一、市政污水消毒的挑战与技术创新需求
1.1 大水量污水处理的行业痛点
市政污水处理厂提标改造的核心难点在于消毒环节的效能与成本平衡。传统氯消毒面临三大瓶颈：
· 化学残留风险：余氯及衍生物（如三卤甲烷）威胁水生生态与再生水安全；
· 抗性微生物失效：粪大肠菌群等抗氯病原体需超高剂量（≥15 mg/L），成本激增；
· 水量波动适应性差：日处理量20万吨以上项目，流量峰谷差达5倍（如王小郢项目2500–290,000 m³/d），固定投加模式导致能耗浪费。
1.2 紫外线消毒的技术升级机遇
紫外线（UV）消毒凭借“零化学添加、广谱杀菌、瞬时响应”优势，成为市政污水提标首选。然而，传统水平模块技术在大水量场景暴露局限：
· 光场覆盖不均：平行水流方向灯管排布易形成消毒盲区；
· 结垢导致效率衰减：石英套管水平安装时污垢沉积速率提升40%；
· 维护成本高企：单模块故障需整组吊装，停产损失达万元/小时。
合肥王小郢污水处理厂（29万吨/日）作为国内首批执行一级A标准的标杆项目，率先引入安力斯 垂直模块紫外线消毒系统（WTV系列） ，为行业提供创新解决方案。
二、安力斯垂直模块技术（WTV系列）的核心突破
2.1 技术原理：三维光场优化与智能控制
区别于传统水平模块，WTV技术通过三大革新提升消毒效能：
1. 垂直梅花状灯管排布：
o 灯管与水流方向垂直，形成全断面辐射网络，消除短流盲区；
o 梅花状布局使UV强度分布均匀性提升至95%（传统水平模块仅70%）。
2. 重力自清洁抗结垢：
o 立式石英套管因重力作用，污垢滑落速率加快，机械清洗频率降低50%；
o 实测套管透光率衰减≤5%/年（水平模块达15%）。
3. 模块化逐排控制：
o 根据流量传感器数据，自动关闭冗余灯排（如低流量时仅启用50%模块）；
o 灯管启停次数减少80%，寿命延长至14,000小时（超合同要求16.7%）。
2.2 系统集成创新
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水位控制 | 电动下开式堰门（AISI304不锈钢）±2 mm精度，适应0.5–1.2 m水位波动 |
机械清洗 | 气动驱动刮擦圈（空压机系统），配合离线化学清洗车，污垢去除率≥90% |
智能中控 | 西门子S7-300 PLC+10寸触摸屏，实时监测UV强度、剂量、能耗，支持以太网远程交互 |
三、王小郢项目全流程实施方案
3.1 项目概况与设计挑战
· 处理规模：29万吨/日（峰值流量12,083 m³/h）；
· 消毒指标：粪大肠杆菌≤1000个/升（进水10⁷个/升）；
· 空间限制：消毒渠宽度受限（招标图纸严格限定），需紧凑型高效设备。
3.2 定制化工程方案
（1）模块配置优化
· 灯管选型：540支低压高强灯管（GPHA1554T6L/4），单管UV-C输出≥110 W；
· 剂量保障：结垢系数（0.8）与老化系数（0.5）双重冗余设计，确保寿命终点剂量≥25 mJ/cm²；
· 渠道布局：2条明渠（L×W×H=25 m×1.8 m×1.5 m），导流板+整流格栅优化流态。
（2）CFD流体模拟验证
通过计算流体动力学（CFD）模拟消毒渠内流场与光场：
· 流速均匀性：调整导流板角度至30°，流速标准差从0.35 m/s降至0.12 m/s；
· 剂量达标验证：最不利点（渠底角落）RED值达28 mJ/cm²，超设计标准12%。
（3）抗波动运行策略
· 智能变频：镇流器（Onyx-DIM-AHO-1320UV）输出50–100%无级调节，响应流量变化；
· 水位联动：液位计联动UV模块启停，低水位自动断电，避免空照损耗。
四、运行效能与经济性分析
4.1 消毒效能数据
指标 | 设计值 | 实测值 | 优势体现 |
出水粪大肠杆菌 | ≤1,000个/升 | 200–800个/升 | 稳定达标，无抗性菌逃逸 |
有效剂量（寿命终点） | ≥25 mJ/cm² | 28–32 mJ/cm² | 冗余设计保障长期可靠性 |
吨水能耗 | ≤0.012 kWh/m³ | 0.008 kWh/m³ | 智能调控节能33% |
4.2 全生命周期成本对比
成本项 | 传统氯消毒 | WTV紫外线消毒 | 节约幅度 |
吨水药剂/能耗成本 | ￥0.18 | ￥0.11 | 39% |
设备维护费（年） | ￥120万 | ￥65万 | 46% |
二次污染治理成本 | ￥50万（除余氯） | ￥0 | 100% |
4.3 环境与社会效益
· 生态安全：无有毒副产物，再生水可用于城市绿化与工业冷却；
· 碳减排：年节电420万kWh，相当于减排CO₂ 3,348吨；
· 行业示范：为国内50+大型污水厂（如上海竹园、沈阳南部）提供技术模板。
五、垂直模块技术的行业推广价值
5.1 大型污水厂提标改造适配性
· 空间高效利用：模块高度集成，占地较传统系统减少30%；
· 灵活扩展：支持渠道分批改造，避免全厂停产（王小郢分两期施工）；
· 智能物联：数据接入智慧水务平台，实现“无人值守”消毒车间。
5.2 技术进化方向
1. AI剂量预测：结合水质传感与机器学习，动态优化灯管输出；
2. 低碳材料应用：石英套管回收率达95%，降低全生命周期碳足迹。
六、结论：重塑市政污水消毒新范式
王小郢项目的成功印证了垂直模块紫外线消毒技术在市政大水量场景的不可替代性：
· 技术层面：梅花状垂直排布+智能逐排控制，破解了效率与能耗矛盾；
· 经济层面：10年运营周期节省成本超￥2,600万元，投资回收期＜5年；
· 战略层面：为我国“双碳”目标下的污水厂提标提供绿色技术支撑。
安力斯以 “光场重构、智能响应、低碳运行” 为核心的技术体系，正推动市政污水消毒从“化学依赖”迈向“物理精准”的新时代。
WSH紫外明渠
WTV紫外垂直模块
ZL大型管道式紫外
CLEAR中压紫外
MOL板式臭氧发生器
UV-AOP高级氧化
D.FITE滤布滤池
