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二次供水紫外线消毒器

2019/10/1 22:42:04

二次供水系统虽然有效地解决了高层建筑供水在水量和水压上的需求,但出水水质下降,普遍存在的问题是细菌学指标超标,余氯量也基本为零。

改善二次供水系统的水质问题,除加强管理、改进水箱材质和构造外,其根本的措施是进行二次消毒处理。目前对水进行消毒处理的方法主要有物理法和化学法,而化学法中常用的消毒剂均为有毒气体,考虑到在居民楼内二次供水系统的安全性以及避免形成消毒副产物,各种化学消毒法均不宜采用。物理法中加热法、超声波法、紫外线照射法、磁场、高压静电场、高频场均可杀菌消毒,考虑到安全性和技术条件的成熟程度,试验选中了二次供水紫外线消毒器的紫外线照射工艺。近年来,国外对自来水紫外线消毒器消毒效果予以充分重视,特别是发现自来水中存在隐孢子虫属后,把饮用水紫外线消毒器消毒工艺作为自来水消毒的最后一道把关的工序,并即将正式列入美国供水法规。

紫外线杀菌消毒原理是利用适当波长的紫外线能够破坏微生物机体细胞中的DNA(脱氧核糖核酸)或RNA(核糖核酸)的分子结构,造成生长性细胞死亡和(或)再生性细胞死亡,达到杀菌消毒的效果。经试验,紫外线杀菌的最有效波长范围为254~257nm,试验采用的ZX型高压汞灯可满足其要求。

1二次供水系统紫外线消毒器应用消毒试验装置

1.1二次供水系统紫外线消毒器应用消毒试验静态装置

静态试验的目的是测试水在静止状态下灭菌率与紫外线辐射半径、辐照时间的关系。装置由不锈钢镜面板制成,镜面板的作用是把穿透水体的紫外线重新反射回水体。紫外线灯管浸没在水中,以灯管为中心,调整灯管周围可调挡板,达到调整辐射半径和水体容积的目的。在各种辐射半径和辐照时间下,测定辐照前后水中细菌学指标的变化,并算出灭菌率,从而确定灭菌规律。

1.2二次供水系统紫外线消毒器应用消毒试验动态装置

动态装置是根据静态试验获得的参数,用不锈钢镜面板制作。按居住楼设计秒流量计算法计算出调节水箱最大供水流量,以此流量和停留时间(辐照时间)确定动态装置的净容积。为保证杀菌效果,将装置分为三格,每格内设一支紫外线灯管,让水顺序流过三格,延长其受辐射时间。

2试验结果

2.1静态试验结果

以国产500WZX型紫外线灯管分别对辐射半径为0.05、0.075、0.10、0.125、0.15、0.175、0.20、0.225m的静止水体进行杀菌试验,分别测得开始时刻及各辐照历时后的细菌个数,并计算出其杀菌率(%),结果见表1。 
表1静态试验的辐射半径、辐照历时与杀菌率 
试验中细菌学指标检测方法用平皿计数法测量细菌总数,用多试管发酵法和膜滤法测量总大肠杆菌数,并用两种方法互相校核。
表1静态试验的辐射半径、辐照历时与杀菌率

2.2动态试验结果

动态试验在某高层建筑14楼顶水箱内进行,水箱水经本装置处理后进入管网,在13层水龙头处分别取不同出水流量下的水样进行化验,最大流量要大于供10层楼居民用水的设计秒流量(设定下部4层为市政管网直接供水,不经过调节水箱),细菌学指标监测方法与静态试验相同。结果如表2所示。
表2不同流量时的灭菌率
3分析与讨论
3.1静态试验结果分析
静态试验结果表明,在静止水体中的紫外线杀菌率与辐射半径、辐照历时有关。在不同的辐射半径中,当辐照历时相同时,灭菌率随辐射半径增大而降低。而要达到100%的灭菌率,需要的辐照历时随辐射半径的增加而增加,而且随着辐射半径的增大,所需辐照历时增加趋势加速,所以紫外线辐照灭菌应设计在合理的辐射半径范围内。当辐射半径一定时,灭菌率则随辐照历时延长而明显增高。
上述分析表明要提高杀菌率必须减小辐射半径而延长辐照历时。在实际运行中,水流经灭菌箱体时的流速v、箱体的断面积A(决定辐射半径)与用水量Q之间的关系为Q=vA;灭菌箱体长度L与水流速度v、辐照历时t之间的关系为L=vt。在水量一定时,增大断面积A,可减小流速v。降低流速v意味着流过L长度所需时间延长,水在灭菌箱中的辐照历时延长,有利于灭菌率,但同时因断面积A增大,使辐射半径增大,又不利于提高灭菌率。
因此,应该在按设计秒流量计算出的流量条件下,依据静态试验结果,选择紫外线消毒器杀菌灯最佳的辐射半径和辐照历时设计动态装置。

3.2动态试验结果分析

动态装置的杀菌率随流量的增大而降低,但只要流量在设计秒流量范围内,出水的细菌学指标都能满足《生活饮用水卫生标准》(GB5749—85)。装置的设计秒流量为5.14L/s,其尺寸足以保证水流经灭菌箱时的停留时间。另外,当原水中细菌总数为210个/mL、大肠菌数为140个/L、出水量为7.04L/s(超过设计秒流量)时,出水细菌总数为24个/mL、大肠菌数为2个/L,仍能满足细菌学指标要求,说明该紫外线消毒器应用消毒装置具有相当的抗冲击负荷能力。



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