1 城市污水消毒的必要性 2002年11月，我國(guó)和許多國(guó)家及地區(qū)爆發(fā)了非典型性肺炎，這一疫情的元兇冠狀病毒廣泛的傳播和性頑強(qiáng)存活能力使人們意識(shí)到消毒的重要性，尤其是對(duì)接納病人排泄物的污水處理廠的尾水消毒成為防止疫情擴(kuò)散的重要防線。 2003年5月4日。國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局要求“城鎮(zhèn)污水處理廠出水應(yīng)結(jié)合實(shí)際采取加氯或紫外線、臭氧等消毒滅菌處理，出水水質(zhì)糞大腸菌群數(shù)小于10000個(gè)/L”。由此可見(jiàn)污水處理廠尾水消毒的必要性和緊迫性。 為了保護(hù)人類的健康、生命以及水環(huán)境和水資源，世界許多國(guó)家和地區(qū)（北美、歐盟、日本、韓國(guó)、臺(tái)灣等）都要求對(duì)城市污水在排放前進(jìn)行消毒處理。污水消毒也是保護(hù)飲用水源的第一道防線。我國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局和國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局于2002年12月24日頒布的《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB18918-2002中首次將微生物指標(biāo)列為基本控制指標(biāo)，要求城市污水必須進(jìn)行消毒處理，從而使污水處理的病理指標(biāo)與國(guó)際接軌。 2 城市污水消毒標(biāo)準(zhǔn) 許多國(guó)家和地區(qū)在對(duì)城市污水要求消毒的同時(shí),也制定了相應(yīng)的消毒指標(biāo)。美國(guó)的污水排放標(biāo)準(zhǔn)一般是由國(guó)家環(huán)保局（EPA）制定出指導(dǎo)性原則，再由各州制定出自己的排放標(biāo)準(zhǔn)，向本州的污水處理廠發(fā)放國(guó)家污染物清除系統(tǒng)（NPDES）排放許可證，證上規(guī)定各個(gè)污水處理廠的詳細(xì)排放指標(biāo)。該許可證及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)最后匯總到美國(guó)環(huán)保局監(jiān)控管理，不能達(dá)標(biāo)的污水處理廠將課以罰金處理，該執(zhí)行管理體系是世界上最為嚴(yán)格的，從而保證了標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格實(shí)施和執(zhí)行。目前美國(guó)大部分州對(duì)經(jīng)過(guò)二級(jí)生化處理后的污水出水的消毒指標(biāo)為糞大腸菌群不超過(guò)200個(gè)/100ml，極個(gè)別州的標(biāo)準(zhǔn)為糞大腸菌群不超過(guò)400個(gè)/100ml或1000個(gè)/100ml。在廢水再生處理方面，美國(guó)大部分州采用了美國(guó)加州的消毒標(biāo)準(zhǔn)，即加利福尼亞第22號(hào)條例，該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)非限制性使用的回用水的消毒標(biāo)準(zhǔn)為總大腸菌群不超過(guò)2.2個(gè)/100ml。加拿大的污水排放消毒指標(biāo)與美國(guó)類似。歐盟國(guó)家的污水排放標(biāo)準(zhǔn)主要受浴場(chǎng)水指導(dǎo)準(zhǔn)則（Bathing Water Directives）約束，現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)為受納水體中的總大腸菌群不超過(guò)10000個(gè)/100ml，且糞大腸菌群不超過(guò)2000個(gè)/100ml，目前歐盟正在對(duì)這一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修改，預(yù)計(jì)新標(biāo)準(zhǔn)中的糞大腸菌群數(shù)將修訂為不超過(guò)1000個(gè)/100ml。值得注意的是歐盟的標(biāo)準(zhǔn)不是直接規(guī)定污水廠出水的標(biāo)準(zhǔn)，而是限定受納水體的水質(zhì)，在實(shí)際操作中容易造成責(zé)任不清、互相推諉，有關(guān)市政及管理部門在城市污水處理標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施上要求不嚴(yán)的情況，因此歐盟國(guó)家在城市污水處理方面無(wú)論是消毒標(biāo)準(zhǔn)還是其實(shí)施執(zhí)行遠(yuǎn)不如北美地區(qū)嚴(yán)格。 我國(guó)的《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）將糞大腸菌列為基本污染物控制指標(biāo)。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定執(zhí)行二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和一級(jí)B類標(biāo)準(zhǔn)的污水處理廠排放要求是糞大腸菌群不超過(guò)10000個(gè)/L（即1000個(gè)/100ml），執(zhí)行一級(jí)A類標(biāo)準(zhǔn)的污水處理廠排放要求為不超過(guò)1000個(gè)/L（即100個(gè)/100ml）。 應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)歸納如表1： 表1 部分國(guó)家和地區(qū)尾水消毒指標(biāo) 國(guó)家或地區(qū) 糞大腸菌群數(shù) 標(biāo)準(zhǔn) 美國(guó)國(guó)家環(huán)保局（EPA） 200個(gè)/100ml 二級(jí)生化處理后的出水 美國(guó)加州加利福尼亞第22號(hào)條例 總大腸菌群數(shù)2.2個(gè)/100ml 非限制性使用的回用水 歐盟 2000個(gè)/100ml 浴場(chǎng)水指導(dǎo)準(zhǔn)則（Bathing Water Directives） 日本指針 大腸桿菌數(shù)3000個(gè)/ml 中國(guó)GB18918-2002 10000個(gè)/l 二級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 1000個(gè)/l 一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)A類 10000個(gè)/l 一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)B類 中國(guó)GB8978-1996 5000個(gè)/l 醫(yī)院、獸醫(yī)院及醫(yī)療機(jī)構(gòu)含病原體污水三級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 1000個(gè)/l 醫(yī)院、獸醫(yī)院及醫(yī)療機(jī)構(gòu)含病原體污水二級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 500個(gè)/l 醫(yī)院、獸醫(yī)院及醫(yī)療機(jī)構(gòu)含病原體污水一級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 1000個(gè)/l 傳染病、結(jié)合病醫(yī)院三級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 500個(gè)/l 傳染病、結(jié)合病醫(yī)院二級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 100個(gè)/l 傳染病、結(jié)合病醫(yī)院一級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 上海市地方標(biāo)準(zhǔn)DB31/199-1997 3000個(gè)/l 黃浦江上游水源保護(hù)區(qū) 10000個(gè)/l 黃浦江上游準(zhǔn)水源保護(hù)區(qū) 中國(guó)再生水用作冷卻水的水質(zhì)控制標(biāo)準(zhǔn) 2000個(gè)/l GB50335-2002 中國(guó)城鎮(zhèn)雜用水水質(zhì)控制標(biāo)準(zhǔn) 總大腸菌群數(shù)3個(gè) GB50335-2002 中國(guó)景觀環(huán)境用水的再生水水質(zhì)控制標(biāo)準(zhǔn)GB50335-2002 10000個(gè)/l 觀賞性景觀環(huán)境用水河道、湖泊類 2000個(gè)/l 觀賞性景觀環(huán)境用水水景類 500個(gè)/l 娛樂(lè)性景觀環(huán)境用水河道、湖泊類 不得檢出 娛樂(lè)性景觀環(huán)境用水水景類 3 紫外線污水消毒技術(shù)的歷史、現(xiàn)狀 給排水消毒方法可分為兩大類，即化學(xué)消毒方法，如：加氯消毒和臭氧消毒；和物理消毒方法，如：紫外線消毒?；瘜W(xué)消毒方法一般都會(huì)產(chǎn)生三致消毒副產(chǎn)物，在已知的實(shí)用消毒方法中，紫外線消毒是唯一不會(huì)產(chǎn)生消毒副產(chǎn)物的方法，因此不會(huì)造成二次污染問(wèn)題。 早在1878年人類就發(fā)現(xiàn)了太陽(yáng)光中的紫外線具有殺菌消毒作用。在1901年和1906年人類先后發(fā)明了水銀光弧這一人造紫外光源和傳遞紫外光性能較好的石英材質(zhì)燈管后，法國(guó)馬賽的一家自來(lái)水廠很快在1910年首次使用了紫外消毒工藝。但人類對(duì)紫外消毒技術(shù)在城市污水處理中的應(yīng)用的濃厚興趣則始于20世紀(jì)60年代中葉,并于70年代到80年代初對(duì)紫外線消毒在城市污水處理中的應(yīng)用進(jìn)行了大量早期的研究，這主要是由于當(dāng)時(shí)人們已認(rèn)識(shí)到被廣泛使用的加氯消毒工藝中的余氯對(duì)受納水體中的魚(yú)類等生物有毒性可導(dǎo)致大量死亡，再有就是發(fā)現(xiàn)并確認(rèn)了氯消毒等化學(xué)消毒方法會(huì)產(chǎn)生如三鹵甲烷（THMs）等致癌、致基因畸變的消毒副產(chǎn)物。這些發(fā)現(xiàn)促使人類尋求一種更好的消毒方法。 加拿大安大略省水資源委員會(huì)于1965年和1969年對(duì)紫外線消毒技術(shù)應(yīng)用于城市污水處理及對(duì)受納水體的影響進(jìn)行了研究和評(píng)估[1]。其他加拿大研究人員對(duì)紫外線污水消毒的消毒效果、技術(shù)可行性、影響紫外線消毒效果的水質(zhì)因素、對(duì)受納水體中魚(yú)類的影響及消毒副產(chǎn)物以及與加氯消毒比較進(jìn)行了大量先驅(qū)性的工作[2][3][4][5][6][7]。這些研究結(jié)果表明紫外線污水消毒技術(shù)可行、可達(dá)到和加氯相同甚至更好的消毒效果，且對(duì)受納水體中生態(tài)無(wú)毒性、不產(chǎn)生消毒副產(chǎn)物。以上研究為推動(dòng)紫外消毒在城市污水處理中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。 1982年加拿大特潔安（Trojan）技術(shù)公司發(fā)明了世界上第一套明渠式安裝的紫外消毒系統(tǒng)UV2000，并引進(jìn)了模塊化紫外消毒系統(tǒng)概念，即紫外系統(tǒng)可由若干獨(dú)立的紫外燈模塊組成，且水流靠重力勢(shì)流驅(qū)動(dòng)，不再需要泵、管道以及閥門。系統(tǒng)維護(hù)可對(duì)單個(gè)模塊進(jìn)行，且紫外燈模塊可輕易地從明渠中直接取出進(jìn)行維護(hù)檢修，維護(hù)時(shí)系統(tǒng)無(wú)需停機(jī)可繼續(xù)運(yùn)行消毒，因而無(wú)需備用設(shè)備，如果需要對(duì)明渠進(jìn)行清理也很方便，模塊化明渠式消毒裝置大大降低了紫外污水消毒的成本并使得系統(tǒng)維護(hù)簡(jiǎn)單、方便。同時(shí)，當(dāng)污水廠在擴(kuò)建或改造時(shí)，只需適當(dāng)增加紫外燈模塊的數(shù)量，而無(wú)需添購(gòu)整套系統(tǒng)，從而可以節(jié)省設(shè)備投資，使用起來(lái)非常靈活。這一發(fā)明得到了污水處理廠的歡迎，大大推動(dòng)了紫外線消毒技術(shù)在城市污水消毒處理中的應(yīng)用，目前在世界各地已經(jīng)有3000多家城市污水處理廠安裝使用了紫外污水消毒系統(tǒng)，其中95%以上的系統(tǒng)采用了明渠式模塊化紫外系統(tǒng)的創(chuàng)意。這些污水消毒系統(tǒng)小的每天處理幾千噸污水，大的每天處理上百萬(wàn)噸城市污水。 在亞洲，1999年，香港石湖墟污水處理廠投入運(yùn)行，該項(xiàng)目峰值流量24萬(wàn)m3/d，消毒后糞大腸桿菌小于1000個(gè)/100ml。 2000年，由上海市政工程設(shè)計(jì)研究院上海市城市排水公司對(duì)地處黃浦江上游準(zhǔn)水源保護(hù)區(qū)的閔行污水處理廠尾水消毒進(jìn)行了研究，經(jīng)各方論證和技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，最終決定采用紫外線消毒系統(tǒng)，該裝置設(shè)計(jì)消毒能力5萬(wàn)m3/d（平均流量），采用低壓紫外線燈管和人工清洗方式，為我國(guó)內(nèi)地第一套用于污水處理的紫外線消毒裝置。 2001年～2003年間，陸續(xù)有深圳市龍崗大工業(yè)區(qū)污水處理廠（5.6萬(wàn)m3/d）、重慶北碚城市污水處理廠（5萬(wàn)m3/d）、上海長(zhǎng)橋污水處理廠（2.2萬(wàn)m3/d）,上海松江北區(qū)污水處理廠（8萬(wàn)m3/d）、無(wú)錫新區(qū)污水處理廠（3萬(wàn)m3/d）、蘇州新區(qū)第二污水處理廠（4萬(wàn)m3/d）和上海龍華污水處理廠（10.5萬(wàn)m3/d）等建成或正在建設(shè)中。 4 應(yīng)用實(shí)例 紫外線污水消毒技術(shù)如今已被廣泛應(yīng)用于各類城市污水的消毒處理中，包括： 1） 低質(zhì)污水的消毒——只經(jīng)過(guò)一級(jí)物理處理或一級(jí)強(qiáng)化處理的污水 其特點(diǎn)是高TSS（50mg/L – 150 mg/L以上）和低紫外穿透率（5% - 25% 左右），因此紫外污水消毒技術(shù)含量最高。這類污水如果使用化學(xué)消毒工藝，將會(huì)產(chǎn)生大量的三致消毒副產(chǎn)物。目前美國(guó)夏威夷沙島污水處理廠是世界上最大的采用紫外線對(duì)低質(zhì)污水消毒的城市污水處理廠，處理規(guī)模為56萬(wàn)m3/d，采用了明渠式中壓燈消毒系統(tǒng)。 2） 常規(guī)二級(jí)生化處理后的污水消毒——是紫外線污水消毒應(yīng)用最為普遍的領(lǐng)域。這類污水TSS一般在10mg/L - 30mg/L，紫外穿透率在40% - 70% 左右。目前正在建造的美國(guó)Valley Creek 污水處理廠建成后每天可消毒227萬(wàn)m3/d污水，將成為世界上最大的紫外污水消毒系統(tǒng)，該系統(tǒng)為明渠式中壓燈消毒系統(tǒng)。 3） 合流管系溢流（CSO）消毒——紫外消毒技術(shù)在這一難度較高的處理中也得到應(yīng)用，不僅消毒效果好,而且比加氯消毒在劑量的控制上更為可靠和容易操作。這類污水的特點(diǎn)是水質(zhì)可以在短時(shí)間內(nèi)有很大幅度的變化，例如：TSS可在10mg/L - 100mg/L間，紫外穿透率可在5% - 70%間變化。美國(guó)Village Creek污水處理廠采用了紫外消毒技術(shù)每天可對(duì)136萬(wàn)噸CSO污水進(jìn)行消毒。該紫外消毒系統(tǒng)是目前世界上最大的紫外污水消毒系統(tǒng)，這套系統(tǒng)也采用了明渠式中壓燈消毒技術(shù)。 4） 廢水再生/中水回用消毒——紫外污水消毒技術(shù)的另一個(gè)重要應(yīng)用就是污水的再生消毒處理，也是污水消毒標(biāo)準(zhǔn)最為嚴(yán)格的一類處理。美國(guó)加州于90年代初委托美國(guó)國(guó)家水研究所（NWRI）、美國(guó)供水協(xié)會(huì)（AWWA）和加州戴維斯大學(xué)對(duì)紫外消毒技術(shù)在廢水再生處理中的應(yīng)用問(wèn)題做了大量重要的研究工作，并最早將紫外污水消毒技術(shù)應(yīng)用于再生廢水的消毒處理中。再生水表現(xiàn)為低濁度和高紫外穿透率，從美國(guó)的情況看，出水濁度按要求一般不得超過(guò)2NTU，紫外穿透率一般在65% - 80% 左右。紫外消毒技術(shù)的應(yīng)用是出于對(duì)加氯消毒產(chǎn)生的三致副產(chǎn)物的擔(dān)心、同時(shí)化學(xué)消毒劑可對(duì)一些農(nóng)作物產(chǎn)生傷害或可能影響植物的生長(zhǎng)，而農(nóng)業(yè)灌溉是加州廢水再生的一個(gè)主要應(yīng)用。根據(jù)美國(guó)1998年的一項(xiàng)不完全統(tǒng)計(jì)表明其12個(gè)州80家城市污水處理廠采用了紫外污水消毒技術(shù)處理再生廢水，總處理量每天約為260萬(wàn)m3/d。目前世界上最大的使用紫外消毒技術(shù)的廢水再生處理廠是加州Santa Rosa污水處理廠，每天可處理25萬(wàn)m3/d再生水，該系統(tǒng)為明渠式中壓燈消毒系統(tǒng)。 5 結(jié)語(yǔ) 紫外消毒技術(shù)為物理消毒方式，具廣譜性殺菌能力，無(wú)二次污染。經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展已經(jīng)成為比較成熟可靠的高效環(huán)保型消毒技術(shù)，在國(guó)外各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的運(yùn)用。在我國(guó)由于對(duì)其技術(shù)的了解有一定的局限性，在污水處理中的應(yīng)用不多，上海市政工程設(shè)計(jì)研究院在這方面開(kāi)展了許多研究，已在閔行、長(zhǎng)橋等污水處理廠得到應(yīng)用。進(jìn)入二十一世紀(jì)后，隨著對(duì)污水尾水消毒的日益重視和在部分污水廠的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)積累，紫外線消毒技術(shù)得到了推廣，預(yù)計(jì)今后有條件的污水處理廠中50%將會(huì)采用紫外線消毒，并在城市污水處理應(yīng)用中成為取代傳統(tǒng)化學(xué)消毒方法的主流技術(shù)。這一技術(shù)將有著廣闊的應(yīng)用前景。 參考文獻(xiàn) [1] G. 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