UV消毒技术与二氧化氯消毒技术的比较
2000年6月由原建设部、国家环保总局、科技部联合发布的“关于印发《城市污水处理及污染防止技术》的通知”中规定：“为保证公共卫生安全，防止传染性疾病传播，城市污水处理设施应设置消毒设施”。随着全社会对环境保护意识的增强以及国家对城市污水排放要求的提高，选择安全、高效、节能的消毒方法是污水处理厂发展的必由之路。
目前消毒主要采用液氯，二氧化氯，臭氧，紫外技术或是组合工艺。几种工艺的比较如表1所示。本文主要比较二氧化氯与紫外消毒工艺。
表1 几种消毒方法的比较
注：①有时UV消毒技术的成本要低于氯消毒或二氧化氯消毒，这主要是因为土建投资差别较大。氯消毒或二氧化氯消毒通常需要较长的接触时间，因此土建和征地费用要明显高于UV消毒。 ②各种药剂的投加量受所消毒水的水质、水量以及其他因素的影响较大。 ③UV投加量为其照射剂量，单位为mJ/cm2(1 mJ/cm2=1 000 uW·sec/cm2)
1.二氧化氯消毒
二氧化氯化学性质活泼，易溶于水，在20℃下溶解度为107.98g/L，是氯气的溶解度的5倍。二氧化氯是广谱型消毒剂，其氧化能力是氯的25倍。对水中的病原微生物包括病毒、芽孢、真菌、致病菌及肉毒杆菌均有很高的灭活效果，有剩余消毒能力。二氧化氯在控制THMs（三卤甲烷）的形成和减少总有机卤方面，与氯相比具有优越性。二氧化氯除水中的色度、嗅、味的能力也较强。 2.紫外消毒技术
紫外线是一种频率高于可见光的电磁波，按其波长可以分为UV-A（315nm～400nm）、UV-B（280nm～315nm）和UV-C（100nm～280nm）三个波段。其中UV-C波段恰好处在微生物的吸收峰范围之内，因此UV-C波段的紫外线杀菌效果最好。实验证明，在260nm左右的紫外光，杀菌效率最高，目前用于污水处理消毒的紫外波长均为253.7nm。
紫外线消毒是一种物理消毒方法，其消毒原理是利用UV-C波段紫外光对水体中的细菌或者病毒等微生物进行照射，达到一定的强度以后，将发生光化学反应，破坏其内部的DNA（脱氧核糖核酸）或RNA（核糖核酸），使其立即死亡或者丧失繁殖能力，从而达到在不使用任何化学药物的情况下杀灭水中的细菌、病毒及其它致病源，达到消毒和净化的目的。
紫外消毒技术自2002年进入国内水处理市场，几年来获得了飞速发展，已有上百家市政污水处理厂采用了紫外消毒系统紫外消毒具有不产生二次污染，高效率、广谱性、低成本、长寿命、适用范围广等其它消毒手段无法比拟的优点，即通过优化的设计和系统的集成使杀菌更可靠通过与领先的监测技术和控制技术的结合使杀菌更精确，通过紫外灯技术的进步和与其它技术的集成使得环境更友好，紫外消毒技术已成为安全可靠、专业化人性化的消毒杀菌技术。 3.紫外消毒技术与二氧化氯消毒技术的比较
结合表1，紫外消毒技术与二氧化氯消毒技术相比较，有如下优点：
（1）运行安全、可靠
二氧化氯消毒技术，其消毒剂本身就属于有毒、易燃、易爆的物质。这些物质的使用对操作人员以及周围环境和居民的安全产生潜在的威胁，需要特别小心。当制备二氧化氯反应不完全时，自由性氯同样会与有机物反应，可能生成THMs。而现代紫外线消毒技术不存在这样的安全隐患，是一种对周边环境及操作人员相对安全可靠的消毒技术。 （2）使用方便、高效
制备二氧化氯的起始原料有氯酸钠或亚氯酸钠，一般都由亚氯酸钠与氯反应制备。因亚氯酸钠不能贮存，必须现场制取后使用，且亚氯酸钠价格昂贵，成本较高，且仅有20%二氧化氯在消毒过程中有效。
紫外光消毒技术通过发出紫外光杀灭细菌病毒，只需要建设一条不太长的消毒渠即可，发射设备装置在渠内，电控系统在渠上即可。和传统的消毒方法相比，极大地节约了资金和土地占用率。
（3）清洁，无二次污染
二氧化氯是一种黄绿色的气体，感官上会使人产生不适。作为投加药剂，存在造成二次污染的隐患。
紫外消毒技术不加入任何化学药剂，因此它不会对水体和周围环境产生二次污染，不会改变水中任何成分，也不会产生任何对人类及水中生物毒害的副产物，对保护环境和保护工作人员的身体健康有着积极的意义。
（4）可连续、大水量消毒
由于二氧化氯发生器规模较小，如何运用于加氯量较大的污水处理厂是人们仍需解决的技术问题。
紫外消毒技术的另一个特点是可连续消毒，一年365天，除定期不停机清洗保养外，一天24h连续运行。此外，紫外消毒不仅可以对中小水量消毒，也可以消毒大水量。目前紫外消毒技术在应用中最大处理水量已达到每小时6万吨，完全适用于百万吨级城市污水处理厂污水消毒。 4.紫外消毒技术的新发展——紫外垂直模块
目前，国内市政污水处理中使用的UV消毒系统全部采用平流式设计，紫外灯管与水流方向平行，这种设计有很多成熟的工程经验，已被证明是有效的。
但是这种设计在实际工况条件下，若处理水量小于设计值时，会造成紫外照射剂量远大于需要剂量，而产生不必要的能源浪费；当处理水量高于设计值时，又会造成紫外照射剂量不够而导致杀菌效果降低不达标；当灯管发生故障时，流经该灯管杀菌面积的水流不能得到有效杀菌，使杀菌效果不可靠。
实现UV杀菌节能且可靠的一个途径是采用立式安装的垂直照射模块(见图1、图2)以代替传统的平流式设计。垂直照射模块所有灯管彼此互相平行且为交错均匀排列，灯管与渠道平面垂直，截面呈梅花状的灯管排布安装方式，可以保证所有微生物能够被紫外线照射到，不会出现微生物被漏照的情况。即使其中有一根灯管出现了问题，细菌也会被后面的灯管产生的紫外线杀死，这样就有效避免了在水平安装的UV消毒装置中，当其中的一根灯管出现问题时，细菌有可能没有被该装置产生的紫外线杀死而进入了下一个流程所产生的杀菌可靠性问题。当系统水质UV透过率增大或处理水量减小时，在保证照射剂量和杀菌可靠性的前提下，可以将垂直照射模块中的一组或几组灯关闭，起到节能的效果，或通过专业可变功率输出PLC微电子控制镇流器，调整运行功率来达到节能减排的效果。
图1 垂直照射模块
图2 垂直照射模块安装示意图
UV消毒垂直照射模块最早应用于美国、葡萄牙、意大利等国家污水处理紫外消毒工程，从2000年左右就开始应用于大中小型污水厂中紫外消毒工程上，现已在美国普遍应用。如：2004年美国的Dorado Puerto Rico污水处理厂紫外消毒工程，处理能力是1.262 m3/h；2003年，美国的Linden Roselle NJ污水处理厂紫外消毒工程，处理能力是15.771 m3/h；2002年葡萄牙的Edimbourg污水处理厂紫外消毒工程，处理能力是4.342 m3/h。随着立式安装模块在技术上日臻完善，该消毒模块技术为国外更多的污水处理厂所采用。
由于垂直照射模块，处理能力不受，适用大中小污水处理厂的紫外消毒工程，而且可根据需要，将系统的消毒处理能力随时进行调节。目前，该紫外消毒产品不断地进行改进和创新，在试验、应用中取得了预期的效果，其优势明显。在北京安力斯公司中标的国内最大的污水消毒处理项目——上海竹园污水处理厂170万吨/天，即将采用垂直照射模块，相信这将推动该消毒模块技术在国内的推广应用。
