自來水中應(yīng)用紫外線消毒殺菌器技術(shù)淺談及技術(shù)要求

自1910年Cernovedeow和Henvi*次將紫外線消毒技術(shù)用于飲用水消毒,紫外線技術(shù)在水處理領(lǐng)域得到了快速發(fā)展。在歐美許多國家的水處理廠中,紫外線消毒被廣泛采用。如在芬蘭的赫爾辛基處理能力達(dá)萬3的紫外線消毒裝置已在一家企業(yè)投入使用。從70年代末期開始，紫外線消毒技術(shù)被廣泛的應(yīng)用于飲用水和市政污水的消毒工藝。而隨著紫外線消毒技術(shù)的不斷成熟，紫外線消毒產(chǎn)品在不斷進(jìn)步的同時(shí)也逐漸得到國內(nèi)設(shè)計(jì)師和終端用戶的青睞。

    自來水中隱孢子蟲存在的危害：

在自來水消毒中，紫外線比化學(xué)消毒劑更大的優(yōu)勢來源于紫外線可以殺滅自來水中的隱孢子蟲。隱孢子蟲屬于原生動(dòng)物，寄生于動(dòng)物體中和人體中，可引起隱孢子蟲病。寄生于人體內(nèi)部的微小隱孢子蟲，是機(jī)會(huì)治病原蟲，可以導(dǎo)致嚴(yán)重腹瀉的一種腹瀉病原，且具有感染性。

1987年在美國的佐治亞州，大約有1.3萬居民同時(shí)發(fā)生了腸炎癥狀，在自來水中找到了隱孢子蟲的囊卵，這是歷**次隱孢子蟲病通過市政供水系統(tǒng)大規(guī)模爆發(fā)。

1993年，美國威斯康星州的市政供水系統(tǒng)又一次被隱孢子蟲污染，40萬人同時(shí)腹瀉。

1987年在國內(nèi)也發(fā)現(xiàn)了人體隱孢子蟲病的病例，隨后其他一些省市也相繼報(bào)到了一些病例，在腹瀉患者中，隱孢子蟲的檢出率達(dá)13.3%。在發(fā)生疫情的引用水處理系統(tǒng)中，消毒工藝均采用氯化消毒法（包括氯氣、次氯酸鈉、二氧化氯和氯胺），經(jīng)檢驗(yàn)氯化消毒系統(tǒng)運(yùn)行正常，并且保障足夠的余氯量和接觸時(shí)間。大量事實(shí)和研究表明，傳統(tǒng)的氯化消毒方法不能提供足夠的劑量，在隱孢子蟲侵入時(shí)不足以確保飲用水的供水安全。

紫外線消毒技術(shù)的不斷進(jìn)步和紫外線消毒反應(yīng)器的不斷完善，從1993年對(duì)隱孢子蟲90%除率，達(dá)到1999年99.99%的去除率。紫外線技術(shù)已被認(rèn)可為適合殺滅隱孢子蟲（Cryptosporidium）和賈第鞭毛蟲（Giardia）消毒的技術(shù)，特別適用于地表水和其它易受感染水源。這也美國將紫外消毒工藝作為自來水消毒的*手段寫入供水法規(guī)中的原因。

紫外線消毒技術(shù)自20世紀(jì)以來，已被廣泛應(yīng)用于水處理工藝之中，有較長的歷史。

　　紫外線消毒原理（Mechanism of UV disinfection）：

　　水處理紫外線消毒能有效和快速地對(duì)水進(jìn)行殺菌消毒，不需要加熱和使用含有害成份的化學(xué)品，處理后的水質(zhì)無異味。

微生物的蛋白質(zhì) RNA（核糖核酸）和DNA（脫氧核糖核酸）能吸收紫外線，紫外線（波長為254nm）能使微生物DNA的堿基對(duì)發(fā)生聚合，阻止蛋白質(zhì)合成而使微生物不能繁殖，zui終導(dǎo)致細(xì)胞死亡。紫外線消毒是依靠純物理作用，與氯、二氧化氯和臭氧等化學(xué)消毒劑不同，在消毒過程中，紫外線不會(huì)產(chǎn)生任何副產(chǎn)物。

　　紫外線的優(yōu)點(diǎn)：

　　（1）紫外線消毒技術(shù)有較高的殺菌效率

　　紫外線對(duì)細(xì)菌，病毒的殺菌作用一般在1-5秒以內(nèi)。其它化學(xué)方式（氯氣，二氧化氯和臭氧等）消毒達(dá)到相同的殺菌效果一般需要30分鐘（min），甚至更長時(shí)間的接觸時(shí)間，才能起到消毒效果。

　　（2）高殺菌效能

　　紫外線消毒相當(dāng)廣泛，它對(duì)大多數(shù)致病微生物體、細(xì)菌、病毒等都能起到殺滅作用。

　　（3）無二次污染存在

　　由于紫外線不使用任何化學(xué)藥劑，因此它不會(huì)對(duì)水體和周圍環(huán)境產(chǎn)生二次污染。

　　（4）運(yùn)行成本低，維護(hù)簡單，操作簡易，費(fèi)用低

　　（5）設(shè)備所占空間小

紫外線殺菌器體積小，輕便易安裝的特點(diǎn)使它能就近安裝在任何有水源和電源的地方，只需連接設(shè)備進(jìn)出水口和接通電源，就能運(yùn)行。通常設(shè)備的維護(hù)包括每三個(gè)月清洗一次石英玻璃套管和每年更換一支紫外線殺菌燈管。（紫外線燈管更換周期推薦為每使用8000小時(shí)后更換，約連續(xù)使用12個(gè)月），電子鎮(zhèn)流器至少每三年更換一次。

　　紫外線應(yīng)用

　　由于紫外線消毒在水處理方面的突出優(yōu)點(diǎn)（安全經(jīng)濟(jì)，消毒快捷，不污染水質(zhì)，操作方便等，目前已被全*為*消毒凈化方式之一），各地，尤其在歐盟及北美許多國家已將其列為用水終端（Pou）及小型給水系統(tǒng)中的消毒方式，給眾多行業(yè)提供潔凈用水

除了光合細(xì)菌能夠在波長980nm以外存儲(chǔ)太陽能，在近紅外范圍內(nèi)很少發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)。可見光范圍是綠色植物和藻類進(jìn)行光合作用的活躍區(qū)域，許多染料能夠發(fā)生光化學(xué)轉(zhuǎn)化或感光反應(yīng)。光化學(xué)的研究應(yīng)用主要集中在紫外范圍，根據(jù)人皮膚對(duì)紫外線的敏感度將紫外線范圍分成三段：UVA段使皮膚變黑；UVB段造成皮膚曬傷，且會(huì)導(dǎo)致皮膚癌；UVC段非常危險(xiǎn)，因?yàn)樗軌虮坏鞍踪|(zhì)、DNA、RNA吸收，導(dǎo)致細(xì)胞變化，癌癥或細(xì)胞死亡。UVC段通常也稱殺菌波段，因?yàn)樗苁辜?xì)菌和病毒失活。真空紫外線波段能被所有的物質(zhì)吸收（包括水和空氣），因此，它只能在真空中傳播，真空紫外光子的吸收能造成鍵的斷裂。

　　紫外線劑量

　　能夠有效殺滅微生物，TOC或者臭氧的具體能量，稱作紫外線劑量。

　　計(jì)量單位是μW-Sec/cm2 or mW-Sec/cm2 （1μW-Sec/cm2 = 0.001 mW-Sec/cm2 =0.000001W-Sec/cm2）

　　紫外線劑量=紫外線強(qiáng)度 x 照射時(shí)間

　　其中，紫外線劑量是指落在某一表面每單位面積上的紫外線光輻射能量。

　　照射時(shí)間是指被處理液體暴露在特定的紫外線能量的持續(xù)時(shí)間。

　　紫外線燈管壽命

　　一般來說，紫外線燈管不會(huì)象日常用的日光燈那樣會(huì)燒毀。 反而，特殊的石英套管材料會(huì)出現(xiàn)一種光化學(xué)老化過程叫老化作用。這個(gè)變化會(huì)減少輻射到水中的紫外線能量。一個(gè)典型的紫外線強(qiáng)度下降和點(diǎn)亮?xí)r間的相對(duì)關(guān)系。

　　紫外線傳導(dǎo)

　　紫外線在穿透物體的時(shí)候，能量會(huì)被吸收。 超過95%的紫外線能量會(huì)穿過質(zhì)量好的石英套管。紫外線在水中的穿透率會(huì)因水中未溶解物和懸浮固體的類型和數(shù)量的不同而變化。通過取樣和測試，液體對(duì)254納米紫外線能量的吸收能力參數(shù)-稱作有效吸收值（C of A）可以被測定。  

    紫外線消毒技術(shù)是一種物理消毒方式，具有廣譜殺菌能力，也是*不會(huì)產(chǎn)生消毒副產(chǎn)物的消毒方法。目前，紫外線消毒技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為安全可靠、環(huán)保的消毒技術(shù)，在國外各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的運(yùn)用。在我國，紫外線消毒技術(shù)因其節(jié)能環(huán)保的特性而日益受到注重與推廣，正逐步取代傳統(tǒng)化學(xué)消毒方法，成為主流的水處理凈化技術(shù)。

    結(jié)束語：

    紫外線消毒技術(shù)是一種物理消毒方式，具有廣譜殺菌能力，也是*不會(huì)產(chǎn)生消毒副產(chǎn)物的消毒方法。目前，紫外線消毒技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為安全可靠、環(huán)保的消毒技術(shù)，在國外各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的運(yùn)用。在我國，紫外線消毒技術(shù)因其節(jié)能環(huán)保的特性而日益受到注重與推廣，正逐步取代傳統(tǒng)化學(xué)消毒方法，成為主流的水處理凈化技術(shù)。

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