广州沥滘污水处理厂紫外消毒系统介绍

周曼琪1 肖卫星2 高嘉棋2
1广州沥滘污水处理厂 2深圳海川环境科技有限公司

1、概述

　　广州市沥滘污水处理厂是广州市污水治理总体规划的第四座大型污水处理厂，隶属广州市市政污水处理总厂。厂区位于广州市海珠区万亩果园中的小洲村东南面，占地面积218亩（14.7万平方米）。该厂设计总规划为日处理污水40万吨，分两期工程进行建设，主要收集海珠区全区、长洲岛和大学城的污水，纳污面积125平方公里，服务人口135万人。采用除磷脱氮活性污泥工艺（A²O）。其生物反映池共分两条生产线，每条生产线日处理污水为10万吨，二期工程增建两条生产线，日处理污水达到40万吨。
　　近年来爆发的非典，禽流感等疾病，引起人们对污水消毒的重视。因为城市污水中带有大量的致病微生物，虽然在二级生化处理后，水中的有机污染物和悬浮污染物已经减少，但微生物数量的减少非常有限，如果不进行消毒处理而直接排放，受纳水体（河流、江湖等）将受到微生物的污染，严重危害人类的健康。
　　城市污水处理厂消毒方式有两种，即化学消毒法和物理消毒法，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，而紫外线消毒通过打破微生物的DNA链来使之不能繁殖，达到灭活，是唯一不会产生消毒副产物的方法，不会造成二次污染问题。在“以人为本”“质量、安全第一”的宗旨下，我厂选择了由深圳市海川实业股份公司代理，在国际市场份额最大的品牌，加拿大Trojan公司UV3000PLUS紫外消毒系统，出水指标严格执行《国家城镇污水处理厂污水排放标准》（GB 18918－2002），达到国家一级B排放标准，即出水粪大肠杆菌群数不大于10⁴个/L。

2、紫外消毒系统的选择

　　选择紫外线消毒时我们具体考虑了以下因素：
　　第一考虑的是安全性。因为氯气是剧毒危险品，人类吸入浓度为每立方米2.5毫克的氯气时，就会死亡。而储存氯气的钢瓶、液氯罐运输车等属于高压容器，一旦出现泄漏事故，对周围居民生命财产和环境将造成巨大危害。比如近期发生的京沪高速公路液氯罐运输车泄漏事故、重庆天元化工厂液氯事故，15万人大迁移，引起了有关各方面的重视。
　　紫外线消毒系统没有泄漏危险，紫外线通过污水后强度大大降低，操作员受到紫外线辐射的几率非常小。
　　第二考虑的是消毒附产物。使用液氯消毒，残余的氯会于污水中的各种有机物产生化学反应，产生如三氯甲烷这样的致癌物质，如果这些消毒附产物严重影响了人类健康。而在国外，污水处理中采用的液氯消毒往往都是作为一种应急措施。
　　紫外线消毒是物理消毒方式，没有任何消毒附产物。
　　第三考虑到占地面积、土建费用。加氯消毒一遍要求不少于30分钟的接触时间，因此要为此修建庞大的接触池，占地大，土建费用高。
　　UV3000PLUS紫外线消毒系统一、二期占地面积共约400平方米，不需要任何附加构筑物，全天候24小时露天运行，节省了高额土建费用。
　　第四考虑到设备的性能、质保、厂商实力。
　　Trojan UV3000PLUS 采用低压高强汞齐灯管，光电转换效率接近50％，寿命18000小时以上，灯管性能测试通过了NWRI（加州水资源研究机构）认证。整套设备可实时在线监测污水变化，根据不同水质情况，自动调节紫外剂量，节约了电耗。电子镇流器自然对流散热，采用阳极氧化铝密封，美观大方。且设备不需要任何维护结构，全天候室外运行。在清洗方式上，实践证明，要高效清洁光泽表面硬物质，必须采用机械加化学清洗。Trojan30多年经验基础上，率先采用了全自动机械加化学在线清洗，使灯管结构系数为1，优于行业内纯机械刮擦清洗方式的0.8。
　　深圳海川公司是Trojan公司中国地区唯一指定代理商，公司覆盖全国30多个地市，也是中国地区最早从事紫外消毒事业的企业，其业务还包括、水处理构筑物的抗裂防渗纤维以及道路、桥梁、市政工程上使用的新型工程材料、涂料等。海川公司编制国家标准、拥有自主知识产权、多项国家专利技术，2003年经国家人事部批准设立了博士后工作站等，其综合实力可以保证设备的服务和质量。
　　综合以上因素，我们选择了由深圳海川代理的国际紫外线行业优秀品牌Trojan UV3000Plus紫外消毒系统。

3、运行效果测试

　　从2005年1月13日开始使用由深圳海川环境公司代理的加拿大TROJAN公司的Trojan UV3000Plus紫外线消毒设备，该套设备运行至今已经有接近3个月的运行时间，设备基本是连续运行（除偶尔因为整个水厂电路检修的原因停电没有运行外），通过这80来天的运营表明：设备能够满足设计要求，各部件和元件能够运行正常，能够根据水质和水量实现可变功率的输出，实现节电运行模式。在这80来天的运营期间，没有出现设备故障。个别磨合期问题也在我厂操作人员严谨的工作态度和海川公司工程技术人员的共同努力下，所有的问题均得到及时有效的解决，确保了该设备的正常运行。
　　从设备开始运行至今，紫外线消毒设备出水水量从14.4万吨/天到27.2万吨/天有一定的波动，但紫外线设备出水（我厂排水）粪大肠杆菌群数均小于10⁴个/L，详细记录如下表：

日期 水量（万吨/天） 出水粪大肠杆菌群数（个/L） 1月19日 23.86 1.81×10³ 1月20日 21.44 2.36×10³ 1月24日 24.94 2.00×10³ 1月25日 27.20 2.00×10³ 1月26日 24.20 1.00×10³ 1月27日 15.80 7.60×10² 1月31日 25.01 9.70×10³ 2月1日 23.80 5.20×10³ 2月2日 23.26 1.08×10³ 2月3日 23.00 3.13×10² 2月4日 23.51 3.45×10³ 2月5日 20.59 3.35×10³ 2月6日 16.18 2.81×10³ 2月7日 14.40 8.6×10³ 2月17日 22.90 1.22×10² 2月21日 20.10 1.35×10³ 2月22日 25.71 3.65×10³ 2月23日 25.80 2.14×10³ 2月24日 24.60 4.35×10³ 2月28日 23.30 7.80×10² 3月1日 23.23 5.95×10² 3月2日 23.00 7.17×10² 3月3日 23.51 5.17×10³ 3月21日 18.87 4.42×10³ 3月22日 19.90 8.60×10² 3月23日 21.90 1.84×10³

　　根据表格参数可以看到，由深圳海川公司提供的Trojan UV3000Plus紫外线消毒设备通过这80来天的试运行说明，在流量14.4万吨/天到27.2万吨/天波动较大的情况下，设备性能稳定，消毒效果优良，能满足我厂的运行需要。

4、系统运行费用

　　根据独立第三方咨询公司（Dilon咨询公司和CH2OMHill工程公司）用Trojan紫外消毒器所做有效紫外剂量实验报告，根据该项目设计（按26万吨/天考虑）要求，要保证达到消毒标准，Trojan需要416根低压高强灯管。在此基础上作运行成本经济分析。
　　1、吨水电耗P =总额定功率÷Ks×(1＋灯管老化系数Kt)÷2×电价÷平均小时流量
　　其中：总额定功率 = 104KW
　　Ks峰值流量系数 = 1.3
　　灯管老化系数Kt = 0.82
　　电价 = 按0.738元/度 计算
　　平均小时流量 =10833.3吨/小时
　　吨水电耗P = 104÷1.3×1.82÷2×0.738÷8333.3 ≈ 0.00645元/ 吨
　　2、灯管更换费用F= 灯管总数×灯管单价÷Ks×(1＋灯管老化系数Kt)÷2÷灯管寿命T÷平均小时流量
　　其中：灯管总数 =416
　　Ks峰值流量系数 = 1.3
　　灯管老化系数Kt = 0.82
　　灯管寿命T = 18000小时
　　灯管单价 = 1950元
　　平均小时流量 =10833.3吨/小时
　　灯管更换费用F =416×1950÷1.3×1.82÷2÷18000÷10833.3≈ 0.003元/ 吨
　　3. 总吨水经营成本=0.00645＋0.003= 0.00945元/ 吨
　　4、小结
　　综合以上及运行情况，总结出以下几点：
　　1、紫外消毒系统是目前国内新兴的消毒方式，在大水量运行的污水长运行实例并不多，所以要选择技术成熟，完备的系统设计，拥有机械加化学全自动清洗方式，因为石英套管上的污垢包括油腻只有采用机械加化学才能彻底清洗干净，TrojanUV3000Plus采用的是食品级别清洗胶体，极小量即可高效清洗，且不会产生二次污染，保证了紫外透光率和消毒效果。
　　2、消毒水渠的水位控制系统非常重要，沥滘厂水量波动很大，在这样的情况下，严格进行土建施工，采用了无动力自动水位控制器（ALC），自动平衡水位，使灯管完全浸没在污水中，稳定了水流，保证了消毒效果。
　　3、二级出水的水质。紫外消毒系统对二级水要求满足一般标准，即SS在20mg/L左右，紫外透光率在65％左右。我厂采用的A²O工艺，4个大型二沉池，满水试验中一次成功，创造了在国内大型污水处理池体结构“不裂、不渗、不漏”的施工新纪录。成熟的工艺和高质量的施工完全保证了二级出水水质，和紫外消毒系统形成最佳拍档。
　　4、关于光复活的说明。光复活是指但是微生物具有一种光复活蛋白，可以在有可见光的环境下还原胸腺四聚体，而使微生物复活，这个作用叫做“光复活作用”，根据我厂经验，只要设备质量好，电子镇流器变功输出，系统可以根据水质水量自动变化紫外剂量输出，就可以完全破坏微生物的繁殖能力，光复活出现的几率非常小。且出水水渠下不宜太长，或采用盖板，地下管出水方式，可以完全避免光复活出现。
　　5、紫外消毒系统的安全性。紫外光对人的皮肤和眼睛有伤害。就像太阳光中的紫外线可以使皮肤晒黑，长时间暴晒还会脱皮。紫外光通过污水后，光强大大减弱，不影响水面以上的工作人员，且设备自带挡光板，可以防止紫外光辐射。为了保证安全，检修人员应仔细阅读系统维护手册，并在检修时应该带上设备配置的紫外防护面罩。

4、结论

　　广州市沥滘污水厂积极采用新型紫外消毒工艺，高效的运行效果和经济的运行成本，开创了华南地区污水紫外线消毒技术的先河，为健康、人性化环保工程作出了积极的贡献。
　　广州市沥滘污水的成功运行投产，不仅标志着在广州市市政府、市政园林局和市政污水处理总厂的领导下，广州市污水处理事业友迈上一个新的台阶，它将对珠江河早日重现水碧鱼跃的美景，以及广州市加快“两个适宜”的城市建设做出贡献。

附：沥滘插图。