污水**标准及紫外线**技术应用

1 城市污水**的必要性

2002年11月，某些国家及地区爆发了非典型性肺炎，这一疫情的元凶--冠状病毒的广泛传播和顽强存活的能力，使人们意识到**的重要性，尤其是污水处理厂的尾水**，成为防止疫情扩散的重要防线。

2003年5月4日，国家环境保护总局要求城镇污水处理厂出水应结合实际采取加氯或紫外线、臭氧等****处理，出水水质粪大肠菌群数小于 10000个／L。由此可见污水处理厂尾水**的必要性和紧迫性。

为了保护人类的生命健康，保护好水环境，世界许多国家和地区(北美、欧盟、日本、韩国、台湾等)都要求对城市污水在排放前进行**处理。我国国家环境保护总局和国家质量监督检验检疫总局于 2002年12月24日颁布的《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB l8918-2002)中**将微生物指标列为基本控制指标，要求城市污水必须进行**处理，从而使污水处理标准的病理指标与国际接轨。

2 城市污水**标准

许多国家和地区在对城市污水要求**的同时，也制定了相应的**指标。美国的污水排放标准一般是由国家环保局(EPA)制定出指导性原则，再由各州制定出自己的排放标准，向本州的污水处理厂发放国家污染物**系统(NPDES)排放许可证，证上规定各个污水处理厂的详细排放指标。该许可证及监测数据*后汇总到美国环保局监控管理，不能达标的污水处理厂将被课以罚金。该执行管理体系是世界上*为严格的，从而保证了标准的严格实施和执行。目前美国大部分州对经过二级生化处理后的污水出水的**指标为粪大肠菌群不超过200个／100 mL，极个别州的标准为粪大肠菌群不超过400个／100 mL或1000个／100 mL。在污水再生处理方面，美国大部分州采用于美国加州的**标准，即加利福尼亚第22号条例，该标准对非限制性使用的回用水的**标准为总大肠菌群不超过2．2个／100 mL。加拿大的污水排放**指标与美国类似。欧盟国家的污水排放标准主要受浴场水指导准则(Bathing Water Directives)约束，现行标准为受纳水体中的总大肠菌群不超过10000个／100 mL，且粪大肠菌群不超过2 000个／100mL，目前欧盟正在对这一标准进行修改，预计新标准中的粪大肠菌群数将修订为不超过1000个／100mL。

我国的《城镇污水处理厂污染物排放标准》 (GBl8918-2002)将粪大肠菌群列为基本控制项目。该标准规定执行二级标准和**B类标准的污水处理厂粪大肠菌群*高允许排放浓度不超过 10000个／L(即1000个／100 mL)，执行**A类标准的不超过1000个／L(即100个／100 mL)。

部分国家和地区所采取的标准归纳见表1。

3 紫外线污水**技术的历史和现状

给排水**方法可分为两大类，即化学**法和物理**法。化学**法有加氯**和臭氧**等；物理**法有紫外线**等。化学**法一般都会产生**副产物，而紫外线**是**不会产生**副产物的方法，不会造成二次污染问题。

表1 部分国家和地区尾水**指标

注：* 除注明外均为粪大肠菌群数。

早在1878年人类就发现了太阳光中的紫外线具有****作用。1901年和1906年人类先后发明了水银光弧这一人造紫外光源和传递紫外光性能较好的石英材质灯管，法国马赛一家自来水厂很快在1910年**使用紫外线**工艺。人类对紫外线**技术在城市污水处理中的应用则始于20世纪60年代中叶，并于70年代到80年代初对紫外线**在城市污水处理中的应用进行了大量早期的研究，这主要是由于当时人们已认识到被广泛使用的加氯**工艺中的余氯对受纳水体中的鱼类等生物有毒，而且发现并确认了氯**等化学**方**产生如三卤甲烷(THMs)等致癌、致基因畸变的副产物。这些发现促使人类寻求一种更好的**方法。

加拿大安大略省水资源委员会于1965年和 1969年对紫外线**技术应用于城市污水处理以及对受纳水体的影响进行了研究和评估(1)。其他加拿大研究人员对紫外线**的效果、技术可行性、影响效果的水质因素、对受纳水体中鱼类的影响、**副产物以及与加氯**技术经济比较进行了大量先驱性的研究工作(2～7)。这些研究结果表明，紫外线污水**技术可行，可达到和加氯相同甚至更好的**效果，对受纳水体中生物无毒副作用，不产生**副产物。以上研究为推动紫外线**在城市污水处理中的应用奠定了基础。

1982年加拿大某发明了世界上**套明渠式安装的紫外线**系统2000，并引进了模块化紫外线**系统概念，即紫外线系统可由若干独立的紫外灯模块组成，且水流靠重力流动，不需要泵、管道以及阀门。系统维护可对单个模块进行，且紫外灯模块可轻易地从明渠中直接取出进行维护检修，维护时系统无需停机，可继续运行**，因而无需备用设备，如果需要对明渠进行清理也很方便。模块化明渠式**装置大大降低了紫外线污水**的成本并使得系统维护简单方便。同时，当污水处理厂在扩建或改造时，只需适当增加紫外灯模块的数量，而无需添购整套系统，可以节省设备投资，使用起来非常灵活。这一发明得到了污水处理厂的欢迎，大大推动了紫外线**技术在城市污水**处理中的应用。目前在世界各地已经有3000多家城市污水处理厂安装使用了紫外线污水**系统，其中95％以上的系统采用了明渠式模块化紫外线系统的创意。这些污水**系统规模小的每天处理几千m³，大的每天处理上百万m³。

在亚洲，1999年香港石湖墟污水处理厂投入运行，该厂规模24万m³／d，**后粪大肠杆菌小于 1000个／100mL。2000～2003年间，陆续有深圳市龙岗大工业区污水处理厂(5．6万m³／d)、上海长桥污水处理厂(2．2万m³／d)、上海松江北区污水处理厂 (8万m³／d)、无锡新区污水处理厂(3万m³／d)、苏州新区**污水处理厂(4万m³／d)和上海龙华污水处理厂(10．5万m³／d)等采用紫外线**系统。

4 应用实例

紫外线污水**技术如今已被广泛应用于各类城市污水的**处理中，包括低质污水、常规二级生化处理后的污水、合流管道溢流废水和再生水的**。低质污水的**，即只经过**处理或**强化处理的污水，其特点是高TSS(50～150nag／L)和低紫外穿透率(5％～25％)，这类污水如果使用化学**工艺，将会产生大量的三致副产物。目前美国夏威夷沙岛污水处理厂是世界上*大的采用紫外线对低质污水**的城市污水处理厂，处理规模为56万 m³／d，采用了明渠式中压灯**系统。常规二级生化处理后的污水**，是紫外线污水**应用*为普遍的领域。这类污水TSS一般在10～30 mg／l 紫外穿透率在40％～70％。目前正在建造的美国 Valley Creek污水处理厂建成后可**227万m³／d 污水，将成为世界上*大的紫外线污水**系统，该系统为明渠式中压灯**系统。合流管道溢流污水用紫外线**，不仅**效果好，而且比加氯**在剂量控制上更为可靠和容易。这类污水的特点是水质可以在短时间内有很大幅度的变化，例如TSS可在10～100 mg／L间，紫外穿透率可在5％～70％间变化。美国Village Creek污水处理厂采用了紫外线**技术每天可对136万m³ CSO污水进行**。该紫外线**系统是目前世界上*大的紫外线污水**系统，也采用了明渠式中压灯**技术。再生水的**，是紫外线污水**的另一个重要应用范围，也是污水**标准*为严格的。美国加州于90 年代初委托美国国家水研究所(NWRl)、美国供水协会(AWWA)和加州戴维斯大学对紫外线**技术在废水再生处理中的应用做了大量研究工作，并*早将紫外线污水**技术应用于再生水的**处理中。再生水表现为低浊度和高紫外穿透率，从美国的情况看，出水浊度按要求一般不得超过2 NTU，紫外穿透率一般在65％～80％左右。对再生水进行紫外线**是出于对加氯**产生的三致副产物的担心，同时化学**剂可对一些农作物产生伤害或可能影响植物的生长，而农业灌溉是加州污水再生利用的主要途径。根据美国1998年的一项不完全统计，表明其12个州80家城市污水处理厂采用了紫外线污水**技术处理再生水，总处理量约为260万m³／d。目前世界上*大的使用紫外线**技术的再生水处理厂是加州Santa Rosa污水处理厂，处理规模25万m³／d，该系统为明渠式中压灯**系统。

5 结语

紫外线**技术为物理**方式的一种，具有广谱**能力，无二次污染。经过20多年的发展，已经成为成熟可靠高效环保的**技术，在国外各个领域得到了广泛的运用。在我国由于对其技术的了解有一定的局限性，在污水处理中的应用不多。上海市政工程设计研究院在这方面开展了许多研究，并已在上海闵行、长桥等污水处理厂得到应用。进入21世纪后，随着对污水尾水**的日益重视和运行经验的积累，紫外线**技术将得到推广，预计今后有条件的污水处理厂中 50％将会采用紫外线**，并成为取代传统化学**方法的主流技术。