紫外線污水消毒技術在國外經過20多年的發展，已經成為成熟可靠、投資效益較高的綠色環保技術，在世界各地各類城市污水的消毒處理中得到日益廣泛的應用，成為替代傳統加氯消毒的主流工藝技術。
為了解決今年非典型性肺炎疫情期間的消毒問題，國家環境保護總局發布的緊急通知中將紫外線消毒作為除加氯和臭氧外的另一種有效的消毒滅菌方法。結合紫外線消毒在國外的應用實例，介紹一些國內外的標準和紫外線消毒技術的應用情況。
1、城市污水消毒的必要性
2002年11月，某些國家及地區爆發了非典型性肺炎，這一疫情的元兇--冠狀病毒的廣泛傳播和頑強存活的能力，使人們意識到消毒的重要性，尤其是污水處理廠的尾水消毒，成為防止疫情擴散的重要防線。
2003年5月4日，國家環境保護總局要求城鎮污水處理廠出水應結合實際采取加氯或紫外線、臭氧等消毒滅菌處理，出水水質糞大腸菌群數小于10000個／L。由此可見污水處理廠尾水消毒的必要性和緊迫性。
為了保護人類的生命健康，保護好水環境，世界許多國家和地區(北美、歐盟、日本、韓國、臺灣等)都要求對城市污水在排放前進行消毒處理。我國國家環境保護總局和國家質量監督檢驗檢疫總局于2002年12月24日頒布的《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB l8918-2002)中首次將微生物指標列為基本控制指標，要求城市污水必須進行消毒處理，從而使污水處理標準的病理指標與國際接軌。
2、城市污水消毒標準
許多國家和地區在對城市污水要求消毒的同時，也制定了相應的消毒指標。美國的污水排放標準一般是由國家環保局(EPA)制定出指導性原則，再由各州制定出自己的排放標準，向本州的污水處理廠發放國家污染物清除系統(NPDES)排放許可證，證上規定各個污水處理廠的詳細排放指標。該許可證及監測數據最后匯總到美國環保局監控管理，不能達標的污水處理廠將被課以罰金。該執行管理體系是世界上最為嚴格的，從而保證了標準的嚴格實施和執行。目前美國大部分州對經過二級生化處理后的污水出水的消毒指標為糞大腸菌群不超過200個／100mL，極個別州的標準為糞大腸菌群不超過400個／100 mL或1000個／100mL。在污水再生處理方面，美國大部分州采用于美國加州的消毒標準，即加利福尼亞第22號條例，該標準對非限制性使用的回用水的消毒標準為總大腸菌群不超過2．2個／100mL。加拿大的污水排放消毒指標與美國類似。歐盟國家的污水排放標準主要受浴場水指導準則(Bathing Water Directives)約束，現行標準為受納水體中的總大腸菌群不超過10000個／100 mL，且糞大腸菌群不超過2000個／100mL，目前歐盟正在對這一標準進行修改，預計新標準中的糞大腸菌群數將修訂為不超過1000個／100mL。
我國的《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GBl8918-2002)將糞大腸菌群列為基本控制項目。該標準規定執行二級標準和一級B類標準的污水處理廠糞大腸菌群最高允許排放濃度不超過 10000個／L(即1000個／100 mL)，執行一級A類標準的不超過1000個／L(即100個／100 mL)。
3、紫外線污水消毒技術的歷史和現狀
給排水消毒方法可分為兩大類，即化學消毒法和物理消毒法。化學消毒法有加氯消毒和臭氧消毒等；物理消毒法有紫外線消毒等。化學消毒法一般都會產生消毒副產物，而紫外線消毒是唯一不會產生消毒副產物的方法，不會造成二次污染問題。
早在1878年人類就發現了太陽光中的紫外線具有殺菌消毒作用。1901年和1906年人類先后發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燈管，法國馬賽一家自來水廠很快在1910年首次使用紫外線消毒工藝。人類對紫外線消毒技術在城市污水處理中的應用則始于20世紀60年代中葉，并于70年代到80年代初對紫外線消毒在城市污水處理中的應用進行了大量早期的研究，這主要是由于當時人們已認識到被廣泛使用的加氯消毒工藝中的余氯對受納水體中的魚類等生物有毒，而且發現并確認了氯消毒等化學消毒方法會產生如三鹵甲烷(THMs)等致癌、致基因畸變的副產物。這些發現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于1965年和1969年對紫外線消毒技術應用于城市污水處理以及對受納水體的影響進行了研究和評估(1)。其他加拿大研究人員對紫外線消毒的效果、技術可行性、影響效果的水質因素、對受納水體中魚類的影響、消毒副產物以及與加氯消毒技術經濟比較進行了大量先驅性的研究工作(2～7)。這些研究結果表明，紫外線污水消毒技術可行，可達到和加氯相同甚至更好的消毒效果，對受納水體中生物無毒副作用，不產生消毒副產物。以上研究為推動紫外線消毒在城市污水處理中的應用奠定了基礎。
1982年加拿大某公司發明了世界上第一套明渠式安裝的紫外線消毒系統2000，并引進了模塊化紫外線消毒系統概念，即紫外線系統可由若干獨立的紫外燈模塊組成，且水流靠重力流動，不需要泵、管道以及閥門。系統維護可對單個模塊進行，且紫外燈模塊可輕易地從明渠中直接取出進行維護檢修，維護時系統無需停機，可繼續運行消毒，因而無需備用設備，如果需要對明渠進行清理也很方便。模塊化明渠式消毒裝置大大降低了紫外線污水消毒的成本并使得系統維護簡單方便。同時，當污水處理廠在擴建或改造時，只需適當增加紫外燈模塊的數量，而無需添購整套系統，可以節省設備投資，使用起來非常靈活。這一發明得到了污水處理廠的歡迎，大大推動了紫外線消毒技術在城市污水消毒處理中的應用。目前在世界各地已經有3000多家城市污水處理廠安裝使用了紫外線污水消毒系統，其中95％以上的系統采用了明渠式模塊化紫外線系統的創意。這些污水消毒系統規模小的每天處理幾千m3，大的每天處理上百萬m3。
在亞洲，1999年香港石湖墟污水處理廠投入運行，該廠規模24萬m3／d，消毒后糞大腸桿菌小于1000個／100mL。2000～2003年間，陸續有深圳市龍崗大工業區污水處理廠(5．6萬m3／d)、上海長橋污水處理廠(2．2萬m3／d)、上海松江北區污水處理廠(8萬m3／d)、無錫新區污水處理廠(3萬m3／d)、蘇州新區第二污水處理廠(4萬m3／d)和上海龍華污水處理廠(10．5萬m3／d)等采用紫外線消毒系統。
4、應用實例
紫外線污水消毒技術如今已被廣泛應用于各類城市污水的消毒處理中，包括低質污水、常規二級生化處理后的污水、合流管道溢流廢水和再生水的消毒。低質污水的消毒，即只經過一級處理或一級強化處理的污水，其特點是高TSS(50～150nag／L)和低紫外穿透率(5％～25％)，這類污水如果使用化學消毒工藝，將會產生大量的三致副產物。目前美國夏威夷沙島污水處理廠是世界上最大的采用紫外線對低質污水消毒的城市污水處理廠，處理規模為56萬m3／d，采用了明渠式中壓燈消毒系統。常規二級生化處理后的污水消毒，是紫外線污水消毒應用最為普遍的領域。這類污水TSS一般在10～30mg／l 紫外穿透率在40％～70％。
目前正在建造的美國 ValleyCreek污水處理廠建成后可消毒227萬m3／d污水，將成為世界上最大的紫外線污水消毒系統，該系統為明渠式中壓燈消毒系統。合流管道溢流污水用紫外線消毒，不僅消毒效果好，而且比加氯消毒在劑量控制上更為可靠和容易。這類污水的特點是水質可以在短時間內有很大幅度的變化，例如TSS可在10～100mg／L間，紫外穿透率可在5％～70％間變化。美國VillageCreek污水處理廠采用了紫外線消毒技術每天可對136萬m3CSO污水進行消毒。該紫外線消毒系統是目前世界上最大的紫外線污水消毒系統，也采用了明渠式中壓燈消毒技術。再生水的消毒，是紫外線污水消毒的另一個重要應用范圍，也是污水消毒標準最為嚴格的。
美國加州于90年代初委托美國國家水研究所(NWRl)、美國供水協會(AWWA)和加州戴維斯大學對紫外線消毒技術在廢水再生處理中的應用做了大量研究工作，并最早將紫外線污水消毒技術應用于再生水的消毒處理中。再生水表現為低濁度和高紫外穿透率，從美國的情況看，出水濁度按要求一般不得超過2NTU，紫外穿透率一般在65％～80％左右。對再生水進行紫外線消毒是出于對加氯消毒產生的三致副產物的擔心，同時化學消毒劑可對一些農作物產生傷害或可能影響植物的生長，而農業灌溉是加州污水再生利用的主要途徑。根據美國1998年的一項不完全統計，表明其12個州80家城市污水處理廠采用了紫外線污水消毒技術處理再生水，總處理量約為260萬m3／d。目前世界上最大的使用紫外線消毒技術的再生水處理廠是加州SantaRosa污水處理廠，處理規模25萬m3／d，該系統為明渠式中壓燈消毒系統。
5、結論
紫外線消毒技術為物理消毒方式的一種，具有廣譜殺菌能力，無二次污染。經過20多年的發展，已經成為成熟可靠高效環保的消毒技術，在國外各個領域得到了廣泛的運用。在我國由于對其技術的了解有一定的局限性，在污水處理中的應用不多。上海市政工程設計研究院在這方面開展了許多研究，并已在上海閔行、長橋等污水處理廠得到應用。進入21世紀后，隨著對污水尾水消毒的日益重視和運行經驗的積累，紫外線消毒技術將得到推廣，預計今后有條件的污水處理廠中50％將會采用紫外線消毒，并成為取代傳統化學消毒方法的主流技術。
