工程說明

引言

        一方面經(jīng)濟飛速發(fā)展，人口密度的大幅增長，導(dǎo)致局部地區(qū)水源短缺；另一方面伴隨著經(jīng)濟的迅猛增長，人們提高了的對生活品質(zhì)的要求，這樣一來，飲用水安全成了人們關(guān)注的重要問題之一。為了保障飲水的安全問題，滿足人民不斷提高的生活需要，2007年7月1日衛(wèi)生部和國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會對原有的飲用水標(biāo)準(zhǔn)（《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749－85））進行了修訂，聯(lián)合發(fā)布新的強制性國家《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》。新標(biāo)準(zhǔn)加強了對水質(zhì)有機物、微生物和水質(zhì)消毒等方面的要求。其中微生物學(xué)指標(biāo)由兩項增至6項，增加了對藍氏賈第蟲、隱孢子蟲等易引起腹痛等腸道疾病、一般消毒方法很難全部殺死的微生物的檢測，特別對“兩蟲”有了明確的描述。可見消毒環(huán)節(jié)的重要性和確保飲水安全的重要性。

        早在1910年，法國巴黎就已開始使用紫外線消毒器對飲用水進行消毒了，50年代以后紫外線消毒技術(shù)得到了空前的發(fā)展。從70年代末期開始，紫外線消毒技術(shù)被廣泛的應(yīng)用于飲用水和市政污水的消毒工藝。常規(guī)的化學(xué)消毒劑會在消毒的同時在一定程度上產(chǎn)生有害的消毒副產(chǎn)物，而成熟的紫外線消毒技術(shù)的特點在于可以有效的滅活水中的有害微生物和病毒，并且不伴生消毒副產(chǎn)物，紫外線消毒產(chǎn)品在不斷進步的同時也逐漸得到國內(nèi)設(shè)計師和終端用戶的青睞。

紫外線消毒技術(shù)原理

        紫外線光譜是介于可視光和X射線之間的廣播，波長范圍在100nm與400nm之間。根據(jù)波長的不同，紫外線被人們定義為紫外線A、B、C和真空紫外線。紫外線C又被稱為短波紫外線，其波長范圍為200nm至280（315）nm，是對液體消毒最為有效的光波。紫外線主要是通過破壞微生物的遺傳物質(zhì)，使之不能繼續(xù)分裂和復(fù)制，以達到消毒的目的。同時，紫外線還可以對微生物的細胞質(zhì)和和細胞壁的產(chǎn)生一定的破壞作用。失去分裂和復(fù)制能力的微生物不會對人體都成威脅，得當(dāng)?shù)淖贤饩€消毒技術(shù)和有效的紫外線劑量可以確保飲用水安全。每天，全世界范圍內(nèi)有超過3000萬噸的飲用水是經(jīng)過紫外線消毒處理的。
 

圖一：紫外線光譜圖

對于隱孢子蟲的滅活

        隱孢子蟲屬于原生動物，寄生于動物體中和人體中，可引起隱孢子蟲病。寄生于人體內(nèi)部的微小隱孢子蟲，是機會治病原蟲，可以導(dǎo)致嚴重腹瀉的一種腹瀉病原，且具有感染性。在國外，由于隱孢子蟲而引起的大面積腹瀉癥狀和致死報道和對其的研究，是隱孢子蟲越來越受到全世界的關(guān)注。1984年隱孢子蟲病被證實可經(jīng)水質(zhì)傳播，英美歐等地區(qū)報道供水系統(tǒng)爆發(fā)隱孢子蟲病的問題。1987年在美國的佐治亞州，大約有1.3萬居民同時發(fā)生了腸炎癥狀，在自來水中找到了隱孢子蟲的囊卵，這是歷史上第一次隱孢子蟲病通過市政供水系統(tǒng)大規(guī)模爆發(fā)。1993年，美國威斯康星州的市政供水系統(tǒng)又一次被隱孢子蟲污染，40萬人同時腹瀉。1987年在國內(nèi)也發(fā)現(xiàn)了人體隱孢子蟲病的病例，隨后其他一些省市也相繼報到了一些病例，在腹瀉患者中，隱孢子蟲的檢出率達13.3%。在發(fā)生疫情的引用水處理系統(tǒng)中，消毒工藝均采用氯化消毒法（包括氯氣、次氯酸鈉、二氧化氯和氯胺），經(jīng)檢驗氯化消毒系統(tǒng)運行正常，并且保障足夠的余氯量和接觸時間。大量事實和研究表明，傳統(tǒng)的氯化消毒方法不能提供足夠的劑量，在隱孢子蟲侵入時不足以確保飲用水的供水安全。

        紫外線消毒技術(shù)的不斷進步和紫外線消毒反應(yīng)器的不斷完善，從1993年對隱孢子蟲90%除率，達到1999年99.99%的去除率。紫外線技術(shù)已被認可為適合殺滅隱孢子蟲 (Cryptosporidium) 和賈第鞭毛蟲 (Giardia) 消毒的技術(shù)，特別適用于地表水和其它易受感染水源。

紫外線消毒在飲用水系統(tǒng)中的應(yīng)用

        紫外線殺菌與化學(xué)消毒劑殺菌不同，屬于一種物理反應(yīng)，紫外光子輻射導(dǎo)致的光化學(xué)反應(yīng)來完成消毒任務(wù)，而不向水體內(nèi)投加任何的化學(xué)藥劑。如果水體能不受到外來污染物影響，經(jīng)中壓紫外線技術(shù)消毒后的水體可以一直確保消毒效果，有效避免復(fù)活反應(yīng)發(fā)生。但是無論是飲用水或是污水，在消毒之后的都會在不同程度上再次被污染，比如管線內(nèi)壁的污染物或是管線可能存在的滲漏點。因此建議將紫外線消毒工藝與其他一種化學(xué)方法相結(jié)合（組合工藝），將紫外線消毒系統(tǒng)置于過濾池和清水池之間，保證組合消毒工藝更加合理的同時，確保化學(xué)消毒劑與水有充分的接觸和反應(yīng)時間。

        歐洲一些國家比如荷蘭、德國、法國和北歐（芬蘭、丹麥、瑞典和挪威）等國家采用紫外線單一消毒工藝，可以確保供水安全性。主要由于供水管網(wǎng)相對較短，水源水質(zhì)比較好，并采用高壓供水方式可以有效的避免管網(wǎng)的二次污染。而對于管網(wǎng)長，且相對老舊的供水管網(wǎng)，自來水廠則采用紫外線再加氯的組合消毒工藝，以保證自來水在市政管網(wǎng)內(nèi)不受二次污染，例如美國、西班牙和意大利。為了有效避免光復(fù)活現(xiàn)象和確保有效的紫外線劑量，紫外線消毒系統(tǒng)也可以安裝在二次供水的水泵出口、貯水池、居住區(qū)高位水箱出水口或其它靠近用水點的管道上。

博生紫外線消毒系統(tǒng)的發(fā)展

        博生BersonInLine+ 反應(yīng)器，根據(jù)流體動力學(xué)原理計算、建模型設(shè)計而成，因此其消毒效率得到了充分優(yōu)化。獨立的生物鑒定證實了，改進后的水力學(xué)設(shè)計能夠在消耗更少能源的同時達到更佳的消毒效果。該技術(shù)不僅削減了系統(tǒng)的初次投資成本，而且降低了運營成本。

        獨立的微生物研究也表明，博生 (Berson) 中壓紫外線消毒系統(tǒng)所采用的管道式設(shè)計消除了光復(fù)活的可能。光復(fù)活是一種能使微生物（如大腸桿菌）修復(fù)其受損DNA的生物現(xiàn)象。低壓燈發(fā)出的紫外線，特別是在開放管道系統(tǒng)中，可能會發(fā)生光復(fù)活現(xiàn)象。

        系統(tǒng)的紫外線感應(yīng)器能確保消毒效率，通過對系統(tǒng)運行狀況監(jiān)測的改造，從而提高系統(tǒng)的可靠性，同時降低了工廠校準(zhǔn)的頻率。博生BersonInLine+ 的一大特點就是采用了博生 (Berson) 最新的 UVtronic 控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)操作簡便并能記錄運行數(shù)據(jù)，以供存檔和分析。故障警告也能幫助操作人員分析運行問題。此外，此控制系統(tǒng)還能使博生 (Berson) 的技術(shù)人員在荷蘭總部對系統(tǒng)進行遠程的系統(tǒng)維修，從而將因維修造成的停產(chǎn)損失降到最少，并降低了維修成本。

        該系統(tǒng)的自動清潔部分也得到了進一步的改善，在減少維護量的同時增加了運行的可靠性。對于附著污垢極厚的污水管道，可以采用化學(xué)輔助清潔，同時有助于清除石英管套和紫外線感應(yīng)器探頭表面的頑垢。和博生 (Berson) 公司的所有閉管中壓紫外線消毒系統(tǒng)一樣，博生BersonInLine+ 系統(tǒng)緊湊的設(shè)計降低了對安裝空間的要求。

        紫外線消毒系統(tǒng)是一個綜合的系統(tǒng)，可能受到很多因素的影響，這些影響可能導(dǎo)致系統(tǒng)設(shè)計的不合理，造成能量或資金的浪費，有甚者不能達到預(yù)期的消毒效果。因此，一套合理的與紫外線消毒系統(tǒng)相關(guān)的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)定至關(guān)重要。在歐洲，只有擁有獨立第三方認證的紫外線消毒系統(tǒng)才允許在市場中銷售，特別是在嚴謹?shù)牡聡?，德國水氣技術(shù)協(xié)會針對紫外線消毒系統(tǒng)特別制定了一個名為德國DVGW的標(biāo)準(zhǔn)。只有擁有同類認證的技術(shù)和產(chǎn)品才才能確保設(shè)計的合理性和消毒效果的穩(wěn)定性。博生BersonInLine+ 符合眾多嚴格的國際標(biāo)準(zhǔn)，包括德國 DVGW（德國水氣技術(shù)協(xié)會）標(biāo)準(zhǔn)，W294（部分 1，2 和 3）中有關(guān)飲用水的標(biāo)準(zhǔn)，以及美國 NWRI（國家水研究學(xué)會）為污水再利用制定的標(biāo)準(zhǔn)。

工程案例分享

荷蘭鹿特丹自來水廠

        位于荷蘭西部的鹿特丹市擁有荷蘭現(xiàn)存最早的紫外線消毒系統(tǒng)，系統(tǒng)從1983年開始運行，至今每天仍然為當(dāng)?shù)鼐用窆?yīng)5萬立方米的飲用水。系統(tǒng)采用單一紫外線消毒工藝，末端與活性炭相結(jié)合。整套系統(tǒng)由四臺小型反應(yīng)器組合而成，每一個反應(yīng)器均配有手動清洗裝置，防止消毒效果受到石英套管結(jié)垢的干擾。經(jīng)過博生紫外線消毒系統(tǒng)處理的自來水廠，可以達到直飲水標(biāo)準(zhǔn)，為當(dāng)?shù)鼐用衩刻於荚谑褂谩?/p>

圖二：荷蘭鹿特丹自來水廠紫外線消毒系統(tǒng)（1983）

德國Essen自來水廠

        位于德國中部的Essen自來水廠，日處理量20萬立方米。系統(tǒng)采用單一紫外線消毒工藝，整套系統(tǒng)由四臺大管徑反應(yīng)器并聯(lián)組合而成，由于水源水質(zhì)較高，整套設(shè)備沒有配套石英套管的清洗系統(tǒng)。經(jīng)過博生紫外線消毒系統(tǒng)處理的自來水廠，可以達到直飲水標(biāo)準(zhǔn)，并滿足當(dāng)?shù)谼VGW認證標(biāo)準(zhǔn)。
 

圖三：德國Essen自來水廠紫外線消毒系統(tǒng)

法國巴黎自來水廠

        法國首都的巴黎自來水廠，日處理量18萬立方米。系統(tǒng)采用單一紫外線消毒工藝，整套系統(tǒng)由五臺反應(yīng)器并聯(lián)組合而成，水源水質(zhì)硬度較高，整套設(shè)備配套自動清洗系統(tǒng)，石英套管的清洗系統(tǒng)，防止消毒效果受到石英套管結(jié)垢的干擾。經(jīng)過博生紫外線消毒系統(tǒng)處理的自來水廠，可以達到直飲水標(biāo)準(zhǔn)。

圖四：法國巴黎自來水廠紫外線消毒系統(tǒng)

小結(jié)

        紫外線消毒技術(shù)開始逐漸的取代或半取代傳統(tǒng)的化學(xué)消毒方法，除了投資和運行成本上占優(yōu)勢外，還有以下的特點：（1）屬于物理消毒方法，在確保消毒效果的同時，不伴生有毒有害的消毒副產(chǎn)物；（2）對于一些化學(xué)消毒方法無效的微生物，紫外線具有高效的殺菌效率；（3）占地面積小，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，潛在風(fēng)險小，確保操作人員安全。隨著人們生活水水平的進一步提高，健康意識的加強，紫外線消毒技術(shù)在飲用水中的應(yīng)用會越來越普遍，這同時也能促進紫外線技術(shù)的進一步發(fā)展和產(chǎn)品的革新。

關(guān)于荷蘭博生紫外線技術(shù)有限公司

        博生 (Berson - www.bersonuv.com) 是歐洲飲用水紫外線消毒系統(tǒng)和廢水消毒行業(yè)的領(lǐng)軍制造商，并于2007年在北京設(shè)立了辦事處。該公司是豪邁 (Halma p.l.c. - www.halma.com) 旗下子公司之一，豪邁公司是國際環(huán)境技術(shù)、電子、安全市場的領(lǐng)軍企業(yè)，擁有 3000 多名員工，在世界各地擁有 40 多家子公司，生產(chǎn)危險探測和生命保護相關(guān)產(chǎn)品。這些公司正在能源、水源、建筑、環(huán)境保護和醫(yī)療保健等領(lǐng)域協(xié)助中國繁榮經(jīng)濟的發(fā)展。豪邁公司是倫敦證劵交易所的上市公司。它在中國有制造工廠，并在上海和北京設(shè)立了總部代表處。

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