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紫外线杀菌在循环水系统的应用
作者:山东石大科技集团有限公司 赵丹峰    发布于:2016-10-11 11:05:08    文字:【】【】【
摘要:目前,投加杀菌剂是国内循环水系统最为常用的杀菌技术。但这种技术具有费用高、耗资大、易产生抗药性和毒性等缺点。本文主要研究紫外线杀菌在循环水中的运用,杀菌率可达99%,具有高效、广谱、稳定、无毒残留的特点,紫外线杀菌的成功应用将是循环水系统杀菌领域的一次变革。

目前,投加杀菌剂是国内循环水系统最为常用的杀菌技术。但这种技术具有费用高、耗资大、易产生抗药性和毒性等缺点。因此,许多国内外研究者在进一步研究高效低毒廉价的新型杀菌剂的同时,也致力于研究新的杀菌技术。本文主要研究紫外线杀菌在循环水中的运用,并于山东石大科技集团有限公司动力车间循环水系统单元完成工业化生产。

一  循环水系统杀菌剂使用现状

目前国内的循环水系统为了有效的控制微生物滋生,防止微生物附着在管线、设备上造成设备结垢与腐蚀,都是通过添加大量化学药剂来达到这一目的。我厂原来的循环水系统中为了消除和抑制细菌生长,交替添加氧化性和非氧化性两种药剂,保持循环水中的细菌总数≤3×105个/毫升。杀菌剂在杀灭细菌的同时,也会氧化水中还原性物质和有机型水质稳定剂,改变循环水的性质,并且还会加速换热器的腐蚀,每次添加完杀菌剂24小时之后要用大量新鲜水对系统内水体进行置换,每次大约消耗500吨新鲜水(占系统保有水量二分之一),每年的夏季四个月,因细菌繁殖快,需要频繁的进行添加杀菌剂,不但要使用大量药剂,而且用来置换所消耗掉的新鲜水量就多达1万吨。这种不足是使用化学药剂所无法避免的,也是循环水消毒、杀菌面临的难题。

二  紫外线杀菌原理及优点

紫外线的杀菌作用原理与其对核酸、蛋白质及酶的作用有关。短波紫外线能破坏细胞或病毒的核酸结构和功能所谓紫外线杀菌,是通过在紫外线照射来达到杀菌的目的。微生物细胞中的核糖酸(RNA)和脱氧核糖酸(DNA)吸收光谱的范围在240~280nm,对波长255~260nm的紫外线有最大吸收。而紫外线灯产生的光波的波长恰好在此范围内。紫外光被微生物的核酸所吸收,一方面可使核酸突变阻碍其复制,封锁蛋白质的合成;另一方面,产生的自由基引起光电离,从而导致细胞死亡,由此达到杀菌的目的[2,3]。紫外线还可以对微生物的细胞质和细胞壁的产生一定的破坏作用,失去分裂和复制能力的微生物不会对人体构成威胁。紫外线杀菌具有广谱性,几乎对所有的细菌都有效,且杀菌率在一定范围内可以达到99%。更重要的是紫外线杀菌对水体不产生二次污染,保持水体稳定,可以持续杀菌,水体无毒性残留。

三  紫外线杀菌装置在山东石大科技集团有限公司循环水系统流程应用及效果评价

在2011年技改项目征集时,车间着力要解决传统使用杀菌剂杀菌带来的问题,力争找到既要达到杀菌的目的,又要保持水体稳定,减少新鲜水消耗的一种方法。在与专业水处理厂家学习交流的时候,了解到目前在工业或城市污水处理后,国家强制要求进行消毒处理,紫外线因其强大的消毒能力及运行维护成本低等原因,在污水处理厂广泛应用,但在循环水系统国内却没有应用案例。了解到这些情况,车间技术人员似乎找到了一个解决的办法,抱着大胆假设、小心求证的态度,认为紫外线是可以在循环水系统上进行应用的,如果能够成功应用将是循环水系统杀菌方式的一次变革。因没有可参考的工程实例,只能自行进行理论推断。车间技术人员先对紫外线相关知识进行了查找,了解了紫外线杀菌原理及其优点,而这些优点是使用药剂杀菌不可比拟的。另一方面,在对处理后污水与循环水发的各项指标对比上,循环水的水质更优于污水,在细菌种类与数量上,循环水要比污水理想的多,紫外线在污水杀菌、消毒上能应用,在循环水系统上使用应该是可行的。

在技改项目立项会上,该项目虽然没有调查报告,只有可行性分析报告,在车间做了详细的汇报后,得到了领导的认可并获得了立项通过。在立项通过后,车间立即与几家能生产紫外线杀菌设备的厂家进行技术交流,并依据我厂循环水实际情况及要求达到的指标,签订了技术协议。

在2011年检修时,该系统顺利完成安装、调试,进入正常运行。在系统实际运行后,对循环水细菌数进行连续化验,最后得出的数据远远低于指标要求。在以往使用药剂杀菌后,系统内细菌残留一般在几千个/毫升,细菌数量会随着时间几何级上升,在夏季一周内细菌就可以繁殖到几十万个/毫升。而使用紫外线杀菌系统后,系统内细菌总数非常稳定,一般维持在几百~几千个/毫升,细菌数量不会上升,水质得到改善,系统除正常排污外不在进行置换操作,节约了大量的新鲜水,因不用人工添加杀菌剂,无需在清理水面的浮沫及水体的置换操作,大大减轻了操作人员的体力劳动,同时也消除了药剂添加过程中存在的安全隐患。在2012年检修期间,对装置换热器检查时发现,各装置换热器内淤泥沉积量明显减少,与以往检查有明显改善,系统中细菌数的减少,间接也控制了系统内悬浮物的数量。

使用杀菌剂杀菌效果与使用紫外线杀菌技术杀菌效果见图1~图5。

图1到图4为使用杀菌剂杀菌细菌数随时间的变化规律。从中可看出随着天气变热杀菌剂持续效果降低,在1到4月一个月投加一次杀菌剂,4到7月半月需投加一次,而在夏天7到9月由于细菌数增长加快,需一周投加一次杀菌剂。对比图5,可看出细菌数全年维持在200到500个以内。从中可看出使用紫外杀菌技术杀菌效果对比投加杀菌剂杀菌具有很大的优势。

四  结论

目前紫外线杀菌在循环水系统中已稳定运行了一年多,杀菌率在99%左右,技术指标达到了预期要求,处理水质稳定且具有高效、广谱、无毒残留的特点。从实际的运行结果上看,紫外线杀菌系统是完全可以应用在循环水系统上的,其效果优于药剂法杀菌,值得应用与推广。

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