分析小說物象的作用

1、光化學氧化技術(shù)（Technology of Photochemistry Oxidation),,,所謂光化學反應，就是在光的作用下進行的化學反應。光化學反應的活化能來源于光子的能量。在自然環(huán)境中有一部分的近紫外光（290～400nm）極易被有機污染物吸收，在有活性物質(zhì)存在時就發(fā)生強烈的光化學反應使有機物發(fā)生降解。光降解通常是指有機物在光作用下，逐步氧化成低分子中間產(chǎn)物，最終生成CO2、H2O及其它的離子， 如NO3-、

2、PO43- 、鹵素等的過程。分為直接光降解和間接光降解。,光化學氧化,◎ 紫外光消毒 ◎ UV/H2O2氧化,紫外線——定義,波長為10~400nm的電磁波。紫外線按波長范圍分為 A 、 B 、 C （又稱為消毒紫外線）、 D （又稱真空紫外線）四個波段，A波段320nm~400nm，B波段 275nm~320nm，C波段 200nm~275nm，真空紫外線10nm~200nm。消毒用的是Ｃ波段紫外線。,紫外光消毒——定義,紫

3、外光消毒技術(shù)是基于現(xiàn)代防疫學、醫(yī)學和光動力學的基礎(chǔ)，利用特殊設(shè)計的高效率、高強度和長壽命的C波段紫外光照射流水，將水中各種細菌、病毒、寄生蟲、水藻以及其他病原體直接殺死，達到消毒目的的技術(shù)。目前，世界上已經(jīng)安裝運行的大型污水處理廠紫外光消毒裝置有4000多套，其中，最大的是新西蘭曼努高污水處理紫外光消毒裝置，日處理能力為121萬噸。,紫外光消毒——原理,◎光量子理論認為，光是物質(zhì)運動的一種特殊形式，是一粒粒不連續(xù)的粒子流。每一粒波長

4、253.7nm 的紫外線光具有 4.9eV 的能量?！駾NA和RNA對紫外線中波長為250~270nm光波最靈敏，且具有最大的吸收作用?！騏V對微生物的核酸可以產(chǎn)生光化學危害?！蜃杂苫鶢顟B(tài)的活性氧可使微生物體內(nèi)DNA損傷。,,,,UVC處于微生物吸收峰范圍之內(nèi)，可在1s之內(nèi)通過破壞微生物的DNA結(jié)構(gòu)殺死病毒和細菌。,環(huán)境工程中所說的紫外光消毒實際上就是指UVC消毒。,,DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu),,,,——DNA和RNA，對UV中波長為2

5、55~260nm光波最靈敏，且具有最大的吸收作用，UV穿透微生物的細胞壁，能與核酸及其它重要的細胞成分反應，細胞在DNA鏈上的相鄰的胸腺嘧啶將相互糾纏，新的二聚物會阻礙正確的DNA遺傳代碼復制及蛋白質(zhì)的合成，從而使細胞死亡?！肿釉赨V輻照下，可產(chǎn)生O2－、 H2O2，以及?OH，水中溶解氧在UV作用下也會產(chǎn)生?O2。這些自由基狀態(tài)的活性氧可使微生物體內(nèi)DNA損傷，受到氧化損傷后的DNA將發(fā)出錯誤信息，造成細胞代謝發(fā)生紊亂，或作用

6、于細胞中的蛋白質(zhì)使其失去活性功能，從而導致細胞死亡。,◎人工汞（合金）燈光源，根據(jù)點亮后的燈管內(nèi)汞蒸氣壓的不同和UV輸出強度的不同，分為三種：低壓低強度汞燈、低壓高強度汞燈和中壓高強度汞燈。 ◎殺菌效果是由微生物所接受的照射劑量決定的。,照射劑量(J/平方米) = 照射時間(s)×UVC強度(W/平方米),紫外光源,,汞燈光源比較,處理同樣流量達到相同指標情況下，低壓低強燈數(shù)量大約 10 倍于中壓燈，低壓高強燈數(shù)量大約 3

7、～ 4 倍于中壓燈,低壓低強汞燈系統(tǒng),,◎ 照射劑量越大，消毒效率越高?！?在城市污水消毒中，一般平均照射劑量在300J/平方米以上?！?殺菌效率要求越高，所需的照射劑量越大?！?影響微生物接受到足夠紫外光照射量的主要因素是透光率（254nm處），當UVC輸出強度和照射時間一定時，透光率的變化將造成微生物實際接受劑量的變化。,紫外光源,紫外光消毒——優(yōu)點,（1） 殺菌效率高，運行安全可靠，不會對水體和周圍環(huán)境產(chǎn)生二次污染。 （2

8、） 較低的紫外線劑量下對隱孢子蟲和賈第蟲就可以達到較高的滅活效果。（3） 不產(chǎn)生有毒有害副產(chǎn)物，不增加飲用水的AOC含量。（4） 能降低臭味和降解微量有機物。 （5） 占地面積小，運行維護簡單、費用低。（6） 消毒效果受水溫、pH值影響小。,（1）顆粒的庇護作用 地表水中的微生物，如孢子、大腸桿菌通常被粘附在顆粒表面或被顆粒包覆，故其滅菌效率會受到影響。 標準規(guī)定過濾處理后再加以紫外消毒。,紫外光消

9、毒技術(shù)存在的問題,（2）石英套管的結(jié)垢問題石英套管外壁的清洗工作是運行和維修的關(guān)鍵。①無機雜質(zhì)會沉淀、粘附在套管外壁上②尤其當污水中有機物含量較高時更容易形成污垢膜，微生物容易生長形成生物膜必須根據(jù)不同的水質(zhì)采用合理的防結(jié)垢措施和清洗裝置，開發(fā)研制具有自動清洗功能的紫外線消毒器。,紫外光消毒技術(shù)存在的問題,（3）光復活現(xiàn)象紫外線消毒法不能提供剩余的消毒能力，當處理水離開反應器之后，一些被紫外線殺傷的微生物在光復活機制下會修復損

10、傷的DNA分子，使細菌再生。要進一步研究光復活的原理和條件，確定避免光復活發(fā)生的最小紫外線照射強度、時間或劑量。,紫外光消毒技術(shù)存在的問題,,（4）燈管的使用壽命目前國產(chǎn)紫外燈執(zhí)行直管型石英紫外線低壓汞消毒燈的國家行業(yè)標準，燈的最大功率為40W，且有效壽命一般為1000～3000h，而進口低壓燈管的有效運行時間可達8000～12000h，中壓燈管也可達5000～6000h。相比之下，使用國產(chǎn)燈管會增加維修費用。研制生產(chǎn)壽命長的紫外

11、燈或直接引進國外先進的紫外燈生產(chǎn)技術(shù)是目前亟待解決的問題。,紫外光消毒技術(shù)存在的問題,紫外消毒與其他消毒技術(shù)比較,——紫外透光率：可以通過延長接觸時間或增加紫外消毒系統(tǒng)中的紫外燈的數(shù)目來加以補償；——懸浮固體：懸浮固體濃度不超過 20 mg/ L；——粒子尺寸分配率：去除大粒子之后再進行消毒處理；——無機化合物：加鋁鹽降低磷含量并控制氣味；——復活的影響：增加消毒劑量、控制排放條件、與其他化學藥劑聯(lián)合消毒；——微生物的類型和數(shù)

12、量：選擇合適的UV劑量。,影響紫外光消毒的因素,消毒部分微生物的UV參考量,污水處理廠使用的紫外光消毒系統(tǒng)主要包括： （1）紫外燈及鎮(zhèn)流器構(gòu)成的消毒系統(tǒng); （2）傳感器與PLC構(gòu)成的實時調(diào)節(jié)系統(tǒng); （3）自動清洗系統(tǒng); （4）供配電系統(tǒng)。 敞開式紫外消毒系統(tǒng)和封閉式紫外消毒系統(tǒng),紫外光消毒系統(tǒng),設(shè)備選擇——燈管的選擇,◎ 單支燈管的UVC輸出強度越高，所需要的燈管數(shù)量越少，運行維護費用越低。

13、 高強度汞燈優(yōu)于低強度汞燈◎ UVC電光轉(zhuǎn)換效率(253.7nm) 。 （1）燈管消耗的電能轉(zhuǎn)換為光能的效率 （2）光能為253.7nm波長(即UVC)部分所占的比例 低壓高強度汞燈的電光轉(zhuǎn)換效率高于中壓高強汞燈,設(shè)備選擇——傳感器及實時調(diào)節(jié)系統(tǒng)的選擇,◎ 污水處理廠水量、水質(zhì)波動較大，進行UVC輸出強度的實時調(diào)節(jié)對節(jié)約電耗和延長燈管壽命意義重大?！?燈管的可變輸出和傳感器的真實反饋來實現(xiàn)。◎ 傳感

14、器的位置和波長的選擇性極為重要。能真實反應微生物實際接受的UVC照射強度的傳感器應是放置在水中（與微生物處于同一位置），并且只監(jiān)測253.7nm波長強度。,設(shè)備選擇——自動清洗系統(tǒng)的選擇,◎污水處理人工清洗、自動機械清洗和自動化學清洗三種。◎自動清洗系統(tǒng)的選擇與所使用的燈管有關(guān)。對于中壓高強度燈管，溫度在600～850℃之間，結(jié)垢嚴重，必須采用機械、化學清洗。對于低壓高強度燈管，溫度低于110℃，結(jié)垢量和速度都遠遠低于中壓高強燈管，

15、在1～2次/h的清洗頻率內(nèi)，不會形成結(jié)垢。,敞開式紫外消毒系統(tǒng),原理及問題：將紫外燈置入水中，水從石英套管的周圍流過，紫外輻射能的利用率高，滅菌效果好。當燈管(組)需要更換時，使用提升設(shè)備將其抬高至工作面進行操作，比較復雜。注意事項：系統(tǒng)運行的關(guān)鍵在于維持恒定的水位，若水位太高則燈管頂部的部分進水得不到足夠的輻射，可能造成出水中的微生物指標過高；若水位太低則上排燈管暴露于大氣之中，會引起燈管過熱并在石英套管上生成污垢膜而抑制紫外線的輻

16、射。可采用自動水位控制器(滑動閘門)來控制水位。在自動化程度要求不高的系統(tǒng)中，也可以采用固定的溢流堰來控制水位。適用于中、大水量處理，多用于污水處理廠,一種敞開式ＵＶ消毒器構(gòu)造圖,中壓汞燈消毒系統(tǒng),封閉式紫外消毒系統(tǒng),封閉式UV消毒器屬承壓型，用金屬筒體和帶石英套管的紫外燈把被消毒的水封閉起來。筒體常用不銹鋼或鋁合金制造，內(nèi)壁多作拋光處理以提高對紫外線的反射能力和增強輻射強度，還可根據(jù)處理水量的大小調(diào)整紫外燈的數(shù)量。有的消毒器在筒體

17、內(nèi)壁加裝了螺旋形葉片以改變水流的運動狀態(tài)而避免出現(xiàn)死水和管道堵塞，所產(chǎn)生的紊流以及葉片鋒利的邊緣會打碎懸浮固體，使附著的微生物完全暴露于紫外線的輻射中，提高了消毒效率 。適用于中、小水量處理,UV/H2O2反應機理,1. H2O2 + hν → 2 · OH（λ ＜ 300 nm）2. · OH對有機物的氧化作用（奪氫、加成、電子轉(zhuǎn)移）,UV/H2O2氧化,UV/H2O2系統(tǒng)的應用,1. 目標物：二氯乙烯（T

18、CE) ,四氯乙烯（PCE），三氯甲烷，多種醛類，鹵代脂肪烴，硝基苯，苯，苯酚等等2. 去除蒸餾水和自來水中天然存在的有機物3. 處理重度污染工業(yè)廢水4. 降解制革廢水及其中溶解的角蛋白5. 處理漂白紙漿及石油煉制的廢水；6. 處理紡織業(yè)廢水,UV/H2O2系統(tǒng)的工業(yè)應用,Calgon UV/H2O2系統(tǒng)是美國應用光化學過程的一個典型商業(yè)裝置，該系統(tǒng)由一些可提的、裝在滑動底板上的操作單元組成：一個氧化單元、一個H2O2供應模塊

19、、一個酸供應模塊、一個堿供應單元。,,圖 Calgon UV/H2O2系統(tǒng)流程圖1---硫酸；2---H2O2分流器；3---氫氧化鈉；4---UV燈；5---反應器；6---氧化單元；7---靜態(tài)混合器,① UV/H2O2法能將污染物徹底的無害化； ② 這一系統(tǒng)不僅能處理多種污染物，且較為經(jīng)濟； ③ 這一系統(tǒng)還有可移動性及在短時間內(nèi)即可裝配用于不同地點廢水處理的優(yōu)點。,CalgonUV/H2O2系統(tǒng)的優(yōu)點,UV/H2O2系統(tǒng)

20、的缺點,①　某些無機化合物，如Ca和Fe鹽可能在過程中沉淀下來，阻塞光管，降低UV光的穿透率。因此，必須對污染水體進行預處理；② 懸浮污泥和一些有色的無機、有機污染物對于UV/H2O2系統(tǒng)有負面影響，在去除懸浮固體及混濁物時先采取過濾及澄清的預處理可以提高效率。在處理含有干擾性的有機或無機物的廢水時，為了能夠有效處理，需將UV/H2O2系統(tǒng)與其他操作聯(lián)合使用；,UV/H2O2系統(tǒng)的缺點,③ 控制pH值對于防止氧化過程的金屬鹽沉淀及避免

21、沉淀物所造成的效率下降是很必要的。通常，pH值小于6可以避免金屬氧化物沉淀。堿性溶液對于反應速率有不利影響，這可能與H2O2的堿催化分解有關(guān)；④ UV/H2O2系統(tǒng)主要用于濃度在10－6級的低濃污水的處理（如地下水），而不適用于高強度污染廢水，在其他一些工藝處理之后使用UV/H2O2方法是一種處理高濃度廢水的可能途徑。,思 考 題,● 紫外線。● 紫外消毒的機理？● 紫外消毒的優(yōu)點及存在問題？● 影響紫外消毒的因素?！?紫外消