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一、市政污水消毒的挑戰(zhàn)與技術(shù)創(chuàng)新需求
1.1 大水量污水處理的行業(yè)痛點
市政污水處理廠提標(biāo)改造的核心難點在于消毒環(huán)節(jié)的效能與成本平衡。傳統(tǒng)氯消毒面臨三大瓶頸:
· 化學(xué)殘留風(fēng)險:余氯及衍生物(如三鹵甲烷)威脅水生生態(tài)與再生水安全;
· 抗性微生物失效:糞大腸菌群等抗氯病原體需超高劑量(≥15 mg/L),成本激增;
· 水量波動適應(yīng)性差:日處理量20萬噸以上項目,流量峰谷差達(dá)5倍(如王小郢項目2500–290,000 m3/d),固定投加模式導(dǎo)致能耗浪費。
1.2 紫外線消毒的技術(shù)升級機(jī)遇
紫外線(UV)消毒憑借“零化學(xué)添加、廣譜殺菌、瞬時響應(yīng)”優(yōu)勢,成為市政污水提標(biāo)首選。然而,傳統(tǒng)水平模塊技術(shù)在大水量場景暴露局限:
· 光場覆蓋不均:平行水流方向燈管排布易形成消毒盲區(qū);
· 結(jié)垢導(dǎo)致效率衰減:石英套管水平安裝時污垢沉積速率提升40%;
· 維護(hù)成本高企:單模塊故障需整組吊裝,停產(chǎn)損失達(dá)萬元/小時。
合肥王小郢污水處理廠(29萬噸/日)作為國內(nèi)首批執(zhí)行一級A標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)桿項目,率先引入安力斯 垂直模塊紫外線消毒系統(tǒng)(WTV系列) ,為行業(yè)提供創(chuàng)新解決方案。
二、安力斯垂直模塊技術(shù)(WTV系列)的核心突破
2.1 技術(shù)原理:三維光場優(yōu)化與智能控制
區(qū)別于傳統(tǒng)水平模塊,WTV技術(shù)通過三大革新提升消毒效能:
1. 垂直梅花狀燈管排布:
o 燈管與水流方向垂直,形成全斷面輻射網(wǎng)絡(luò),消除短流盲區(qū);
o 梅花狀布局使UV強(qiáng)度分布均勻性提升至95%(傳統(tǒng)水平模塊僅70%)。
2. 重力自清潔抗結(jié)垢:
o 立式石英套管因重力作用,污垢滑落速率加快,機(jī)械清洗頻率降低50%;
o 實測套管透光率衰減≤5%/年(水平模塊達(dá)15%)。
3. 模塊化逐排控制:
o 根據(jù)流量傳感器數(shù)據(jù),自動關(guān)閉冗余燈排(如低流量時僅啟用50%模塊);
o 燈管啟停次數(shù)減少80%,壽命延長至14,000小時(超合同要求16.7%)。
2.2 系統(tǒng)集成創(chuàng)新
水位控制 | 電動下開式堰門(AISI304不銹鋼)±2 mm精度,適應(yīng)0.5–1.2 m水位波動 |
機(jī)械清洗 | 氣動驅(qū)動刮擦圈(空壓機(jī)系統(tǒng)),配合離線化學(xué)清洗車,污垢去除率≥90% |
智能中控 | 西門子S7-300 PLC+10寸觸摸屏,實時監(jiān)測UV強(qiáng)度、劑量、能耗,支持以太網(wǎng)遠(yuǎn)程交互 |
三、王小郢項目全流程實施方案
3.1 項目概況與設(shè)計挑戰(zhàn)
· 處理規(guī)模:29萬噸/日(峰值流量12,083 m3/h);
· 消毒指標(biāo):糞大腸桿菌≤1000個/升(進(jìn)水10?個/升);
· 空間限制:消毒渠寬度受限(招標(biāo)圖紙嚴(yán)格限定),需緊湊型高效設(shè)備。
3.2 定制化工程方案
(1)模塊配置優(yōu)化
· 燈管選型:540支低壓高強(qiáng)燈管(GPHA1554T6L/4),單管UV-C輸出≥110 W;
· 劑量保障:結(jié)垢系數(shù)(0.8)與老化系數(shù)(0.5)雙重冗余設(shè)計,確保壽命終點劑量≥25 mJ/cm2;
· 渠道布局:2條明渠(L×W×H=25 m×1.8 m×1.5 m),導(dǎo)流板+整流格柵優(yōu)化流態(tài)。
(2)CFD流體模擬驗證
通過計算流體動力學(xué)(CFD)模擬消毒渠內(nèi)流場與光場:
· 流速均勻性:調(diào)整導(dǎo)流板角度至30°,流速標(biāo)準(zhǔn)差從0.35 m/s降至0.12 m/s;
· 劑量達(dá)標(biāo)驗證:最不利點(渠底角落)RED值達(dá)28 mJ/cm2,超設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)12%。
(3)抗波動運行策略
· 智能變頻:鎮(zhèn)流器(Onyx-DIM-AHO-1320UV)輸出50–100%無級調(diào)節(jié),響應(yīng)流量變化;
· 水位聯(lián)動:液位計聯(lián)動UV模塊啟停,低水位自動斷電,避免空照損耗。
四、運行效能與經(jīng)濟(jì)性分析
4.1 消毒效能數(shù)據(jù)
指標(biāo) | 設(shè)計值 | 實測值 | 優(yōu)勢體現(xiàn) |
出水糞大腸桿菌 | ≤1,000個/升 | 200–800個/升 | 穩(wěn)定達(dá)標(biāo),無抗性菌逃逸 |
有效劑量(壽命終點) | ≥25 mJ/cm2 | 28–32 mJ/cm2 | 冗余設(shè)計保障長期可靠性 |
噸水能耗 | ≤0.012 kWh/m3 | 0.008 kWh/m3 | 智能調(diào)控節(jié)能33% |
4.2 全生命周期成本對比
成本項 | 傳統(tǒng)氯消毒 | WTV紫外線消毒 | 節(jié)約幅度 |
噸水藥劑/能耗成本 | ¥0.18 | ¥0.11 | 39% |
設(shè)備維護(hù)費(年) | ¥120萬 | ¥65萬 | 46% |
二次污染治理成本 | ¥50萬(除余氯) | ¥0 | 100% |
4.3 環(huán)境與社會效益
· 生態(tài)安全:無有毒副產(chǎn)物,再生水可用于城市綠化與工業(yè)冷卻;
· 碳減排:年節(jié)電420萬kWh,相當(dāng)于減排CO? 3,348噸;
· 行業(yè)示范:為國內(nèi)50+大型污水廠(如上海竹園、沈陽南部)提供技術(shù)模板。
五、垂直模塊技術(shù)的行業(yè)推廣價值
5.1 大型污水廠提標(biāo)改造適配性
· 空間高效利用:模塊高度集成,占地較傳統(tǒng)系統(tǒng)減少30%;
· 靈活擴(kuò)展:支持渠道分批改造,避免全廠停產(chǎn)(王小郢分兩期施工);
· 智能物聯(lián):數(shù)據(jù)接入智慧水務(wù)平臺,實現(xiàn)“無人值守”消毒車間。
5.2 技術(shù)進(jìn)化方向
1. AI劑量預(yù)測:結(jié)合水質(zhì)傳感與機(jī)器學(xué)習(xí),動態(tài)優(yōu)化燈管輸出;
2. 低碳材料應(yīng)用:石英套管回收率達(dá)95%,降低全生命周期碳足跡。
六、結(jié)論:重塑市政污水消毒新范式
王小郢項目的成功印證了垂直模塊紫外線消毒技術(shù)在市政大水量場景的不可替代性:
· 技術(shù)層面:梅花狀垂直排布+智能逐排控制,破解了效率與能耗矛盾;
· 經(jīng)濟(jì)層面:10年運營周期節(jié)省成本超¥2,600萬元,投資回收期<5年;
· 戰(zhàn)略層面:為我國“雙碳”目標(biāo)下的污水廠提標(biāo)提供綠色技術(shù)支撐。
安力斯以 “光場重構(gòu)、智能響應(yīng)、低碳運行” 為核心的技術(shù)體系,正推動市政污水消毒從“化學(xué)依賴”邁向“物理精準(zhǔn)”的新時代。

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