水处理紫外线消毒解析

目前国内的自来水消毒方式主要采用单一的氯消毒工艺。也有紫外线+氯的消毒方式，但并未得到普遍推广。

我国90.5％以上的水厂采用氯消毒，即便是在经济发达的美国，自来水厂也有88.5％采用氯消毒。氯消毒会产生具有致突变和致癌的三氯甲烷，至今已知的消毒副产物已经有500种以上，且还有很多的消毒副产物的毒性还未了解。在已知的具有毒性的氯消毒副产物中主要有卤乙酸（HAAs）和三卤甲烷等。氯消毒还有一个被经常忽视或忘记的问题就是它并不是对所有的病原体都很有效。自由氯对控制隐孢子虫、贾第鞭毛虫和鸟型分枝杆菌等病原体是无效或低效的。在使用单独氯消毒时，鸟型分枝杆菌普遍存在于给水系统中的生物膜，而且在高pH和低温的自然水体中对氯有很强的抵抗力。

随着我国原水水质的恶化和新的病原体的出现(如大家熟知的HIV病毒、SARS病毒和尼罗病毒等)，安全供水正面临挑战，传统的水厂处理工艺和路线已经不能完全满足我国现实条件下安全供水的需求。因此，现代和将来水消毒技术的要求是在不大量使用化学药剂或产生有害的消毒副产物的情况下能有效的去除现有和新的病原体以及可能出现或发现的未知病原体。这将促使人们放弃单一的自由氯消毒方式而采取其他更为安全的水消毒技术和理念。

目前，国际上组合式消毒工艺的主要方式有：紫外线+氯胺、紫外线+臭氧+氯胺、紫外线+氯和臭氧+氯胺等。这些组合式消毒方式的优点有：

（1）扩大微生物控制的覆盖面；

（2）减少化学药剂用量及副产物，同时保证管网的生物稳定性；

（3）在组合式中的某一单元出故障时，其他的单元还可以某种程度上保证的消毒效果。由于紫外线消毒经济性、占地面积小和对抗氯性强的“两虫”和鸟形分支杆菌抑制的效果好等优点。近几年来，发达国家的自来水组合式消毒工艺选择中大部分包括紫外线消毒单元。

在这里我们以紫外线+氯胺为例介绍组合式消毒工艺的工作原理。如前所述，氯消毒对隐孢子虫和鸟形分支杆菌的效果很差。但是，紫外线已经被证实对这些病原体有着很好的消毒效果。而游离氯对一些对紫外消毒有一定抵抗力的病原体的消毒效果或抑制作用很好。

这两种消毒方式结合可以对所有已知的病原体起到有效的控制作用。以紫外线为主消毒单元的组合式消毒工艺的紫外线消毒设计剂量一般为40 mJ/cm。这个剂量可以使对紫外线抵抗力较强的肝炎病毒和轮状病毒等病原体达到4个对数以上的灭活(即99.99%的去除)。因此，在紫外线做主消毒工艺时，加氯量在第一区前结束能保证管网中的以氯胺为主的余氯。从理论上来说，这部分的加氯量和余氯的比值可达到5：1。也就是说，如果水中的氨氮为0.2mg/L，在第一阶段的产生的余氯可达到1mg/L。在第二阶段继续加氯就会使余氯含量减少；到了第三阶段才能生成以自由氯为主的余氯。由此我们可以在用紫外线作为主消毒工艺时，加氯量只要控制在第一区形成以氯胺为主用来维持管网的生物稳定性。这样就大大地减少氯气的用量。

大量的研究证明用氯胺的消毒的方法会大量减少消毒副产物的种类和含量和一些嗅味化合物。以紫外线消毒技术为主的组合式消毒工艺在发达国家已被广泛认可和应用。国外几个典型的工程应用和在建的案例。其中美国纽约市Catskill & Delaware水厂即将建成，每日的设计处理规模为832万m3 /d。紫外消毒设备采用低压高强汞齐灯。在国内，天津经济技术开发区给水厂的三期工程（22万吨/天）设计也采用紫外线+氯消毒的组合式消毒工艺；南水北调的配套水厂设计方案也正在探索采用紫外线+氯的设计思路。