國內大(da)部分大(da)型(xing)給(gei)水(shui)廠(chang)(chang)都使用(yong)(yong)(yong)液氯(lv)消(xiao)(xiao)(xiao)毒(du)(du)(du)，氯(lv)消(xiao)(xiao)(xiao)毒(du)(du)(du)雖然(ran)有很多優點，但在(zai)消(xiao)(xiao)(xiao)毒(du)(du)(du)的(de)同時，會生成一些消(xiao)(xiao)(xiao)毒(du)(du)(du)副(fu)產物，如三鹵甲(jia)烷（THMs）等。而(er)紫(zi)外線(xian)(xian)(xian)消(xiao)(xiao)(xiao)毒(du)(du)(du)法(fa)瞬間(jian)殺菌(jun)能力強(qiang)，基本上沒有消(xiao)(xiao)(xiao)毒(du)(du)(du)副(fu)產物，且(qie)運行維護簡便快捷。目(mu)前我國的(de)紫(zi)外線(xian)(xian)(xian)消(xiao)(xiao)(xiao)毒(du)(du)(du)一般用(yong)(yong)(yong)于小規模給(gei)水(shui)廠(chang)(chang)水(shui)處理系(xi)統、純水(shui)制備系(xi)統、工業回用(yong)(yong)(yong)水(shui)和污水(shui)處理系(xi)統。給(gei)水(shui)紫(zi)外線(xian)(xian)(xian)消(xiao)(xiao)(xiao)毒(du)(du)(du)或是紫(zi)外線(xian)(xian)(xian)聯合(he)其(qi)他消(xiao)(xiao)(xiao)毒(du)(du)(du)工藝(yi)的(de)報道(dao)較為少見。本文介紹了在(zai)中(zhong)試規模基礎上開展的(de)紫(zi)外＋氯(lv)聯合(he)消(xiao)(xiao)(xiao)毒(du)(du)(du)及對應的(de)工藝(yi)研究結果，以探討該消(xiao)(xiao)(xiao)毒(du)(du)(du)工藝(yi)在(zai)大(da)中(zhong)型(xing)給(gei)水(shui)廠(chang)(chang)中(zhong)的(de)實用(yong)(yong)(yong)性。

1 試驗方法

1.1試驗工藝流程

本試(shi)驗為(wei)四個(ge)平行(xing)工(gong)藝同步進行(xing)試(shi)驗，在砂濾(lv)池(chi)出水后分為(wei)四個(ge)平行(xing)工(gong)藝（如圖(tu)1 所示）。

（1）常規處理；

（2）常規(gui)處(chu)理＋氯消毒（Cl2）；

（3）常規處理(li)+ 紫外線消毒(du)（UV）+ 氯消毒(du)（Cl2）；

（4）常(chang)規處理+紫外線(xian)消(xiao)毒（UV）；

1.2 試驗規模

最大常規(gui)處理(li)的規(gui)模為(wei)6 m3 /h，考(kao)慮試驗(yan)的連續性和(he)運行管(guan)理(li)的方便，處理(li)水(shui)量可以在4～6  m3 /h范圍內調節。常規(gui)處理(li)后出水(shui)一(yi)(yi)部分使用氯消毒(du)，一(yi)(yi)部分使用紫外(wai)消毒(du)，同時進行平行對比。

即：工藝（1）：2.5  m3 /h（無消(xiao)毒）；

工藝(yi)（2）：1  m3 /h（氯消毒）；

工藝（3）：2.5 m3 /h（紫(zi)外線＋氯消(xiao)毒）；

工藝（4）：2.5  m3 /h（紫外(wai)線消毒）。

1.3 試驗參數

1.3.1 試驗原水：佛山(shan)市北江東平河原水。

1.3.2 氯投加(jia)量

兩(liang)座氯(lv)(lv)(lv)消(xiao)毒(du)池停留(liu)時間均為(wei)(wei)0.5 h。氯(lv)(lv)(lv)投(tou)加(jia)量根(gen)據出水余氯(lv)(lv)(lv)值控制在0.7～0.8 mg /L 左右進(jin)行投(tou)加(jia)。以濃度(du)為(wei)(wei)0.1 ％的次氯(lv)(lv)(lv)酸鈉代替液氯(lv)(lv)(lv)，單(dan)純(chun)氯(lv)(lv)(lv)消(xiao)毒(du)工(gong)藝有效氯(lv)(lv)(lv)投(tou)加(jia)量一般(ban)為(wei)(wei)0.94～1.27 mg /L，UV+氯(lv)(lv)(lv)消(xiao)毒(du)工(gong)藝投(tou)加(jia)量一般(ban)為(wei)(wei)0.8～1.02 mg /L。

1.3.3 紫外線劑量

試驗過(guo)程中使用了(le)15 W、20 W、40 W共3種不(bu)同功率的紫(zi)外(wai)(wai)燈，實測(ce)強度分別為(wei)1 875 μW/cm2、2 500 μW/cm2、5 000 μW/cm2。紫(zi)外(wai)(wai)消毒器為(wei)管道式(shi)紫(zi)外(wai)(wai)燈。紫(zi)外(wai)(wai)消毒器的長度H=865 mm，外(wai)(wai)殼內(nei)徑61 mm，內(nei)套(tao)管外(wai)(wai)徑是24.5 mm，截面積S 是24.5 cm2。如果紫(zi)外(wai)(wai)燈照射水體的時間為(wei)Y，那么：

Y=H /V=HS /X

其中(zhong)，X 為(wei)進入消毒器的(de)流量，L 為(wei)流速；

V=X /S

如果X 為0.044 m3 /min，則Y=0.865×24.5×10-4 /（0.044 /60）=2.89 s

對水(shui)體殺菌(jun)效果取決于紫外線照射劑(ji)量Q= 強(qiang)度(du)（μW/cm2）×Y

所(suo)以(yi)，此(ci)次(ci)試(shi)驗(yan)紫外線照射(she)劑量Q 分別為：

1 668μW•s/cm2、2 225μW•s/cm2和(he)4 450μW•s/cm2。

1.3.4 試驗時(shi)間(jian)安排見表1。

1.3.5 檢測方法

菌落總數(shu)檢測方(fang)法(fa)為平(ping)皿記數(shu)法(fa)，UV254 用(yong)紫外分光光度法(fa)測定(ding)(ding)，三(san)鹵甲烷用(yong)氣相色譜法(fa)測定(ding)(ding)，游(you)離余氯測試方(fang)法(fa)為3，3’，5，5’- 四甲基聯(lian)苯(ben)胺(an)比(bi)色法(fa)測定(ding)(ding)。

2 試驗結果與討論

2.1 紫外線消毒持續時間

為(wei)了(le)研究紫外(wai)(wai)線(xian)消(xiao)毒的(de)持(chi)續性，我們進行(xing)了(le)紫外(wai)(wai)線(xian)照射后細菌復活(huo)試(shi)驗(yan)。試(shi)驗(yan)分為(wei)四(si)組平行(xing)試(shi)驗(yan)，一(yi)天取一(yi)組樣，每組都是(shi)經過20 W的(de)紫外(wai)(wai)線(xian)燈管(guan)照射（照射時(shi)間(jian)2.89 s，劑量2 225 μW.s /cm2）后取樣放在(zai)化驗(yan)室中培(pei)養檢測。其復活(huo)情(qing)況見表2。

此(ci)次(ci)復(fu)活(huo)試驗數(shu)(shu)據(ju)顯示盡管(guan)消(xiao)毒(du)初(chu)始(shi)狀態(tai)一致，初(chu)始(shi)時(shi)刻都(dou)沒細(xi)(xi)菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)，但由于后期環境條件稍有(you)不同（四(si)(si)個樣(yang)的(de)(de)(de)(de)原水中細(xi)(xi)菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)種類、氣溫、操(cao)作等），四(si)(si)個樣(yang)細(xi)(xi)菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)的(de)(de)(de)(de)復(fu)活(huo)量差異還是(shi)比較大的(de)(de)(de)(de)，尤其是(shi)3＃，可見后期環境對細(xi)(xi)菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)復(fu)活(huo)速(su)率的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)還是(shi)至(zhi)關重要的(de)(de)(de)(de)。在(zai)(zai)存放(fang)時(shi)間為(wei)6 h以(yi)前，細(xi)(xi)菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)增(zeng)長(chang)速(su)度(du)還是(shi)十分緩慢(man)的(de)(de)(de)(de)，四(si)(si)個樣(yang)均值(zhi)25.5 CFU/mL，效(xiao)果最好的(de)(de)(de)(de)4＃仍為(wei)0 CFU/mL，而(er)最差的(de)(de)(de)(de)3＃ 也(ye)才48 CFU /mL，完(wan)全符合《生(sheng)(sheng)活(huo)飲(yin)用(yong)(yong)(yong)(yong)水衛生(sheng)(sheng)標(biao)準》（GB 5749—2006）；由增(zeng)殖曲線(xian)（圖2）可以(yi)看出四(si)(si)個樣(yang)的(de)(de)(de)(de)均值(zhi)超標(biao)時(shi)間大致在(zai)(zai)10h，但是(shi)，3＃在(zai)(zai)8h就(jiu)已經超標(biao)。紫(zi)(zi)(zi)外線(xian)殺菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)是(shi)因為(wei)它能(neng)使細(xi)(xi)菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)的(de)(de)(de)(de)細(xi)(xi)胞中含有(you)細(xi)(xi)菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)的(de)(de)(de)(de)遺傳信(xin)息核酸DNA 和RNA 發生(sheng)(sheng)異構變化，從而(er)使細(xi)(xi)菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)自身(shen)的(de)(de)(de)(de)新陳代謝機(ji)能(neng)出現障礙，造成的(de)(de)(de)(de)細(xi)(xi)菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)群體死亡。但是(shi)，紫(zi)(zi)(zi)外線(xian)消(xiao)毒(du)只(zhi)是(shi)利用(yong)(yong)(yong)(yong)UV-C 輻(fu)射(she)破壞細(xi)(xi)菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)的(de)(de)(de)(de)核酸物(wu)質，并沒有(you)向水中增(zeng)加任何化學(xue)物(wu)質，因此(ci)當處理水離開反(fan)應器(qi)之后，特別是(shi)對于遠距離傳輸(shu)的(de)(de)(de)(de)飲(yin)用(yong)(yong)(yong)(yong)水，在(zai)(zai)管(guan)網(wang)(wang)傳輸(shu)過(guo)程中一些被紫(zi)(zi)(zi)外線(xian)殺傷(shang)的(de)(de)(de)(de)微生(sheng)(sheng)物(wu)有(you)可能(neng)會修復(fu)損傷(shang)的(de)(de)(de)(de)DNA 和RNA分子，使細(xi)(xi)菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)再生(sheng)(sheng)，也(ye)可能(neng)在(zai)(zai)沿途(tu)孳生(sheng)(sheng)新的(de)(de)(de)(de)細(xi)(xi)菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)。前6h由于細(xi)(xi)菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)處于復(fu)活(huo)階段，細(xi)(xi)菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)基數(shu)(shu)少，所以(yi)增(zeng)長(chang)速(su)度(du)慢(man)，根據(ju)以(yi)上數(shu)(shu)據(ju)與(yu)王俊嬌等的(de)(de)(de)(de)研究，初(chu)步斷(duan)定(ding)紫(zi)(zi)(zi)外消(xiao)毒(du)持(chi)(chi)續時(shi)間為(wei)6h，僅適用(yong)(yong)(yong)(yong)與(yu)一些即(ji)時(shi)的(de)(de)(de)(de)中水回用(yong)(yong)(yong)(yong)，工業用(yong)(yong)(yong)(yong)水等工程，而(er)想(xiang)讓其為(wei)市政(zheng)管(guan)網(wang)(wang)供水，其消(xiao)毒(du)持(chi)(chi)續能(neng)力還是(shi)欠缺的(de)(de)(de)(de)。所以(yi)為(wei)了保證紫(zi)(zi)(zi)外線(xian)消(xiao)毒(du)工藝后續的(de)(de)(de)(de)消(xiao)毒(du)持(chi)(chi)續性，就(jiu)需(xu)要與(yu)其他消(xiao)毒(du)工藝聯合，維(wei)持(chi)(chi)殺菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)效(xiao)果。

2.2 三鹵甲烷

由于三(san)鹵(lu)甲烷(wan)具有(you)三(san)致(zhi)性(xing)，對人類(lei)的健康十(shi)分(fen)(fen)有(you)害，而(er)且也是現行(xing)氯消毒工藝(yi)的主要(yao)副產物，為此，對三(san)鹵(lu)甲烷(wan)在各處(chu)理工藝(yi)進出水(shui)中的變化結果進行(xing)了取(qu)樣分(fen)(fen)析(xi)，各工藝(yi)流程源(yuan)水(shui)和(he)消毒出水(shui)中三(san)鹵(lu)甲烷(wan)的檢測數據見圖3 和(he)表3。

由圖表中經分析(xi)可以得出：

（1）由于(yu)北江(jiang)原水水質較好，原水中(zhong)幾乎(hu)沒有三鹵(lu)甲(jia)烷(wan)。所有工藝出水THMs值(zhi)均(jun)在《生活飲用水衛生標準》（GB 5749—2006）允許(xu)范圍之內(nei)。

（2）從表3中可(ke)以看(kan)出(chu)，UV 工(gong)藝(yi)消(xiao)毒(du)(du)水(shui)THMs總(zong)均值和原水(shui)、濾后(hou)水(shui)一樣，比UV+氯消(xiao)毒(du)(du)水(shui)、氯消(xiao)毒(du)(du)水(shui)分(fen)別降低了56.7 ％、67.4 %，確實(shi)是三種消(xiao)毒(du)(du)工(gong)藝(yi)中減少(shao)THMs生成效果(guo)最好的。可(ke)以斷定：單純的UV消(xiao)毒(du)(du)由于(yu)不(bu)投加任何化學藥劑，因(yin)此它(ta)不(bu)會(hui)對水(shui)體和周圍環境產(chan)生二次污染(ran)且不(bu)產(chan)生有毒(du)(du)有害副產(chan)物THMs。

（3）濾后水(shui)、UV工藝(yi)出水(shui)、UV+Cl2工藝(yi)出水(shui)、Cl2工藝(yi)出水(shui)的(de)THMs 總均值(zhi)分別為(wei)＜0.000 4 mg /L、＜0.000 4 mg /L、0.000 924 mg 轅L、0.001 229 mg /L，可見工藝(yi)中(zhong)只要添加(jia)了(le)氯消毒劑的(de)出水(shui)THMs值(zhi)就會相應增加(jia)，具(ju)體(ti)反應機理為(wei)：

氯(lv)(lv)(lv)(lv)（或溴離(li)(li)子或碘離(li)(li)子）+ 有機前(qian)質（precursors）→三鹵甲烷+其它(ta)鹵化有機物(wu)(wu)。在(zai)加(jia)(jia)氯(lv)(lv)(lv)(lv)反應中(zhong)，水(shui)中(zhong)無機物(wu)(wu)如Fe2+、Mn2+、H2S、NH3 等，會很快消耗(hao)(hao)(hao)所(suo)加(jia)(jia)入(ru)的(de)(de)氯(lv)(lv)(lv)(lv)，當無機物(wu)(wu)的(de)(de)耗(hao)(hao)(hao)氯(lv)(lv)(lv)(lv)量達(da)飽(bao)和(he)時(shi)，多(duo)余(yu)的(de)(de)氯(lv)(lv)(lv)(lv)才(cai)會與有機物(wu)(wu)反應，此時(shi)所(suo)加(jia)(jia)入(ru)的(de)(de)氯(lv)(lv)(lv)(lv)量與THMs 生(sheng)成(cheng)值成(cheng)正比，所(suo)以用氯(lv)(lv)(lv)(lv)作消毒劑時(shi)出水(shui)中(zhong)勢必會產(chan)生(sheng)THMs 。另一方面(mian)在(zai)有機物(wu)(wu)消耗(hao)(hao)(hao)氯(lv)(lv)(lv)(lv)后(hou)，須(xu)再加(jia)(jia)入(ru)足夠的(de)(de)氯(lv)(lv)(lv)(lv)量來飽(bao)和(he)瞬時(shi)及(ji)短期的(de)(de)有機物(wu)(wu)耗(hao)(hao)(hao)氯(lv)(lv)(lv)(lv)量后(hou)，多(duo)余(yu)的(de)(de)氯(lv)(lv)(lv)(lv)才(cai)能產(chan)生(sheng)長期性的(de)(de)有效(xiao)余(yu)氯(lv)(lv)(lv)(lv)，此時(shi)再多(duo)加(jia)(jia)氯(lv)(lv)(lv)(lv)也(ye)不會增加(jia)(jia)THMs 的(de)(de)生(sheng)成(cheng)。

（4）就(jiu)(jiu)生成THMs的(de)(de)兩種工藝對比(bi)，UV+ 氯消(xiao)(xiao)(xiao)毒(du)工藝比(bi)氯消(xiao)(xiao)(xiao)毒(du)工藝總體上(shang)THMs 值減少(shao)了(le)24.9 ％，其(qi)控(kong)制THMs 生成效果(guo)比(bi)氯消(xiao)(xiao)(xiao)毒(du)工藝要好很多，并且其(qi)THMs 減少(shao)量(liang)(liang)(liang)(liang)還與紫(zi)(zi)(zi)外(wai)線(xian)強度(du)有關。表3 數據顯示紫(zi)(zi)(zi)外(wai)線(xian)劑(ji)(ji)(ji)量(liang)(liang)(liang)(liang)在(zai)4 450μW•s /cm2的(de)(de)情況(kuang)下，所生成的(de)(de)THMs 值比(bi)同等條件下的(de)(de)氯消(xiao)(xiao)(xiao)毒(du)水(shui)降低了(le)37.5 ％；其(qi)次是(shi)紫(zi)(zi)(zi)外(wai)線(xian)劑(ji)(ji)(ji)量(liang)(liang)(liang)(liang)在(zai)2 225 μW•s /cm2 時(shi)，降低了(le)34.9％；最后(hou)是(shi)1 668 μW•s /cm2，僅降低了(le)9.5 ％。UV+氯消(xiao)(xiao)(xiao)毒(du)工藝比(bi)氯消(xiao)(xiao)(xiao)毒(du)工藝控(kong)制THMs效果(guo)好，因為(wei)UV+氯消(xiao)(xiao)(xiao)毒(du)工藝中氯投(tou)加量(liang)(liang)(liang)(liang)少(shao)，水(shui)中氯濃度(du)低，致使三鹵甲烷(wan)生成量(liang)(liang)(liang)(liang)減少(shao)。而(er)紫(zi)(zi)(zi)外(wai)線(xian)劑(ji)(ji)(ji)量(liang)(liang)(liang)(liang)越(yue)(yue)大，其(qi)與氯消(xiao)(xiao)(xiao)毒(du)進行對比(bi)的(de)(de)THMs 控(kong)制效果(guo)越(yue)(yue)好，這是(shi)因為(wei)：一方面(mian)，紫(zi)(zi)(zi)外(wai)線(xian)劑(ji)(ji)(ji)量(liang)(liang)(liang)(liang)越(yue)(yue)大時(shi)，只用投(tou)加少(shao)量(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)氯就(jiu)(jiu)能達到控(kong)制的(de)(de)余氯值，在(zai)40 W時(shi)只需投(tou)加0.8 mg /L 左(zuo)右(you)，而(er)在(zai)15 W時(shi)需投(tou)加1 mg /L左(zuo)右(you)，其(qi)氯投(tou)加量(liang)(liang)(liang)(liang)減少(shao)，THMs 值會相應減少(shao)。另一方面(mian)，紫(zi)(zi)(zi)外(wai)線(xian)劑(ji)(ji)(ji)量(liang)(liang)(liang)(liang)越(yue)(yue)大，部分(fen)有機物降解得越(yue)(yue)多，其(qi)生成THMs的(de)(de)前致物就(jiu)(jiu)越(yue)(yue)少(shao)，自然THMs值就(jiu)(jiu)越(yue)(yue)低。

2.3 紫外線對氯投加量的影響

紫外線(xian)對氯投加量的影(ying)響如表4所示(shi)。

從(cong)表中可(ke)以看出，紫外線+氯消毒(du)工藝比單(dan)獨使用氯消毒(du)節省6％氯的(de)投加量(liang)。

由于紫外線消毒工藝的消毒持續時間不長，所以中試基地采用與氯消毒工藝相結合，以保證
出廠水中(zhong)的余(yu)氯(lv)(lv)能(neng)夠達到《生活飲用(yong)水衛生標準》（GB 5749—2006）。中(zhong)試實(shi)驗中(zhong)采(cai)取UV+ 氯(lv)(lv)消毒(du)工藝(yi)與單純氯(lv)(lv)消毒(du)工藝(yi)兩種工藝(yi)的氯(lv)(lv)耗(hao)進行對比，實(shi)驗條件為(wei)：紫(zi)外燈功率為(wei)40 W，強(qiang)度為(wei)5 000μW•s /cm2，照射時間(jian)為(wei)1.25 s。

3 結論及建議

（1）紫外(wai)線消(xiao)(xiao)毒工藝瞬間(jian)滅菌(jun)能力非常強，但持續(xu)時(shi)(shi)間(jian)差，初(chu)步斷定紫外(wai)消(xiao)(xiao)毒持續(xu)時(shi)(shi)間(jian)為(wei)6 h，并且持續(xu)時(shi)(shi)間(jian)隨(sui)環境后期(qi)改(gai)變的影響較大，所(suo)以單(dan)獨(du)使(shi)用(yong)時(shi)(shi)只建議在用(yong)水(shui)終端使(shi)用(yong)。對于大中型(xing)給水(shui)廠，供(gong)水(shui)管網面積大時(shi)(shi)，應(ying)采(cai)用(yong)紫外(wai)線與(yu)氯(lv)聯(lian)合消(xiao)(xiao)毒工藝，以確保(bao)水(shui)中余氯(lv)，提高其(qi)持續(xu)殺菌(jun)能力。

（2）就減少THMs生成方面(mian)而言(yan)，UV消毒工(gong)藝(yi)效果最(zui)好，紫外線(xian)與(yu)氯聯合工(gong)藝(yi)次之，氯消毒工(gong)藝(yi)最(zui)差(cha)。

（3）在(zai)紫外＋氯消(xiao)毒(du)(du)工藝聯(lian)合使用時(shi)，其氯的投氯量比單獨氯消(xiao)毒(du)(du)工藝至少要節省(sheng)6％以上。

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