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1、污水消毒标准及紫外线消毒技术应用1 城市污水消毒的必要性2002 年 11 月，某些国家及地区爆发了非典型性肺炎，这一疫情的元凶 - 冠状病毒的广泛传播和顽强存活的能力， 使人们意识到消毒的重要性，尤其是污水处理厂的尾水消毒， 成为防止疫情扩散的重要防线。2003 年 5 月 4 日，国家环境保护总局要求城镇污水处理厂出水应结合实际采取加氯或紫外线、 臭氧等消毒灭菌处理， 出水水质粪大肠菌群数小于 10000 个 L。由此可见污水处理厂尾水消毒的必要性和紧迫性。为了保护人类的生命健康， 保护好水环境， 世界许多国家和地区 ( 北美、欧盟、日本、韩国、台湾等 ) 都要求对城市污水在排放前进行消毒
2、处理。我国国家环境保护总局和国家质量监督检验检疫总局于2002 年 12 月 24 日颁布的城镇污水处理厂污染物排放标准(GBl8918-2002) 中首次将微生物指标列为基本控制指标，要求城市污水必须进行消毒处理，从而使污水处理标准的病理指标与国际接轨。2 城市污水消毒标准许多国家和地区在对城市污水要求消毒的同时， 也制定了相应的消毒指标。美国的污水排放标准一般是由国家环保局 (EPA)制定出指导性原则，再由各州制定出自己的排放标准， 向本州的污水处理厂发放国家污染物清除系统(NPDES)排放许可证，证上规定各个污水处理厂的详细排放指标。 该许可证及监测数据最后汇总到美国环保局监控管理，不能
3、达标的污水处理厂将被课以罚金。该执行管理体系是世界上最为严格的， 从而保证了标准的严格实施和执行。目前美国大部分州对经过二级生化处理后的污水出水的消毒指标为粪大肠菌群不超过 200 个 100 mL，极个别州的标准为粪大肠菌群不超过400 个 100mL或 1000 个 100 mL。在污水再生处理方面，美国大部分州采用于美国加州的消毒标准，即加利福尼亚第 22 号条例，该标准对非限制性使用的回用水的消毒标准为总大肠菌群不超过 22 个 100 mL。加拿大的污水排放消毒指标与美国类似。 欧盟国家的污水排放标准主要受浴场水指导准则 (Bathing Water Directives) 约束，现
4、行标准为受纳水体中的总大肠菌群不超过 10000 个 100 mL，且粪大肠菌群不超过 2 000 个 100mL，目前欧盟正在对这一标准进行修改，预计新标准中的粪大肠菌群数将修订为不超过 1000 个 100mL。我国的城镇污水处理厂污染物排放标准 (GBl8918-2002) 将粪大肠菌群列为基本控制项目。 该标准规定执行二级标准和一级 B 类标准的污水处理厂粪大肠菌群最高允许排放浓度不超过 10000 个 L( 即 1000 个 100 mL) ，执行一级 A 类标准的不超过 1000 个 L( 即 100 个 100 mL)。部分国家和地区所采取的标准归纳见表1。3 紫外线污水消毒技术
5、的历史和现状给排水消毒方法可分为两大类， 即化学消毒法和物理消毒法。 化学消毒法有加氯消毒和臭氧消毒等； 物理消毒法有紫外线消毒等。 化学消毒法一般都会产生消毒副产物， 而紫外线消毒是唯一不会产生消毒副产物的方法，不会造成二次污染问题。表 1 部分国家和地区尾水消毒指标国家或地指标区值*标准美国国家环保局200 个(EPA)100mL二级生化处理后的出水总大肠菌群美国数加利福尼亚第 2221 个号条例非限制性使用的回用水lOOmL浴场水指导准则欧盟2000 个(Bathing WaterDirectives)SPAN总大肠菌群水污染环境质量标准二级标准，日本指针数渔业一级标准1000 个 mL
6、10000 个几二级标准1000 个/L中国一级标准 A 类(GBl89182002)一级标准 B 类10000 个 L5000 个 L1000 个 L医院、兽医院及医疗机构含病 原体污水；三级标准医院、兽医院及医疗机构含病原体污水；二级标准中国500/L(GB89781996)医院、兽医院及医疗机构含病 原体污水；一级标准传染病、结核病医院；三级标准传染病、结核病医院；二级标准1000 个/L传染病、结核病医院；一级标准上海市地方标准(DB311991997)中国再生水用作冷却水的水质控制标准(GB503352002)中国城市污水再生利用城市杂用水水质(GBl89202002)500 个 L
7、100 个 L3000 个 L黄浦江上游水源保护区10000 个 L黄浦江上游准水源保护区2000 个 L再生水用作冷却水总大肠菌群数城市污水再生用作杂用水3 个/L观赏性景观环境用水河道、湖泊类10000 个 L中国城市污水再 2000 个 L 观赏性景观环境用水 水景类生利用景观环境用水水娱乐性景观环境用水河道、湖泊类质500 个/L(GBl89212002)娱乐性景观环境用水水景类不得检出注： * 除注明外均为粪大肠菌群数。早在 1878 年人类就发现了太阳光中的紫外线具有杀菌消毒作用。1901 年和 1906 年人类先后发明了水银光弧这一人造紫外光源和传递紫外光性能较好的石英材质灯管，
8、 法国马赛一家自来水厂很快在 1910 年首次使用紫外线消毒工艺。人类对紫外线消毒技术在城市污水处理中的应用则始于20 世纪 60 年代中叶，并于 70 年代到 80 年代初对紫外线消毒在城市污水处理中的应用进行了大量早期的研究，这主要是由于当时人们已认识到被广泛使用的加氯消毒工艺中的余氯对受纳水体中的鱼类等生物有毒， 而且发现并确认了氯消毒等化学消毒方法会产生如三卤甲烷 (THMs)等致癌、致基因畸变的副产物。 这些发现促使人类寻求一种更好的消毒方法。加拿大安大略省水资源委员会于 1965 年和 1969 年对紫外线消毒技术应用于城市污水处理以及对受纳水体的影响进行了研究和评估(1) 。其他
9、加拿大研究人员对紫外线消毒的效果、技术可行性、影响效果的水质因素、 对受纳水体中鱼类的影响、 消毒副产物以及与加氯消毒技术经济比较进行了大量先驱性的研究工作 (2 7) 。这些研究结果表明，紫外线污水消毒技术可行， 可达到和加氯相同甚至更好的消毒效果，对受纳水体中生物无毒副作用，不产生消毒副产物。以上研究为推动紫外线消毒在城市污水处理中的应用奠定了基础。1982 年加拿大某公司发明了世界上第一套明渠式安装的紫外线消毒系统 2000，并引进了模块化紫外线消毒系统概念，即紫外线系统可由若干独立的紫外灯模块组成，且水流靠重力流动，不需要泵、管道以及阀门。 系统维护可对单个模块进行，且紫外灯模块可轻易
10、地从明渠中直接取出进行维护检修，维护时系统无需停机， 可继续运行消毒，因而无需备用设备， 如果需要对明渠进行清理也很方便。模块化明渠式消毒装置大大降低了紫外线污水消毒的成本并使得系统维护简单方便。同时，当污水处理厂在扩建或改造时，只需适当增加紫外灯模块的数量，而无需添购整套系统，可以节省设备投资，使用起来非常灵活。这一发明得到了污水处理厂的欢迎，大大推动了紫外线消毒技术在城市污水消毒处理中的应用。目前在世界各地已经有3000多家城市污水处理厂安装使用了紫外线污水消毒系统，其中95以上的系统采用了明渠式模块化紫外线系统的创意。这些污水消毒系统规模小的每天处理几千33m，大的每天处理上百万m。在亚
11、洲， 1999 年香港石湖墟污水处理厂投入运行，该厂规模2431000 个 100mL。20002003年间，万 md，消毒后粪大肠杆菌小于3陆续有深圳市龙岗大工业区污水处理厂(5 6 万 md) 、上海长桥污33水处理厂 (2 2 万 md) 、上海松江北区污水处理厂(8 万 md) 、33无锡新区污水处理厂 (3 万 md) 、苏州新区第二污水处理厂 (4 万 md) 和上海龙华污水处理厂3(10 5 万 md) 等采用紫外线消毒系统。4 应用实例紫外线污水消毒技术如今已被广泛应用于各类城市污水的消毒处理中，包括低质污水、常规二级生化处理后的污水、合流管道溢流废水和再生水的消毒。 低质污水的消毒， 即只经过一级处理或一级强化处理的污水，其特点是高 TSS(50150nagL) 和低紫外穿透率 (5 25) ，这类污水如果使用化学消毒工艺，将会产生大量的三致副产物。目前美国夏威夷沙岛污水处理厂是世界上最大的采用紫外线对低质污水消毒的城市污水处理厂，处理规模为56 万 m3 d，采用了明渠式中压灯消毒系统。常规二级生化处理后的污水消毒，是紫外线污水消毒应用最为普遍的领域。这类污水TSS一般在 1030 mgl紫外穿透率在 40 70。目前正在建造的美国Valley Creek3污水处理厂建成后可消毒
