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紫外線消毒裝置的技術(shù)要求

瀏覽次數(shù):16805 發(fā)布日期:2010-11-18  來(lái)源:中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)部
    (1)工作條件:水溫對(duì)紫外功率的輸出有影響,標(biāo)準(zhǔn)中的水溫是紫外線的理想輸出溫度,若水溫超出這一范圍,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)加以考慮。
    (2)使用條件:水的紫外線透射率直接影響反應(yīng)器里的紫外線強(qiáng)度分布,影響反應(yīng)器的消毒能力,因此對(duì)不同用途的水體的消毒對(duì)紫外線透射率要有不同最低限制,如果紫外線透射率太低就應(yīng)對(duì)消毒反應(yīng)器進(jìn)行專門(mén)的特殊設(shè)計(jì)。此外,水中的SS也影響殺菌效果,對(duì)于SS過(guò)高的水體應(yīng)先進(jìn)行處理,使其達(dá)到要求后才能用紫外線進(jìn)行消毒。
    (3)消毒裝置:紫外線消毒裝置就其型式來(lái)說(shuō)分為壓力管道式和明渠式。壓力管道式用于管道內(nèi)水體消毒,反應(yīng)器應(yīng)有密封的腔體并能耐受一定的壓力;明渠式用于水渠內(nèi)的水體消毒,一般將若干支紫外燈安裝在一個(gè)支架上,稱為紫外燈排架,一條消毒渠里安放若干個(gè)排架,加之鎮(zhèn)流器、控制和電源系統(tǒng)等就組成了明渠式紫外線消毒裝置。
    (4)生物驗(yàn)證劑量:由于每個(gè)廠家設(shè)計(jì)的紫外線消毒裝置(包括明渠式和壓力管道式)的結(jié)構(gòu)不同,盡管使用相同的燈管數(shù)和功率,但能夠達(dá)到的紫外消毒劑量和效果也可能不盡相同。因此,衡量一個(gè)紫外線消毒裝置效果的重要指標(biāo),是該消毒裝置的紫外線生物驗(yàn)證劑量。每個(gè)廠家的紫外消毒裝置都應(yīng)具有一個(gè)經(jīng)有資質(zhì)的第三方認(rèn)證的紫外線生物驗(yàn)證劑量。
    (5)紫外燈輸出功率、壽命、老化系數(shù)及生物驗(yàn)證劑量的測(cè)定:現(xiàn)階段在紫外消毒設(shè)備的競(jìng)標(biāo)中,許多競(jìng)標(biāo)企業(yè)拿出了各種各樣的無(wú)法確認(rèn)的國(guó)外第三方的驗(yàn)證報(bào)告,使得各種燈管數(shù)目均可滿足劑量要求。實(shí)際上,這些紫外燈數(shù)量比國(guó)外同樣水質(zhì)、同樣流量的城市污水廠紫外消毒時(shí)所采用的紫外燈數(shù)明顯偏少。這種無(wú)序的做法有可能對(duì)我國(guó)新興的紫外消毒市場(chǎng)造成危害。為了保證紫外線消毒產(chǎn)品的健康發(fā)展,鑒于現(xiàn)實(shí)狀況和法律上的要求,檢驗(yàn)各廠家消毒裝置效果的重要參數(shù),應(yīng)由我國(guó)有資質(zhì)、有能力的檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)測(cè)定完成。
    (6)污水消毒要求:國(guó)內(nèi)大多數(shù)經(jīng)過(guò)二級(jí)生化處理的污水,糞大腸菌數(shù)不超過(guò)107個(gè)/L,去除率分別為99.9%和99.99%就可達(dá)到一級(jí)B和一級(jí)A的排放標(biāo)準(zhǔn),但原菌數(shù)超過(guò)107個(gè)/L時(shí),去除率的要求就要相應(yīng)提高。
    (7)紫外燈紫外輸出功率:以各種汞化合物為基礎(chǔ)發(fā)光材料的紫外燈管,其理論紫外輸出效率≤42%,商業(yè)低壓普通汞燈的紫外輸出效率約為38%-40%,商業(yè)低壓高強(qiáng)汞合金燈的紫外輸出效率約為35%-38%。
    (8)紫外燈壽命:國(guó)外一些廠家生產(chǎn)的低壓汞燈的壽命一般在8000~10000h,我國(guó)好的廠家生產(chǎn)的低壓汞燈的壽命基本也能達(dá)到這一水平;至于低壓高強(qiáng)燈多用汞合金(汞齊)代替液態(tài)汞,廠家一般標(biāo)稱壽命為8000~12000h;中壓燈的標(biāo)稱壽命則為3000~5000h。我們鼓勵(lì)使用長(zhǎng)壽命汞燈,但紫外消毒設(shè)備的用戶可根據(jù)性價(jià)比合理選用產(chǎn)品。
    (9)套管結(jié)垢系數(shù):套管在污水中使用一段時(shí)間后會(huì)結(jié)垢,影響紫外線透過(guò)。在實(shí)際使用中,由于復(fù)雜的水力學(xué)因素的影響,套管上的結(jié)垢程度很不均勻,一些企業(yè)提供的隨機(jī)測(cè)試若干點(diǎn)的方法不夠科學(xué),可能造成較大誤差。套管的結(jié)垢主要靠清洗的方法加以解決,這在設(shè)備的使用中應(yīng)明確套管的清洗的方法和頻度,另外在設(shè)備的設(shè)計(jì)中應(yīng)把結(jié)垢因子和燈管的老化因子一起考慮,以對(duì)設(shè)備不利的工作狀態(tài)加以設(shè)計(jì)。
    (10)設(shè)備的結(jié)構(gòu)要求:紫外線消毒設(shè)備的功用是進(jìn)行水體消毒,對(duì)它的基本結(jié)構(gòu)的要求是看設(shè)備能否有效地實(shí)現(xiàn)這一目的,不對(duì)結(jié)構(gòu)的型式做過(guò)多的不必要的限制。提高設(shè)備的自動(dòng)化運(yùn)行程度是我們所提倡的,但也應(yīng)客觀地看到,在目前的技術(shù)情況下一些自動(dòng)化的運(yùn)行還存在著不足。如:對(duì)紫外燈套管結(jié)垢的自動(dòng)化清洗,其效果就不如手工清洗,而套管結(jié)垢對(duì)紫外線的輸出有較大的影響;又如線紫外線劑量檢測(cè),由于水質(zhì)的變化、玻管表面結(jié)垢和探頭的靈敏度隨時(shí)間而變化等影響探頭對(duì)真實(shí)紫外線強(qiáng)度探測(cè)以及不可能對(duì)設(shè)備中每支紫外燈都安裝一個(gè)探頭等因素都最終影響探測(cè)到的紫外線劑量的準(zhǔn)確性。所以這些自動(dòng)化的組件在紫外線消毒設(shè)備中被選用具有一定的積極意義,但作為強(qiáng)制性必備部件則不宜。
    (11)應(yīng)用范圍:紫外線消毒在凈水、污水和再生水以及工業(yè)廢水等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用前景,因此制定出紫外線消毒裝置對(duì)不同水體消毒的劑量標(biāo)準(zhǔn)是有意義的。
    (12)紫外消毒劑量:水消毒的目的是降低有害微生物的數(shù)量至一個(gè)安全值。從水對(duì)人體的安全考慮主要是指水中致病微生物的數(shù)量,在我國(guó)現(xiàn)階段又常以大腸菌作為致病微生物的指標(biāo)菌,而一些工業(yè)用水常用腐生菌或一些特殊微生物作為指標(biāo)菌,因此殺滅這些微生物就成為評(píng)價(jià)消毒效果好壞的關(guān)鍵。紫外線作用于大腸菌,當(dāng)劑量到達(dá)10mJ/cm2時(shí),通?99.9%~99.99%的去除率,這種效果對(duì)于城鎮(zhèn)污水來(lái)說(shuō)已基本能滿足消毒要求,因此綜合考慮消毒效果和消毒大量城鎮(zhèn)污水所需的投資成本和運(yùn)行費(fèi)用,適當(dāng)增加安全系數(shù),如一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)劑量定在20mJ/cm2,一級(jí)B和二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)劑量定在15mJ/cm2是可行的。對(duì)于醫(yī)院等高風(fēng)險(xiǎn)、排放量少的污水,應(yīng)增加消毒的紫外線劑量,其運(yùn)行費(fèi)用也是能承受的。紫外線用于凈水的消毒,現(xiàn)階段把劑量定在40mJ/cm2是合適的。紫外線用于凈水消毒的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于對(duì)原生動(dòng)物的失活效果上,如自來(lái)水中的胞囊蟲(chóng)(Cryptosporidium )和賈第鞭毛蟲(chóng)(Giardia )可導(dǎo)致人體疾病,用傳統(tǒng)的氯的消毒辦法無(wú)法達(dá)到好的效果,長(zhǎng)期以來(lái)我國(guó)的自來(lái)水的控制指標(biāo)未將“兩蟲(chóng)”列入其中,而紫外線對(duì)“兩蟲(chóng)”卻有好的失活效果。一些研究表明,紫外線劑量10mJ/cm2時(shí)可使胞囊蟲(chóng)和賈第鞭毛蟲(chóng)的失活率達(dá)99.9%左右,因此用紫外線控制“兩蟲(chóng)”對(duì)凈水的污染能起到良好的作用。 對(duì)于污水再生水的利用,在國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的微生物指標(biāo)基本與凈水相同,因此紫外線消毒劑量不應(yīng)低于凈水消毒劑量,考慮到再生水的水質(zhì)不及凈水,有必要適當(dāng)提高再生水消毒的紫外線劑量。
    (13)紫外線生物驗(yàn)證劑量的測(cè)試:劑量的試驗(yàn)測(cè)試是在設(shè)計(jì)前要做的一項(xiàng)工作,試驗(yàn)的模擬條件要和實(shí)際情況相當(dāng),即:試驗(yàn)用水的紫外線透射率與實(shí)際應(yīng)用的水質(zhì)想當(dāng),用于試驗(yàn)的模擬設(shè)備的結(jié)構(gòu)(主要指紫外燈的排布間距)應(yīng)與實(shí)際設(shè)備一致,這樣的試驗(yàn)結(jié)果才能作為設(shè)計(jì)的參考。生物驗(yàn)證劑量的測(cè)試應(yīng)提供一套可操作的方法。目前GB/T 19837-2005的測(cè)試方法寫(xiě)得不夠詳實(shí),一般人無(wú)法按其提供的方法操作。另外GB/T 19837-2005中有關(guān)劑量測(cè)試方法的內(nèi)容也存在較大錯(cuò)誤,主要表現(xiàn)在①“紫外線有效劑量曲線圖”把有效劑量曲線與平均劑量曲線畫(huà)在同一幅圖上是不合適的。平均劑量曲線應(yīng)由“紫外線平均劑量測(cè)試方法”測(cè)試得到,單獨(dú)畫(huà)在“劑量-響應(yīng)曲線圖”上;②“有效劑量”應(yīng)從生物驗(yàn)證劑量測(cè)試得到,而不是GB/T 19837-2005中多次提到的由平均劑量計(jì)算得到。因此更為明確地提供生物驗(yàn)證劑量檢測(cè)方法是有必要的。
    (14)本標(biāo)準(zhǔn)是在國(guó)標(biāo)GB/T 19837-2005的基礎(chǔ)上,對(duì)某些指標(biāo)提出更嚴(yán)格要求(如劑量、材質(zhì)等),并且適用性更加廣泛,適應(yīng)環(huán)保部的水資源保護(hù)的產(chǎn)業(yè)政策,提出了合理的且可操作的相關(guān)參數(shù)的測(cè)試方法(如生物驗(yàn)證劑量測(cè)試和T254測(cè)試),而“附錄C紫外線功率測(cè)試方法”是新增加的內(nèi)容,是根據(jù)國(guó)際紫外協(xié)會(huì)(IUVA)推薦的測(cè)試方法編寫(xiě)的。在“紫外線功率測(cè)試方法”中規(guī)定了直形低壓燈和低壓高強(qiáng)燈的紫外線功率測(cè)試方法,中壓燈由于輸出寬頻譜紫外線,不包含在附錄C中。中壓燈紫外線功率的測(cè)試的關(guān)鍵是強(qiáng)度探頭,如果有相應(yīng)的測(cè)試殺菌紫外線(200~280nm)探頭,亦可參考附錄C的方法測(cè)試。

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