分析小說物象的作用

1、光化學(xué)氧化技術(shù)（Technology of Photochemistry Oxidation),,,所謂光化學(xué)反應(yīng)，就是在光的作用下進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)。光化學(xué)反應(yīng)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(jī)污染物吸收，在有活性物質(zhì)存在時就發(fā)生強(qiáng)烈的光化學(xué)反應(yīng)使有機(jī)物發(fā)生降解。光降解通常是指有機(jī)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(xué)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(xué)、醫(yī)學(xué)和光動力學(xué)的基礎(chǔ)，利用特殊設(shè)計的高效率、高強(qiáng)度和長壽命的C波段紫外光照射流水，將水中各種細(xì)菌、病毒、寄生蟲、水藻以及其他病原體直接殺死，達(dá)到消毒目的的技術(shù)。目前，世界上已經(jīng)安裝運(yùn)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(rèn)為，光是物質(zhì)運(yùn)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(xué)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(xì)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(xì)胞壁，能與核酸及其它重要的細(xì)胞成分反應(yīng)，細(xì)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(fù)制及蛋白質(zhì)的合成，從而使細(xì)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(xì)胞代謝發(fā)生紊亂，或作用

6、于細(xì)胞中的蛋白質(zhì)使其失去活性功能，從而導(dǎo)致細(xì)胞死亡。,◎人工汞（合金）燈光源，根據(jù)點(diǎn)亮后的燈管內(nèi)汞蒸氣壓的不同和UV輸出強(qiáng)度的不同，分為三種：低壓低強(qiáng)度汞燈、低壓高強(qiáng)度汞燈和中壓高強(qiáng)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(qiáng)度(W/平方米),紫外光源,,汞燈光源比較,處理同樣流量達(dá)到相同指標(biāo)情況下，低壓低強(qiáng)燈數(shù)量大約 10 倍于中壓燈，低壓高強(qiáng)燈數(shù)量大約 3

7、～ 4 倍于中壓燈,低壓低強(qiáng)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(dāng)UVC輸出強(qiáng)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(diǎn),（1） 殺菌效率高，運(yùn)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(dá)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(jī)物。 （5） 占地面積小，運(yùn)行維護(hù)簡單、費(fèi)用低。（6） 消毒效果受水溫、pH值影響小。,（1）顆粒的庇護(hù)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(biāo)準(zhǔn)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(yùn)行和維修的關(guān)鍵。①無機(jī)雜質(zhì)會沉淀、粘附在套管外壁上②尤其當(dāng)污水中有機(jī)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(fù)活現(xiàn)象紫外線消毒法不能提供剩余的消毒能力，當(dāng)處理水離開反應(yīng)器之后，一些被紫外線殺傷的微生物在光復(fù)活機(jī)制下會修復(fù)損

10、傷的DNA分子，使細(xì)菌再生。要進(jìn)一步研究光復(fù)活的原理和條件，確定避免光復(fù)活發(fā)生的最小紫外線照射強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)，燈的最大功率為40W，且有效壽命一般為1000～3000h，而進(jìn)口低壓燈管的有效運(yùn)行時間可達(dá)8000～12000h，中壓燈管也可達(dá)5000～6000h。相比之下，使用國產(chǎn)燈管會增加維修費(fèi)用。研制生產(chǎn)壽命長的紫外

11、燈或直接引進(jìn)國外先進(jìn)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(bǔ)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(jìn)行消毒處理；——無機(jī)化合物：加鋁鹽降低磷含量并控制氣味；——復(fù)活的影響：增加消毒劑量、控制排放條件、與其他化學(xué)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(qiáng)度越高，所需要的燈管數(shù)量越少，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用越低。

13、 高強(qiáng)度汞燈優(yōu)于低強(qiáng)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(qiáng)度汞燈的電光轉(zhuǎn)換效率高于中壓高強(qiáng)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(jìn)行UVC輸出強(qiáng)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(yīng)微生物實際接受的UVC照射強(qiáng)度的傳感器應(yīng)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(qiáng)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(jī)械清洗和自動化學(xué)清洗三種?！蜃詣忧逑聪到y(tǒng)的選擇與所使用的燈管有關(guān)。對于中壓高強(qiáng)度燈管，溫度在600～850℃之間，結(jié)垢嚴(yán)重，必須采用機(jī)械、化學(xué)清洗。對于低壓高強(qiáng)度燈管，溫度低于110℃，結(jié)垢量和速度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于中壓高強(qiáng)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(dāng)燈管(組)需要更換時，使用提升設(shè)備將其抬高至工作面進(jìn)行操作，比較復(fù)雜。注意事項：系統(tǒng)運(yùn)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(jìn)水得不到足夠的輻射，可能造成出水中的微生物指標(biāo)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(qiáng)輻射強(qiáng)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(yùn)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(yīng)機(jī)理,1. H2O2 + hν → 2 · OH（λ ＜ 300 nm）2. · OH對有機(jī)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(yīng)用,1. 目標(biāo)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(jī)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(yīng)用,Calgon UV/H2O2系統(tǒng)是美國應(yīng)用光化學(xué)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(yīng)模塊

19、、一個酸供應(yīng)模塊、一個堿供應(yīng)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(yīng)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(jì)； 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(diǎn)廢水處理的優(yōu)點(diǎn)。,CalgonUV/H2O2系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn),UV/H2O2系統(tǒng)

20、的缺點(diǎn),①　某些無機(jī)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(jìn)行預(yù)處理；② 懸浮污泥和一些有色的無機(jī)、有機(jī)污染物對于UV/H2O2系統(tǒng)有負(fù)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(yù)處理可以提高效率。在處理含有干擾性的有機(jī)或無機(jī)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(diǎn),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(yīng)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(qiáng)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(jī)理？● 紫外消毒的優(yōu)點(diǎn)及存在問題？● 影響紫外消毒的因素?！?紫外消