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紫外線消毒器來歷和發展:
歐洲是飲用水紫外線消毒技術的發源地。1906~1909年,法國馬賽200m3/d的水廠應用紫外線技術進行飲用水處理,成為全世界第一家應用紫外線消毒的水廠。此后,紫外線技術在歐洲迅速普及。
發達國家的紫外線消毒器使用情況
歐洲有超過3000多個飲用水設施使用紫外線消毒,規模比較大的有荷蘭的鹿特丹水廠(47萬m3/d),俄羅斯的圣彼得堡水廠(86萬m3/d),德國的Styrum-Ost水廠(19.2萬m3/d)。在北美,由于新的飲用水標準對隱孢子蟲、賈第鞭毛蟲和消毒副產物的嚴格規定,紫外線技術得到了前所未有的重視。美國環保局(EPA)在研究證明了紫外線是控制隱孢子蟲和賈第鞭毛蟲最有效可行的技術后,迅速建立了紫外線技術在飲用水處理中的應用標準。美國2006年公布的第二階段強化地表水處理法規(LT2ESWTR)中規定,飲用水處理過程中必須去除或滅活3log的賈第鞭毛蟲,4log的病毒,4log的隱孢子蟲。由于氯消毒對隱孢子蟲幾乎沒有效果,LT2ESWTR要求現有水廠使用過濾加紫外線或臭氧的消毒工藝,而新水廠則需使用過濾和多級組合式消毒工藝。北美地區采用紫外線消毒的較大規模給水廠有美國芝加哥中湖水廠(18萬m3/d)、西雅圖水廠(68萬m3/d)、溫哥華Victorial水廠(51萬m3/d),加拿大蒙特利爾水廠(300萬m3/d)等。前文提到的加拿大安大略省Walkerton水廠在2000年發生致病微生物感染事件后也采用了紫外線消毒技術。在建的美國紐約自來水紫外線消毒系統處理能力為836萬m3/d,是目前世界上規模最大的飲用水紫外線消毒工程。據統計,2000年美國大中型自來水廠沒有采用紫外線消毒系統案例,但到2006年采用紫外線消毒的大中型自來水廠比例已經上升到10%。近幾年有更多的紫外線工程在建設中或已投入使用。紫外線技術應用于飲用水消毒工藝代表了國際上消毒技術的發展趨勢。
我國紫外線消毒器的使用情況
我國第一個采用紫外線消毒的市政供水水廠是大慶東風水廠(5萬m3/d),該系統原采用二氧化氯消毒,為減少運行費采用了國產紫外線消毒系統。但該系統缺少前期工藝可行性和后續的應用研究,因此未能提供有價值的數據。自2004年以來清華大學及合作團隊系統開展了飲用水紫外線消毒技術的研究,并于2005年在廣東東莞建立了紫外線消毒中試系統(500~600 m3/d),一直運行至今。2007~2010年在北京第九水廠進行了100m3/d的中試研究。在充分研究的基礎上,2009年7月建成了天津開發區凈水廠三期紫外線消毒工程(15萬m3/d)。該水廠是國內首家紫外線消毒與主體工藝同時設計、同時投入運行的凈水廠。同時,為保障世博會供水安全,上海臨江水廠改造過程中也增加了紫外線消毒系統(60萬m3/d)。
各地區情況不同其應用紫外線殺菌組合方式也不同
紫外線消毒工藝工藝在具有諸多優勢的同時也有缺點,最主要的缺點是沒有維持管網持續消毒的能力。歐洲和北美使用紫外線消毒技術存在一定的差別。在歐洲的荷蘭、奧地利和德國等地的一些水廠,飲用水經紫外線消毒后直接進入供水管網,據統計,荷蘭大部分水廠單獨使用紫外線消毒,且管網末梢沒有余氯。究其原因,歐洲的管網狀況較好,管網系統相對較小,水中可生物同化有機碳較低,為了避免余氯在管網中產生消毒副產物,常單獨采用紫外線消毒。另外一個原因是這些歐洲國家通常在緯度較高地區,水溫常年較低,管網中微生物再生長能力弱。而北美的飲用水相關法規規定在自來水中必須存在一定量的余氯,用來控制管網的二次污染問題。我國的情況與美國更相似。根據清華大學的研究成果,在生物可同化有機碳(AOC)低于20μg/L時紫外線后可以不加氯,AOC在50μg/L以上時需維持余氯在0.3mg/L以上。國內采用地表水源的市政供水系統由于水中有機物含量比較高,因此紫外線需要與氯和氯胺組合使用以保證管網水質的微生物安全性。但采用地下水的村鎮小規模供水系統則完全可能只采用紫外線消毒,特別是北方水溫較低地區,前提是設計和設備一定要合格。十一五科技支撐計劃的研究成果也完全證明了這一點。