如今，全球很多国家对供水系统安全问题给予了高度关注。尤其是近些年人们对于饮用水的消耗增加，这就需要对消毒技术进行不断的优化和完善，以适应当前的社会形势。紫外线技术作为一种物理消毒技术不会对最终水体带来二次污染，因此，在当前的水处理领域受到重视。
相关学者对紫外线灭活水中的病原微生物已进行了多次研究，但是关于紫外线消毒管网生物安全性的研究尚处于起步阶段。紫外线消毒管网生物安全性同样不可忽视，供水管网中的有毒病原体如果不能得到很好的控制和处理，同样会给整个城市的供水系统带来巨大的危害。
为了能够保证管网水质的安全性，需要显著增强饮用水生物稳定水平，而提升该稳定性的关键就是要对给水管网中的相关有机营养物含量给予控制。对该生物稳定性进行标价的指标分别为AOC与BDOC，前者对应的是可同化有机碳(assimilable organic carbon，AOC)，后者为生物可降解溶解性有机碳(biodegradable dissolved organic carbon，BDOC)。通过相应的水处理工艺对这两个指标浓度进行控制，就能很好地减少微生物在相应管网中的再生能力，进而有效地增强相应微生物的控制效果。
在饮用水管网通道中，微生物的再生长与AOC指标关系密切。但是，由于试验条件具有差异性，且紫外线剂量的确定方法缺乏相应标准，使得相关研究人员很难得到准确结论。本次试验通过利用软件模拟和试验相结合的手段，详细探究了紫外消毒技术对管网水中AOC、TOC的影响。
研究指出，在具体常规剂量下，紫外线对有机物结构有着较小的影响，不会带来水体中AOC浓度的显著改变，但在高UV剂量条件下，水体中含-COOH键等有机物质在紫外线催化下，会形成相应的羟基自由基，然后和水体中相关有机物进行反应，进而使AOC浓度开始有了显著改变。高UV剂量在降低TOC浓度的同时，将大分子有机物分解为小分子有机物，从而增大了AOC占TOC的相对比例。中高强度的UV剂量会增加水中的AOC浓度，可将水中大分子有机物进行分解，进而可被微生物利用。
研究表明，类蛋白有机物对高功率长停留时间更敏感，但与此同时，大分子有机物在此条件下被分解为分子量相对小的富里酸有机物。
本文通过建立基于计算流体力学数值模拟技术CFD模拟的紫外消毒反应器模，求解紫外消毒反应器在不同灯管设置和不同进水流速下的UV平均剂量，探究不同紫外辐射剂量条件下出水水质的变化情况，结论如下。(1)紫外消毒反应器模型中光强分布不均匀，灯管之间的区域紫外线强度比较高，最高紫外剂量区域在灯管壁四周，最低紫外剂量区域出现在反应器壁附近。4种试验条件下的UV光强基本一致，其原因可能在于反应器单位体积内的液体所接受的UV光强已达到光饱和的状态。低压UV灯辐射之下达到一定光强后，更换高功率的UV灯不能提高液体媒介所接受的UV光强。(2)基于UV光强采用Fluent软件通过UDF文件将光强分布导入模型中，计算得AT条件下UV平均剂量为138.26 mJ/cm2、MTA条件下UV平均剂量为260.88 mJ/cm2、MTB条件下UV平均剂量为273.91 mJ/cm2、HT条件下UV平均剂量为471.64 mJ/cm2。(3)高UV剂量(471.61 mJ/cm2)可分解水中的有机物，降低出水TOC；高UV剂量在降低TOC浓度的同时，可将大分子有机物分解为小分子有机物，从而增大AOC占TOC的相对比例。(4)UV出水AOC浓度随UV剂量增加[由适量(138.26 mJ/cm2)，中等(260.88 mJ/cm2)，高剂量(471.64 mJ/cm2)]的趋势走向是增大的。若是紫外线计量在常规下，它对有机物结构带来较小的影响，不会使水体中AOC浓度产生明显改变。但在高UV剂量条件下，水体中相关物质在紫外线催化之下就会形成羟基自由基，进而和水体中有机物进行反应，使得AOC浓度相应增加。(5)三维荧光光谱图显示，类腐殖质类有机物和类蛋白质类有机物对UV辐射附着较为敏感， 增加UV剂量可降低该种大分子量的有机物；当将UV提升至高UV剂量(471.68 mJ/cm2)，大分子有机物在此条件下被分解为分子量相对小的富里酸有机物，富里酸荧光(B区和D区)指纹有所增加。(6)当UV剂量达471.68 mJ/cm2时，在同等强度的UV光强下，较长的停留时间令更多的大分子量有机物分解为分子量相对小且可被微生物吸收利用的富里酸有机物，从而增加了饮用水水质的微生物风险。因此，建议生活饮用水UV消毒，应采用剂量MTB 为273.91 mJ/cm2、短停留时间的方式，降低饮用水水质的微生物风险。本文紫外消毒技术成本低，对用氯消毒污水(5 万t/d)，需建有一个130 m×3 m的接触渠。采用UV消毒只需20 m×3 m的面积；且同等效果下，氯消毒会产生副产物，而紫外消毒不会产生副产物。因此，本技术在原有的技术水平上进行提升，可操作性强，为我国饮用水消毒技术的研究和发展提供了一定的理论意义和技术支持。周 娜1，孙志民2,*，卢 静1
(1.中北大学环境与安全工程学院，山西太原 030000；2.广州市市政工程设计研究总院有限公司，广东广州 510060)
