紫外线水处理技术

紫外线水处理技术

樊河北2019年4月

目前，水消毒方法可分为两大类，一类是化学消毒法，另一类是物理消毒法。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，紫外线杀菌是目前水处理消毒技术主要发展方向，文章综述了紫外线水处理技术的原理和杀菌效果，以及当前紫外线消毒设备分类与设计要求

1 紫外线消毒技术应用原理

紫外线，英文名Ultravioletray或Ultravioletradiation，简称UV，

是由德国科学家里特发现的，紫外线是电磁波谱中波长从100~400nm

（纳米）辐射的总称。紫外线是一种肉眼看不见的光波，波长范围为

100~40nm （纳米）存在于光谱紫外线端的外侧，故称之为紫外线，依

据不同的波长范围，被割分为A、B、C三种波段，其中的C波段紫外

线（UVC）波长在240~260nm 之间，为最有效的杀菌波段，其中杀

菌能力最强是253.7nm 波长。C段紫外光是最易被DNA（核糖核酸）

吸收，当水中的细菌、病毒、藻类生物等受到一定剂量的紫外C光照射

后，其细胞的DNA、RNA结构被破坏，细胞复制、转录封锁受到阻

碍，从而引起其内部蛋白质和酶的合成障碍，细胞再生无法进行，从

而达到水的消毒和净化的目的。

2 紫外线杀菌效果

1878 年人类发现太阳光中的紫外线具有杀菌消毒作用。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，

经过几十年的研究与发展，在国外各个领域得到了广泛的运用。UVC

水消毒技术对细菌病毒以及其它致病体的消毒效果已得到全世界的公

认。UVC水消毒技术具有下列明显的优点。能杀死一切微生物，包括

细菌、结核菌、病毒、芽孢和真菌等，除去率99.99%以上。表1 是紫

外辐射强度30mW/cm 2 对常见细菌杀菌效率表。

表1紫外线杀菌灯对常见细菌杀菌效率表（紫外辐射强度30mW/ cm

2

）

3 紫外线水中消毒技术的应用

1970 年美国环保局完成了第一个污水紫外线消毒的示范工程，现

已在美国和加拿大普遍应用。紫外线消毒技术作为物理消毒方式的一

种，具有广谱杀菌能力，无二次污染，经过40 多年的发展，已经成为

成熟可靠高效环保的消毒技术，在国外各个领域得到了广泛的运用。

3.1 紫外线水处理设备分类

紫外线消毒设备根据紫外灯类型可分为：低压灯系统，低压高强

灯系统，中压灯系统。其中低压灯系统是指紫外消毒设备中单根紫外灯

输出功率为30W~40W，它主要用于小型水处理厂或低流量水处理系

统的应用。低压高强灯系统指紫外消毒设备中单根紫外灯输出为100W

左右，它主要适用于中型污水处理厂的应用。中压灯系统指紫外消毒设

备中单根紫外灯输出在420W 以上，它主要用于大型污水处理厂和高

悬浮物，紫外线穿透率（WT）低的水处理系统。

紫外线消毒设备按水流边界的不同分为敞开式和封闭式，其中敞

开式主要有明渠式紫外线消毒设备，封闭式主要有压力式管道式消毒设

备。，其中明渠式紫外消毒设备主要应用于市政污水、中水回用、自来

水深度净化和其它工业领域。压力管道式紫外消毒设备主要应用于水产

养殖用水、食品加工用水、医药用水等消毒。

3.2 紫外线水消毒设备有效剂量指标

紫外消毒技术因其具有操作简单、无有害副产物、经济高效等优

势，在污水处理中越来越广泛被应用。但它无剩余消毒能力，微生物在

光照条件下进行修复而实现复活，从而导致出水微生物数量增多。为保

证达到良好的消毒效果，必须保证紫外的剂量。按照GB18918 要求二

级标准和一级标准的B标准，紫外线有效剂量不应低于15mJ/cm 2 。一

级标准的A标准，紫外线有效剂量不应低于20mJ/cm 2 ，紫外线消毒作

为生活饮用水主要消毒手段时，紫外线有效剂量不应低于40mJ/cm 2 。

紫外线消毒作为城市杂用水主要消毒手段时，紫外线消毒设备在峰值流

量和紫外灯运行寿命终点时，紫外线有效剂量不应低于80mJ/cm 2 。

3.3 紫外线水消毒设备第三方生物验定剂量验证

平均剂量是平均紫外光强乘以平均辐照时间的值。但事实上，这

个值和真正生物验证实验测量出来紫外消毒反应器的剂量值是不同的。

为了反应真实性，使紫外消毒设备达到消毒要求，生物验证必须是由具

有一定资质的独立第三方来操作。第三方生物验定剂量是体现在紫外线

消毒设备生产厂家提供的第三方生物验定剂量验证报告内的，该报告应

是由权威的第三方机构用该型设备做微生物灭活实验，通过实验结果而

测出在各种水质条件下，设备可输出到水中微生物的紫外剂量，即消毒

器实际能够传递给微生物的有效紫外剂量。从这个道理上讲，在评估紫

外消毒反应器的性能、紫外剂量是决定紫外消毒系统规模，生物验证是

唯一合理可靠的手段。目前在中国国内还没有权威的认证机构。在国际

上的几家权威机构分别是Dillon Consulting，Carollo Engineers，

HydroQual Scientists and Engineers，GAP （Good Agricultural

Practices），DVGW。认证的依据是美国环保局的《紫外消毒设计手

册》或德国DVGW294 的相关规定。

4 结论

紫外线水处理中的应用已经有四十多年的历史。随着我国政府环保部门和民众对水消毒处理的日益重视，以及紫外线消毒逐步在部分污水厂运行中的推

广，其必将成为水消毒主流技术。