紫外線殺菌燈在水處理中的運用
水是生命之源,是人類生活和社會活動必不可少的要資源,是所有生命賴以生存的基礎(chǔ)。我國水資源的總量為2.8×1012立方米,人均水資源僅為世界人均的四分之一。在全國600多個城市當(dāng)中,有400多個城市缺水,100多個城市嚴(yán)重缺水,水資源短缺已經(jīng)是一個日益嚴(yán)重的全球性的問題。
另一方面,我國是發(fā)展中國家,城市化發(fā)展進(jìn)度加快,工業(yè)企業(yè)發(fā)展迅猛,工業(yè)廢水排放超標(biāo),城市生活廢水不加處理,直接排放,給江河湖海帶來了越來越嚴(yán)重的污染,這些污染可導(dǎo)致湖泊富氧,導(dǎo)致大量藻類產(chǎn)生,破壞生態(tài)平衡,污染地下水,讓人類飲用水越來越受到嚴(yán)重影響,影響人類健康,導(dǎo)致多種疾病的重要污染源。
我國政府十分關(guān)注水污染問題,相繼頒發(fā)了一系列法律法規(guī)加強(qiáng)對水資源的控制和管理。到2004年底全國661城市建有污水處理廠的有708座,處理能力為4912萬立方米/日,城市污水處理率為45%,根據(jù)“十五規(guī)劃”到2010年,全國城市和鎮(zhèn)的污水處理率要超過70%。但目前約有一半的城市沒有建成污水處理廠。
“為保證公共衛(wèi)生安全,防治傳染性疾病傳播,城市污水設(shè)施應(yīng)設(shè)置消毒設(shè)施,”污水處理最后一道工序殺菌最傳統(tǒng)的方法是采用氯或二氧化氯,但這兩種化學(xué)物質(zhì)本身是一種有毒氣體,生產(chǎn)儲存都會帶來不安定因素,氯或二氧化氯還會與水中有機(jī)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng),對消毒產(chǎn)生干擾,另外其反應(yīng)產(chǎn)物鹵代烴,鹵仿等對人畜有毒害,還是一種被公認(rèn)的至癌物。
紫外線技術(shù)早在1900年便已存在,但長期以來僅限在醫(yī)院使用,規(guī)格品種單一,壽命短,應(yīng)用技術(shù)長期得不到發(fā)展。紫外線應(yīng)用技術(shù)在其他行業(yè)里運用是近幾年的事情,空調(diào)、冰箱、消毒柜、安裝紫外線曾一度火熱。尤其是“非典”后已在多個行業(yè)得以運用,在水處理中的應(yīng)用在加拿大、美國普及較早。1995年,美國的普及率已達(dá)到5%,并逐年上升,但在我國紫外線消毒在水處理應(yīng)用近幾年才開始形成氣候,尤其是廢水消毒已有很多成功案例。
紫外線對水體消毒的原理是254波長的紫外線照射細(xì)菌病毒后,被細(xì)菌病毒中的DNA吸收,進(jìn)而破壞DNA結(jié)構(gòu),從而導(dǎo)致不能使細(xì)菌病毒繁殖后代,達(dá)到殺菌的目的。殺菌效率一般用劑量來描述,劑量越大,殺菌效果越好,劑量是紫外線強(qiáng)度和照射時間的剩積。
紫外線消毒的特點是可以用高強(qiáng)度紫外線對水體瞬間消毒,并且無二次污染,不改變水體的物理化學(xué)性質(zhì),消毒范圍廣,可在線檢測消毒因子,預(yù)測消毒效果。在我國,目前越來越多的污水處理廠認(rèn)可并接受紫外線消毒,上海廣州等地的污水處理廠正在大量采用紫外線消毒。
紫外線殺菌燈在水處理中的另一方面的運用是飲用水消毒,我們知道傳統(tǒng)飲用水最后一道消毒工序是采用氯氣,但采用氯氣也有弊端,即使已經(jīng)采用氯氣,再使用紫外線殺菌燈也是有必要的,采用多重屏蔽會有效降低細(xì)菌的存活率,降低人感染疾病的可能發(fā)生率。如果用紫外線代替氯氣或臭氧,在成本上也是一種節(jié)約,被認(rèn)為是一種高性能,低成本的消毒方法。
紫外線對水的消毒,關(guān)鍵技術(shù)在于紫外線燈本身的質(zhì)量和系統(tǒng)的穩(wěn)定和控制。污水處理大多要求采用大功率、高強(qiáng)度的紫外線燈,而這類紫外線燈由于燈管的高負(fù)荷,對工藝和材料要求很高。很難做到高穩(wěn)定,高一致性。目前這類紫外線殺菌燈基本完全依賴進(jìn)口,國產(chǎn)紫外線燈要做到燈管高壽命,高穩(wěn)定性,還需一定時間。