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破解难题 面临挑战——北京安力斯科技发展有限公司总经理蔡晓涌谈紫外线技术在水处理领域的应用与发展趋势

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图为：北京安力斯科技发展有限公司总经理蔡晓涌（左）与中国净水技术网销售总监陈震宇合影。（资料图片提供：戴晓红）

（水业中国网上海站9月20日讯）诚然，任何一种方法都无法完美地解决所有问题，但在水处理领域，由于具有副作用较少等优点，紫外线仍然是目前最为有效的消毒手段之一。它与传统的消毒手段相比，有着诸多优势。作为水处理领域紫外线技术方面的专家，北京安力斯科技发展有限公司总经理蔡晓涌就这一技术的应用，以及未来的发展趋势，发表了自己的看法。

　　■破解三大技术难题
　　随着人们安全意识、环保意识的提高和水质标准的不断严格，传统的水处理技术已经难以满足新的水质要求。目前存在的技术难题主要有三个方面：一是广泛应用的氧消毒所产生的消毒副产物问题；二是贾第鞭毛虫和隐孢子虫的抗氯性问题；三是水中的有机物特别是难降解有机污染物越来越多，常规的生物处理方法难以去除。

　　□消毒副产物问题
　　给排水领域的消毒技术大体上可分为物理消毒和化学消毒两大类。物理消毒法有紫外线消毒、膜过滤、加热、冷冻、辐射和微波消毒等；常用化学消毒剂有氯、二氧化氯、臭氧、氯胺等，但主要的消毒手段仍以氯为主。
　　氯对细菌的作用是破坏其酶系统，导致细菌死亡，对病毒的作用主要是对核酸破坏的致死性作用。20世纪70年代后，人们发现饮用水氯消毒后，水中含有有害消毒副产物，从而影响饮用水水质的安全性。
　　因此，人们逐渐把目光集中到紫外线消毒上。紫外线消毒不向水中增加任何物质，不增加水的嗅和味，没有副作用，不产生有毒有害的副产物，消毒速度快、效率高、操作简单，便于运行管理和实现自动化运行，这都是它优于化学消毒的地方。

　　□寄生虫问题
　　隐孢子虫为孢子虫类的原生动物，寄生于哺乳动物、鸟类及鱼类的胃肠道及呼吸道内，传染方式为经口腔摄入了隐孢子虫的卵囊，水是最重要的传播途径。隐孢子虫繁殖很快，从体内排出后又形成新的污染源。通常人感染症状为腹痛、严重腹泻、食欲不振等。
　　据美国自来水协会统计，美国发生隐孢子虫事故10次，英国发生21次，加拿大发生4次，日本发生1次。由于贾第虫和隐孢子虫具有抗氯性，特别是隐孢子虫，常规氯消毒几乎不起作用，欲灭活90%%，需要80毫克/升浓度的氯接触90分钟，因此采用新的有效的消毒方式以保证饮用水安全性十分必要。
　　紫外线能高效杀灭贾第鞭毛虫和隐孢子虫，因此紫外消毒是饮用水水质的一道安全屏障，供水处理中应增加紫外消毒工序，保障饮用水安全性。

　　□难降解有机物问题
　　由于冶金、化工、造纸与制药等行业所排放的难降解的有机污染物多含有多环芳烃、有机氯化物、氯代酚类及一些高分子物质，导致废水毒性大、难以被微生物降解、处理难度大等一系列问题，因此如何有效地处理这些废水是我国环境保护领域长期以来的重要研究课题。高级氧化技术是一种可以有效地处理难降解有机废水的方法，即利用在一定条件下产生的具有很强氧化能力的自由基，如羟基自由基，其氧化电位非常高，氧化能力强于臭氧和氧气，强化分解水中的有机污染物，可用于水源污染较重和水质要求较高的情况。
　　利用紫外线高级氧化功能而发展起来的光化学氧化和光催化氧化都是近年来新兴的水处理技术。光化学氧化法是在光的作用下进行化学反应，采用臭氧或过氧化氢作为氧化剂，在紫外线的照射下使污染物氧化分解，从而达到水中污染物质的高效降解。

　　■应用中面临挑战
　　紫外消毒利用UV-C辐射破坏细菌和病毒的核酸物质，不会向水中增加任何化学物质，因此当处理水离开反应器之后，特别是远距离传输的饮用水，在管网传输过程中，一些被紫外线杀伤的微生物有可能会修复损伤的DNA分子，使细菌再生，也可能在沿途滋生新的细菌和病毒。因此，要维持持续的消毒效果，紫外线需要与其他消毒技术联用。如紫外与氯胺的组合消毒工艺，既可以利用紫外线的广谱杀菌能力和高效杀灭贾第鞭毛虫和隐孢子虫的能力，又可以利用氯胺消毒持久性最长和消毒副产物链很小的优势，不失为一种值得推广的多屏障消毒工艺。
　　紫外线消毒虽然具有很多化学消毒无法比拟的优点，但也存在着一些制约其发展的因素，其中最突出的是紫外线无持续杀菌能力，另外紫外消毒对水体要求高，技术本身存在的一些限制，使紫外线技术在应用中面临着诸多问题。如何有效地解决这些问题，是紫外线技术在水处理领域的推广应用所面临的巨大挑战。
　　在水处理消毒中，杀菌效率要求越高，所需的照射剂量就越大。若实际透光率低于设计值，将达不到预期消毒效果，必须提高紫外线输出强度或增加照射时间，以达到需求辐射剂量；反之，若设计值低于实际值，则又造成紫外设备和电能的浪费。为此，国内外较为先进的紫外消毒设备，如安力斯的紫外消毒模块，在设计中加入了较为灵活的自动控制系统，随时监测来水水质，随着透光率的变化，自动控制系统可以随时调整紫外灯输出强度或开启台数，从而保证良好的消费效果。
　　从20世纪七八十年代，人们开始了对UV消毒技术的深入研究和工程应用。但是当时的紫外线技术相对比较落后，紫外灯管的功率只有几十瓦，建设大规模的水厂或污水处理厂，需要安装的紫外模块太多，而且紫外灯寿命很短，只有一千多小时，灯管更换频繁，因此，大规模的水厂如果采用紫外消毒技术，投资和维护费用相对较高。所以紫外消毒一般只用于水质要求高且规模不大的水厂。
　　但当时人们已经意识到了紫外消毒技术的优势，为了改善上述限制条件，开始了更加深入的理论研究和技术开发，促进了紫外光灯关键技术的进展。现在紫外光灯的寿命也可以达到12000~20000小时，使得UV消毒系统的可靠性大大提高，运行费用也大为下降。现在紫外消毒完全可以满足大规模水厂的消毒需求，不再受处理量的限制。
　　石英套管外壁的消洗工作是运行和维护的关键。当污水流经UV消毒器时，其中有许多无机杂质会沉淀、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，这些都会抑制紫外线的透射，影响消毒效果。因此，石英套管的清洗问题也曾经是影响紫外消毒系统应用的一个关键技术问题。
　　目前，手动清洗、在线自动清洗和化学清洗技术都已经非常成熟，对于大规模的紫外模块，普遍采用机械清洗+化学清洗的方式，即在紫外模块中安装在线自动清洗装置，定期自动循环清洗，如机械清洗不彻底，可以一个月或几个月后将模块吊出，放入化学清洗池或清洗车用低浓度的有机酸进行清洗。

　　■未来的应用趋势
　　目前，紫外线技术的功能和优势已经得到了广泛的认可，随着水质标准和人们安全意识的不断提高，紫外线消毒在以下领域将有着更加广阔的应用前景。
　　污水消毒。紫外线用于污水处理和中水回用的终端消毒已经有了并将拥有更多的工程应用实例。
　　高级氧化。针对浓度高、可生化性差的工业废水，光催化氧化和光化学氧化将充分发挥其强氧化能力，无选择性地降解大分子有机物。
　　泳池及工、商业工艺用水的氧化及消毒处理，油田回注水、医院废水等特殊领域的消毒处理。
　　饮用水消毒。紫外线能有效杀灭贾第虫和隐孢子虫，是饮用水处理的一道安全屏障。
　　降低TOC。主要用在高技术产业和实验室装置中。
　　消除臭氧。紫外线对于破坏剩余臭氧非常有效，它可以把臭氧分解成氧气，消除水中臭氧对后续工序的影响。
　　消除余氯。紫外线已被证实可以有效破坏余氯和氯氨的化学键。
　　表面消毒。食品业和饮料生产业的安全性不允许添加化学物质进行杀菌，因而紫外线表面消毒技术成为首选的消毒工艺之一。
　　空气消毒。紫外设备用于医院、诊所的空气消毒已有几十年的历史。随着人们生活质量的提高，在不久的将来，工厂、办公室和家庭也会开始使用紫外空气消毒设备。
　　其他工业领域，包括食品业、饮料业、制药业、化妆品业、制造业、高技术产业等。
　　紫外消毒技术对提高供水安全性、改善水环境质量、保障入体健康等方面都具有十分重要的意义，在水处理、工业应用和空气消毒领域都将具有非常广阔的应用前景。
（来源：中国建设报/中国净水技术网，2007-9-20）（水业中国网陆僶睿编辑）

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