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摘要：紫外线消毒系统应用在水处理行业已经有几十年的历史。起初因为其技术复杂，造价较高，没有进行大规模推广。在上个世纪七十年代，因经济的发展使水污染的情况越来越严重，为促进民众的健康和社会的可持续发展，使人们在传统水处理工艺的基础上采用新的技术，确保供水水质更加符合安全的饮用水标准。在经过近二十年的研究和探索，以紫外线为主组成的复合应用技术，以其良好的处理效果成为给水深度净化技术的首选[1]。
关键词：紫外线；市政；水处理；应用
一、项目简介
淮北市某污水处理厂设计日处理能力为12万m3,工艺方案是来水经曝气生物滤池处理，出水进入深床滤池处理（过滤、反硝化），最后经紫外线消毒，出水回用或外排。污泥采用集中处理方式，脱水后外运另行处理。污泥脱水产生的废水、污泥浓缩池上清液、曝气生物滤池及深床滤池反冲洗废水、生活污水等均排入本工程新设的提升泵站。该污水处理厂于2013年9月建成并投入使用,出水可达到国家二级排放标准, 经处理后，其中7.0万 m3/d的水回用至某发电厂，其余从现有排放口排至老濉河。该污水处理厂于2012年9月底增建了低压高强度紫外线消毒系统。该系统该系统技术先进，结构简单，质量可靠，操作维护方便，并享有多项国家专利。与其它厂家的紫外消毒系统相比，本紫外消毒系统具有更高的性价比，更好的环保性、安全性及社会效益[2]。
二、产品先进性和可靠性描述
1、设备消毒性能可靠、系统效率高
通过对不同厂家紫外消毒系统实验验证表明：此消毒系统性能可靠，且系统效率高（效率高达60%以上，远远超过行业内40%左右的平均水平），即紫外消毒器可以更好地利用紫外灯发射出的能量，充分的照射到微生物上，消除设备消毒盲区和空洞，从而保证消毒效果。
2、科学精巧的模块设计
2、1模块特有的镇流器箱与灯管排架分体设计，使镇流器和灯管维护可单独进行，而无需将整个模块提起。
2、2世界首创的紫外模块底部定位系统，大大提高了紫外消毒设备性能。解决了紫外消毒模块受水流影响而摇摆从而降低消毒性能的难题，使系统性能更让人放心，其设计剂量更可靠。
2、3创新的紫外模块端盖按扣设计，提高镇流器箱体密封等级的同时，也使维护和更换镇流器更加方便。
3、高效节能的镇流器技术
先进的镇流器一控二技术（即一个镇流器控制两根灯管），节省镇流器用量及投资。镇流器最高工作环境温度可达50℃，远远超过行业内30 ℃的水平。
镇流器寿命长，无需频繁更换，大大减少系统维护费用。首先，镇流器独特的设计采用对流冷却自然散热，无需像市场上一些系统那样需要排风散热和空调，避免因空气排风冷却在电路板上形成灰尘和湿气从而降低使用寿命的情况；第二，镇流器内置于模块内，保证了镇流器的干燥和清洁。
4、安全可靠的系统显示功能
完善的灯管运行状态双重显示系统，包括紫外模块上LED指示灯和系统控制中心触摸屏双显示，以避免控制中心故障转入就地模式时，维修人员能从模块上了解灯管运行状况。
5、高效节能的清洗装置
全自动机械加化学在线清洗，确保消毒性能不受灯管套管表面结垢影响，使套管紫外透光率保持在95%以上，真正免除人工清洗灯管套管的需要。
采用电机驱动，避免了液压和气压驱动抖动对套管的冲击，完全消除了液压驱动可能漏油的隐患。采用一对一方式进行，即1个电机驱动1个模块，使驱动系统更加安全可靠，维护更加方便。
6、简易的操作维护管理
轻巧的模块使维护更加简单，无需起吊设备，1～2个成人即可轻易取出完成维护、更换等工作。
室外全天候安装、运行设计，无需配电房和空调设备；且系统小巧紧凑，因此大大节省了土地征用和土建等设备安装投资。
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三、紫外剂量计算书
1、设备灯管数量
设备灯管总数N =224
2、平均每根灯管处理流量q
总处理流量= 120000m3/d (按峰值流量计) =83333.3（Lpm，即升/分钟）
q =83333.3/ N = 372.02Lpm/根
3、计算有效紫外剂量
经过全国紫外线消毒标委会认可的有资质的香港检测中心用所报同类紫外消毒设备在污水中所做有效紫外剂量曲线验定实验 (即微生物验定)时的水体紫外透光率UVT (%) ：65% 。
在该紫外透光率下检测得到的有效剂量曲线经验公式为y =5408.9x –0.9361，该实验曲线在独立第三方所做消毒器微生物实验验定报告。（注：该曲线横坐标为单根灯管处理量，纵坐标位为剂量；经验公式中单根灯管处理量为自变量，剂量为因变量）。
根据q 由该曲线计算所得有效紫外剂量为Dose =21.22(mWs/cm2)
4、有效剂量修正
由于上述计算中使用的实验测得的设备有效剂量曲线一般是用新灯管在洁净状态下测得，因此剂量必须按规范进行下述修正以保证紫外设备消毒性能运行中不受灯管老化和结垢影响：
修正后剂量Dose老化 = Dose x C老化 / P x C结垢 =21.22x 0.82 x 0.95 / 0.8
=20.66 (mWs/cm2)
5、紫外剂量的穿透率修正
由于上述老化/结垢系数修正后的剂量是穿透率65%状态下得到的，当穿透率为70％时，
Dose最终＝20.66×（ ）2=23.97(mJ/cm2)
式中：
C老化 为灯管老化系数，根据《中华人民共和国国家标准—城市给排水紫外线消毒设备》（GB/T 19837-2005）的规定，若紫外灯老化系数没有通过有资质的第三方验证，C老化必须使用0.5的默认值来计算设备紫外线有效剂量；我司紫外设备灯管老化系数已通过独立第三方认证，认证值为0.95。
C结垢 为灯管结垢系数。根据《中华人民共和国国家标准—城市给排水紫外线消毒设备》（GB/T 19837-2005）的规定，若紫外灯结构系数没有通过有资质的第三方验证，C结构必须使用0.8的默认值来计算设备紫外线有效剂量；我司紫外设备灯管结垢系数通过独立第三方认证，认证值为0.95。
四、应用中存在问题
（1）紫外线消毒法不能完全提供剩余的消毒能力，当来水离开反应器以后，少数被紫外线杀伤的微生物在光复活的机制下会修复损伤的DNA分子，使自身得到再生。因此，要更进一步地研究光复活的原理和条件，从而避免光复活发生的最小紫外线时间、剂量及照射强度.
（2）石英套管内外壁的清洗工作是运行和维修的关键。当污水流经紫外线消毒器时，其中有许多杂质和胶体会沉淀、粘附在套管外壁上。尤其当污水中有机物含量较高时更容易形成污垢膜,这样就会抑制紫外线的透射，从而直接影响到消毒效果。因此，必须根据不同的水质采用不同的防结垢措施和清洗装置，生产出具有自清洗功能的紫外线消毒器。
（3）在我国目前污水厂紫外消毒系统招标中，有些污水厂由于大量工业污水的导入，使得排放的污水色度加深，但有的污水紫外透射率参数仍采用国外提供的数值，造成与国内污水实际情况差别很大，为将来紫外设备的运行达到消毒要求，留下了难以克服的障碍。
五、小结
消毒技术作为水处理中一道重要的工序,是保证用水安全必不可少的措施之一。这里对紫外线消毒技术在市政水处理中的应用进行了阐述,并对紫外线消毒系统的可靠性影响进行了说明，同时也总结了生产中出现的问题，深入进行紫外线消毒的理论研究，国家尽快制定出紫外线消毒工艺的有关设计规范，将有利于紫外线消毒工艺在市政水处理中的应用 。
参考文献
[1]田杰；胡洪营；王超；王丽莎；藤江幸一;氯化消毒条件及污水水质对生成THMs、HAAs的影响[J].中国给水排水;2006，（19）.
[2] 樊杰；陶涛；张顺；杨照；紫外线对给水除藻作用的研究[J].工业用水与废水;2005年06期.
论文作者:余洋
论文发表刊物:《电力设备》2016年第2期
论文发表时间:2016/5/24
标签：紫外线论文; 灯管论文; 剂量论文; 镇流器论文; 系统论文; 设备论文; 污水论文; 《电力设备》2016年第2期论文;