污水处理领域的紫外线消毒系统的改造
紫外线消毒具有消毒速度快、效率高、对大肠杆菌的平均去除率高、操作简单、便于管理等优点，目前已在污水处理领域广泛应用。
1 工程概况
大连市某污水处理厂的原水为生活污水，设计规模为6.0×10 m。/d，总变化系数K=1.3，主体工艺采用CASS工艺，消毒方式采用紫外线消毒，设计出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)的一级B标准。该工程经调试后于2005年正式投入使用。
2 主要构筑物及设计参数 ① CASS反应池
设计CASS反应池2座，每座分4格，每格按程序交替运行，运行周期为6 h，其中进水1.5 h、曝气3.5 h(进水同时进行曝气)、沉淀1 h、滗水1.5 h。
通过时间排布控制2座CASS池连续进水、连续出水。
② 紫外消毒渠
设紫外消毒渠1座，连续进水，水量为2 5001TI /h，共配置6个模块108支320 W 紫外灯，且配套设置导流板、跨水渠箱、空压机、中控柜及无动力自动堰门等。
3 实际运行状况分析
该工程运行后发现，CASS反应池不能实现24 h连续出水，没有达到设计预期效果，实际每格的滗水时间约为1 h，且滗水器的流量并不均衡。经过多次调整滗水器的控制方式，CASS池在滗水期间的水量一般为3 500—4 500 in /h，平均流量>3 600 1TI /h，少数时段峰值流量>4 500 1TI /h，且每1.5 h有一次停水过程。
由于该工程紫外消毒系统以24 h连续流的方式进行设备配置，故实际运行过程中的流量波动使紫外消毒系统损坏，运行不稳定，主要表现在以下几个方面：
① 峰值流量时杀菌效果不达标
瞬时最大流量为1.25 in。/s(4 500 I11 /h)，已经达到设计流量0.69 1TI /s(2 500 1TI /h)的1.8倍，因而出现了灯管数量不足，紫外剂量不够，进而杀菌效果不达标的问题。
② 灯管频繁启动，严重影响使用寿命
紫外消毒系统的紫外灯管完全浸没于水中，利用流动的水体自然冷却，以避免灯管干烧损坏。因此设计时，设备供应商考虑了灯管的干烧保护，即当水位低于设定水位30 S后，第一排灯管自动熄灭并报警;低水位信号持续5 min后，所有灯管自动熄灭并报警。该工程实际运行过程中，每1.5 h灯管自动关闭一次，来水后重新启动，频繁启动导致灯头发黑、灯管发红、紫外光强衰减很快，即单支灯的输出光强迅速衰减，影响系统总体剂量。
③ 水位控制装置动作频繁
按照连续流方式设计的自动堰门，在流量变化频繁时动作频繁，设备磨损较大。为了避免小的波浪及虚假信号的影响，水位控制装置设置了一定的反应延时，但该工程滗水开始和即将结束时水量变化太大，水位控制装置来不及反应，导致消毒模块处的水位过高或过低。
④ 套管结垢加重
当水位低于设定水位时，会导致灯管于烧，于烧时灯管、套管表面温度较高，套管上附着的水分迅速蒸发，而水中的钙、镁离子极易在套管表面形成碳酸盐垢，进而影响套管紫外光的透过率。
4 改造方案
为解决该工程紫外消毒系统在运行中出现的诸多问题，现提出以下两种可行的改造方案，具体内容如下：
方案一：对消毒系统进水水量进行调节，维持现有紫外消毒系统不变。即在CASS反应池与紫外消毒渠之间增加调节池，由提升泵均匀向消毒系统供水，保证紫外灯管在24 h内连续运行。
此方案需新建调节池1座，有效容积为5 0001TI ，停留时间为2.0 h;增加污水提升泵2台(1用1备)，单台流量为2 500 in。/h，扬程为80 kPa，功率为55 kW 。
方案二：对紫外消毒系统进行改造。新建1座紫外消毒渠，原有渠道作为检修超越渠道使用。新建紫外消毒系统按照最大流量(4 500 In。/h)进行设计，增加3个紫外消毒模块，灯管数量由原108支增加到162支，同时将水位控制装置由无动力自动控制堰门改为固定溢流堰，保证在零流量时灯管全部淹没在水中，不会频繁启动，保持24 h连续点亮;同时保证在最大流量时堰上水深不会超出灯管有效杀菌范围。
5 结论
对上述两个方案从技术可行性、工程实施、工程投资、运行能耗及运行费用等方面进行综合比较，可以看出方案一投资高、占地面积大，由于没有足够的预留用地，此方案较难实现;方案二优势较明显，虽按最大流量设计会造成一定的浪费，但该方案投资低、运行成本低、占地面积小、改造方便、运行管理简单，最终被采纳。水厂经改造后于2008年正式运行，实践证明改造后的紫外消毒系统运行正常，出水水质稳定达标。
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