，且紫外燈模塊可輕易地從明渠中直接取出進行維護檢修，維護時系統無需停機，可繼續運行消毒，因而無需備用設備，如果需要對明渠進行清理也很方便。模塊化明渠式消毒裝置大大降低瞭紫外線污水消毒的成本並使得系統維護簡單方便。同時，當污水處理廠在擴建或改造時，隻需適當增加紫外燈模塊的數量，而無需添購整套系統，可以節省設備投資，使用起來非常靈活。這一發明得到瞭污水處理廠的歡迎，大大推動瞭紫外線消毒技術在城市污水消毒處理中的應用。目前在世界各地已經有3000多傢城市污水處理廠安裝使用瞭紫外線污水消毒系統，其中95％以上的系統采用瞭明渠式模塊化紫外線系統的創意。這些污水消毒系統規模小的每天處理幾千m3，大的每天處理上百萬m3。(8萬m3／d)、無錫新區污水處理廠(3萬m3／d)、蘇州新區第二污水處理廠(4萬m3／d)和上海龍華污水處理廠(10．5萬m3／d)等采用紫外線消毒系統。4 應用實例　　紫外線污水消毒技術如今已被廣泛應用於各類城市污水的消毒處理中，包括低質污水、常規二級生化處理後的污水、合流管道溢流廢水和再生水的消毒。低質污水的消毒，即隻經過一級處理或一級強化處理的污水，其特點是高TSS(50～150nag／L)和低紫外穿透率(5％～25％)，這類污水如果使用化學消毒工藝，將會產生大量的三致副產物。目前美國夏威夷沙島污水處理廠是世界上最大的采用紫外線對低質污水消毒的城市污水處理廠，處理規模為56萬m3／d，采用瞭明渠式中壓燈消毒系統。常規二級生化處理後的污水消毒，是紫外線污水消毒應用最為普遍的領域。這類污水TSS一般在10～30 mg／l 紫外穿透率在40％～70％。目前正在建造的美國 Valley Creek污水處理廠建成後可消毒227萬m3／dCreek污水處理廠采用瞭紫外線消毒技術每天可對136萬m3CSO污水進行消毒。該紫外線消毒系統是目前世界上最大的紫外線污水消毒系統，也采用瞭明渠式中壓燈消毒技術。再生水的消毒，是紫外線污水消毒的另一個重要應用范圍，也是污水消毒標準最為嚴格的。美國加州於90 年代初委托美國國傢水研究所(NWRl)、美國供水協會(AWWA)和加州戴維斯大學對紫外線消毒技術在廢水再生處理中的應用做瞭大量研究工作，並最早將紫外線污水消毒技術應用於再生水的消毒處理中。再生水表現為低濁度和高紫外穿透率，從美國的情況看，出水濁度按要求一般不得超過2NTU，紫外穿透率一般在65％～80％左右。對再生水進行紫外線消毒是出於對加氯消毒產生的三致副產物的擔心，同時化學消毒劑可對一些農作物產生傷害或可能影響植物的生長，而農業灌溉是加州污水再生利用的主要途徑。根據美國1998年的一項不完全統計，表明其12個州80傢城市污水處理廠采用瞭紫外線污水消毒技術處理再生水，總處理量約為260萬m3／d。目前世界上最大的使用紫外線消毒技術的再生水處理廠是加州Santa5 結語50％將會采用紫外線消毒，並成為取代傳統化學消毒方法的主流技術。 參考文獻4 K. HO， P. Bohm．UV disinfection of tertiary and secOndary effluents． Water Poll Res J Can，1984，16 5 K. W. A. HO．Application of Ultraviolet Disinfection in a Tertiary Wastewater Treatment Plant．Research Project #87 Ministry of the Environment (MOE)，1982 6 P. Bohm，K. Ho，J. Pagel．Application of UV desinfection Technology in OntahO Pollution Control Plant Effluents．Tech Transfer Confermce． Toronto, Oct. 1982 7 K. HO， P. Bohm．Evaluation of UV Light Disinfection Process in Richmond Hill WPCP．Research Project of the Ministry of the Environment (MOE)，1984 轉自－給水排水 Tags:禮品,souvenir,贈品,文具,紀念品,環保,環保袋批發,禮品訂造,筆,餐具,帆布袋,canvas bag,獎座,毛巾,水樽