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紫外线消毒装置的技术要求

2010/11/18 来源:中华人民共和国环境保护部
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导读
(1)工作条件:水温对紫外功率的输出有影响,标准中的水温是紫外线的理想输出温度,若水温超出这一范围,设计时应加以考虑。 (2)使用条件:水的紫外线透射率直接影响反应器里的紫外线强度分布,影响反应器的消毒能力,因此对不同用途的水体的消毒对紫外线透射率要有不同最低限制,如果紫

 

>(1)工作条件:水温对紫外功率的输出有影响,标准中的水温是紫外线的理想输出温度,若水温超出这一范围,设计时应加以考虑。
>>> (2)使用条件:水的紫外线透射率直接影响反应器里的紫外线强度分布,影响反应器的消毒能力,因此对不同用途的水体的消毒对紫外线透射率要有不同最低限制,如果紫外线透射率太低就应对消毒反应器进行专门的特殊设计。此外,水中的SS也影响杀菌效果,对于SS过高的水体应先进行处理,使其达到要求后才能用紫外线进行消毒。
>>> (3)消毒装置:紫外线消毒装置就其型式来说分为压力管道式和明渠式。压力管道式用于管道内水体消毒,反应器应有密封的腔体并能耐受一定的压力;明渠式用于水渠内的水体消毒,一般将若干支紫外灯安装在一个支架上,称为紫外灯排架,一条消毒渠里安放若干个排架,加之镇流器、控制和电源系统等就组成了明渠式紫外线消毒装置。
>>> (4)生物验证剂量:由于每个厂家设计的紫外线消毒装置(包括明渠式和压力管道式)的结构不同,尽管使用相同的灯管数和功率,但能够达到的紫外消毒剂量和效果也可能不尽相同。因此,衡量一个紫外线消毒装置效果的重要指标,是该消毒装置的紫外线生物验证剂量。每个厂家的紫外消毒装置都应具有一个经有资质的第三方认证的紫外线生物验证剂量。
>>> (5)紫外灯输出功率、寿命、老化系数及生物验证剂量的测定:现阶段在紫外消毒设备的竞标中,许多竞标企业拿出了各种各样的无法确认的国外第三方的验证报告,使得各种灯管数目均可满足剂量要求。实际上,这些紫外灯数量比国外同样水质、同样流量的城市污水厂紫外消毒时所采用的紫外灯数明显偏少。这种无序的做法有可能对我国新兴的紫外消毒市场造成危害。为了保证紫外线消毒产品的健康发展,鉴于现实状况和法律上的要求,检验各厂家消毒装置效果的重要参数,应由我国有资质、有能力的检验机构测定完成。
>>> (6)污水消毒要求:国内大多数经过二级生化处理的污水,粪大肠菌数不超过107个/L,去除率分别为99.9%和99.99%就可达到一级B和一级A的排放标准,但原菌数超过107个/L时,去除率的要求就要相应提高。
>>> (7)紫外灯紫外输出功率:以各种汞化合物为基础发光材料的紫外灯管,其理论紫外输出效率≤42%,商业低压普通汞灯的紫外输出效率约为38%-40%,商业低压高强汞合金灯的紫外输出效率约为35%-38%。
>>> (8)紫外灯寿命:国外一些厂家生产的低压汞灯的寿命一般在8000~10000h,我国好的厂家生产的低压汞灯的寿命基本也能达到这一水平;至于低压高强灯多用汞合金(汞齐)代替液态汞,厂家一般标称寿命为8000~12000h;中压灯的标称寿命则为3000~5000h。我们鼓励使用长寿命汞灯,但紫外消毒设备的用户可根据性价比合理选用产品。
>>> (9)套管结垢系数:套管在污水中使用一段时间后会结垢,影响紫外线透过。在实际使用中,由于复杂的水力学因素的影响,套管上的结垢程度很不均匀,一些企业提供的随机测试若干点的方法不够科学,可能造成较大误差。套管的结垢主要靠清洗的方法加以解决,这在设备的使用中应明确套管的清洗的方法和频度,另外在设备的设计中应把结垢因子和灯管的老化因子一起考虑,以对设备不利的工作状态加以设计。
>>> (10)设备的结构要求:紫外线消毒设备的功用是进行水体消毒,对它的基本结构的要求是看设备能否有效地实现这一目的,不对结构的型式做过多的不必要的限制。提高设备的自动化运行程度是我们所提倡的,但也应客观地看到,在目前的技术情况下一些自动化的运行还存在着不足。如:对紫外灯套管结垢的自动化清洗,其效果就不如手工清洗,而套管结垢对紫外线的输出有较大的影响;又如线紫外线剂量检测,由于水质的变化、玻管表面结垢和探头的灵敏度随时间而变化等影响探头对真实紫外线强度探测以及不可能对设备中每支紫外灯都安装一个探头等因素都最终影响探测到的紫外线剂量的准确性。所以这些自动化的组件在紫外线消毒设备中被选用具有一定的积极意义,但作为强制性必备部件则不宜。
>>> (11)应用范围:紫外线消毒在净水、污水和再生水以及工业废水等领域都有广泛的应用前景,因此制定出紫外线消毒装置对不同水体消毒的剂量标准是有意义的。
>>> (12)紫外消毒剂量:水消毒的目的是降低有害微生物的数量至一个安全值。从水对人体的安全考虑主要是指水中致病微生物的数量,在我国现阶段又常以大肠菌作为致病微生物的指标菌,而一些工业用水常用腐生菌或一些特殊微生物作为指标菌,因此杀灭这些微生物就成为评价消毒效果好坏的关键。紫外线作用于大肠菌,当剂量到达10mJ/cm2时,通常可99.9%~99.99%的去除率,这种效果对于城镇污水来说已基本能满足消毒要求,因此综合考虑消毒效果和消毒大量城镇污水所需的投资成本和运行费用,适当增加安全系数,如一级A排放标准剂量定在20mJ/cm2,一级B和二级排放标准剂量定在15mJ/cm2是可行的。对于医院等高风险、排放量少的污水,应增加消毒的紫外线剂量,其运行费用也是能承受的。紫外线用于净水的消毒,现阶段把剂量定在40mJ/cm2是合适的。紫外线用于净水消毒的另一个优势在于对原生动物的失活效果上,如自来水中的胞囊虫(Cryptosporidium )和贾第鞭毛虫(Giardia )可导致人体疾病,用传统的氯的消毒办法无法达到好的效果,长期以来我国的自来水的控制指标未将“两虫”列入其中,而紫外线对“两虫”却有好的失活效果。一些研究表明,紫外线剂量10mJ/cm2时可使胞囊虫和贾第鞭毛虫的失活率达99.9%左右,因此用紫外线控制“两虫”对净水的污染能起到良好的作用。 对于污水再生水的利用,在国家相关标准中规定的微生物指标基本与净水相同,因此紫外线消毒剂量不应低于净水消毒剂量,考虑到再生水的水质不及净水,有必要适当提高再生水消毒的紫外线剂量。
>>> (13)紫外线生物验证剂量的测试:剂量的试验测试是在设计前要做的一项工作,试验的模拟条件要和实际情况相当,即:试验用水的紫外线透射率与实际应用的水质想当,用于试验的模拟设备的结构(主要指紫外灯的排布间距)应与实际设备一致,这样的试验结果才能作为设计的参考。生物验证剂量的测试应提供一套可操作的方法。目前GB/T 19837-2005的测试方法写得不够详实,一般人无法按其提供的方法操作。另外GB/T 19837-2005中有关剂量测试方法的内容也存在较大错误,主要表现在①“紫外线有效剂量曲线图”把有效剂量曲线与平均剂量曲线画在同一幅图上是不合适的。平均剂量曲线应由“紫外线平均剂量测试方法”测试得到,单独画在“剂量-响应曲线图”上;②“有效剂量”应从生物验证剂量测试得到,而不是GB/T 19837-2005中多次提到的由平均剂量计算得到。因此更为明确地提供生物验证剂量检测方法是有必要的。
>>> (14)本标准是在国标GB/T 19837-2005的基础上,对某些指标提出更严格要求(如剂量、材质等),并且适用性更加广泛,适应环保部的水资源保护的产业政策,提出了合理的且可操作的相关参数的测试方法(如生物验证剂量测试和T254测试),而“附录C紫外线功率测试方法”是新增加的内容,是根据国际紫外协会(IUVA)推荐的测试方法编写的。在“紫外线功率测试方法”中规定了直形低压灯和低压高强灯的紫外线功率测试方法,中压灯由于输出宽频谱紫外线,不包含在附录C中。中压灯紫外线功率的测试的关键是强度探头,如果有相应的测试杀菌紫外线(200~280nm)探头,亦可参考附录C的方法测试。

 
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