紫外線器
隨著我國對環境保護的重視,一些**次污染的環保產品得到了*的發展。利用紫外線的設備就是其中一種。目前,給排水方法可分為兩大類,即化學法和物理法??墒?,人們發現化學法往往會產生一些副產物,如使用氯工藝中的余氯對受納水體中的魚類等生物有,而且還發現并確認了氯等化學方產生如三鹵甲烷等致、致病和一些致畸變的副產物。這些發現促使人類尋求一種好的方法,不會產生副產物,也不會造成二次污染問題。于是,人類開始關注紫外線在方面的應用。
介紹
隨著我國對環境保護的重視,一些**次污染的環保產品得到了*的發展。利用紫外線的設備就是其中一種。目前,給排水方法可分為兩大類,即化學法和物理法??墒?,人們發現化學法往往會產生一些副產物,如使用氯工藝中的余氯對受納水體中的魚類等生物有,而且還發現并確認了氯等化學方產生如三鹵甲烷等致、致病和一些致畸變的副產物。這些發現促使人類尋求一種好的方法,不會產生副產物,也不會造成二次污染問題。于是,人類開始關注紫外線在方面的應用。
發展
紫外線法早應用于美國(1970年美國**完成了個污水紫外線的**工程),現已在美國和加拿大普遍應用。紫外線技術為物理方式的一種,具有廣譜能力,**次污染,經過30多年的發展,已經成為成熟**環保的技術,在國外各個領域得到了廣泛應用。在我國由于對其技術的了解有一定的局限性,在污水處理中的應用不多。但近年來,隨著我國對污水的日益重視和運行經驗的積累,紫外線技術將得到推廣,預計今后有條件的污水處理廠中80%將會采用紫外線,并成為取代傳統化學方法的主流技術。
紫外線原理
紫外線是電磁波的一種,原子中的電子從高能階躍遷到低能階時,會把多余能量以電磁波釋放。電磁波的能量越強,則頻率越高,波長越短。人類肉眼能看見的可見光的波長為400nm-700nm,對肉眼來說400nm的電磁波顯示成藍色、紫色,780nm的電磁波顯示成橙色、。紫外線是指波長比400nm還短的波,因其光譜在紫之外,故名為紫外線(Ultriolet,簡稱UV)。紫外線通指是波長在100nm-400nm的電磁波,人的眼睛看不到紫外線。
100nm-400nm波長的紫外線,按其對人體的影響及功能,分為UV-A、UV-B、UV-C和V-UV。
UV-A是指波長在315nm-400nm的紫外線,UV-A能使人的皮膚產生黑色素,使皮膚變黑。
UV-B是指波長在280nm-315nm的紫外線,UV-B能致,令皮膚起、老化。
UV-C是指波長在200nm-280nm的紫外線,其中254nm波段的紫外線有、效能.波長在240nm-270nm之間的UV-C,能直接破壞細胞、病的DNA和RNA,使微生物迅速。
波長在100nm-200nm之間的V-UV185nm能產生臭氧,而在空氣中或溶解在水中的臭氧,能把微生物的細胞壁以氧化形式破壞,使微生物立刻。
原理
在地球上所有已知的生命形式,都是以DNA和RNA作為繁殖、遺存的基礎。
DNA和RNA都以四種化學物單元組成
Adenine腺嘌呤
T—Thymine胸腺嘧啶
C—Cytosine胞核嘧啶
G—Guanine鳥嘌呤
細胞繁殖時DNA中的長鏈打開,打開后每條長鏈上的A單元會尋找T單元結合,每條長鏈都可出與剛分離的另一條長鏈同樣的鏈條,恢復原來前的完整DNA,成為新生細胞的基礎。波長在240nm~270nm的紫外線能打破DNA產生蛋白質及的能力。細胞或病的DNA、RNA受破壞后其生產蛋白質的能力和繁殖能力均已喪失,因、病一般生命周期很短,不能繁殖的、病就會迅速。
優缺點
優點
1. 紫外線*化學品,不會產生THMs類副產物;
2. 作用快,效果好;
3. 無臭味,無噪聲,不影響水的口感;
4. 容易操作,管理簡單,運行和維修費用低。
存在問題
1. 紫外線法不能提供剩余的能力,當處理水離開反應器之后,一些被紫外線殺傷的微生物在光復活機制下會修復損傷的DNA,使再生。因此,要進一步研究光復活的原理和條件,確定避免光復活發生的小紫外線照射強度、時間或劑量。
2. 石英套管外壁的清洗工作是運行和維修的關鍵。當污水流經紫外線器時,其中有許多無機雜質會沉淀、粘附在套管外壁上。尤其當污水中**物含量較高時容易形成污垢膜,而且微生物容易生長形成生物膜,這些都會抑制紫外線的透射,影響效果。因此,**根據不同的水質采用合理的防結垢措施和清洗裝置,開發研制具有自動清洗功能的紫外線器。
3. 目前國產紫外燈執行直管型石英紫外線低壓燈的行業標準,燈的功率為4W,且有效壽命一般為1000~3000h,而進口低壓燈管的有效運行時間可達8000~12000h,中壓燈管也可達5000~6000h。相比之下,使用國產燈管會增加維修費用,因此,研制生產壽命長的紫外燈或直接引進國外**的紫外燈生產技術是目前亟待解決的問題。
4. 在我國目前污水廠紫外系統招標中,有些污水廠由于大量工業污水的導入,使得排放的污水色度加深,但招標文件中的污水紫外透射率參數仍采用國外提供的數值,造成與國內污水實際情況差別很大,為將來紫外設備的運行達到要求,留下了難以克服的障礙。
未來紫外線器的發展趨勢將如何?
紫外線器用途廣泛,在水處理中具有很高的觀,它是通過紫外光線的照射,破壞及改變微生物的DNA(脫氧核糖核酸)結構,使當即或不能繁殖后代,達到的目的。真正具有作用的是UVC紫外線,因為C波段紫外線很易被生物體的DNA吸收,尤以253.7nm左右的紫外線zui佳。紫外線器屬于純物理方法,具有簡單便捷、廣譜、**次污染、便于管理和實現自動化等優點,隨著各種新型設計的紫外線燈管的推出,紫外線的應用范圍也不斷在擴大。
發達的紫外線器使用情況
歐洲有過3000多個飲用水設施使用紫外線,規模比較大的有荷蘭的鹿特丹水廠(47萬m3/d),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*鞭毛蟲和副產物的嚴格規定,紫外線技術得到了**的重視。美國**(EPA)在研究證明了紫外線是控制隱孢子蟲和賈*鞭毛蟲zui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*二階段強化地表水處理法規(LT2ESWTR)中規定,飲用水處理過程中**去除或滅活3log的賈*鞭毛蟲,4log的病,4log的隱孢子蟲。由于氯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工藝,而新水廠則需使用過濾和多級組合式工藝。北美地區采用紫外線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技術。在建的美國紐約自來水紫外線系統處理能力為836萬m3/d,是目前世界上規模zui大的飲用水紫外線工程。據統計,2000年美國大中型自來水廠沒有采用紫外線系統案例,但到2006年采用紫外線的大中型自來水廠比例已經上升到10%。近幾年有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工藝代表了*上技術的發展趨勢。