自來水中應用紫外線消毒殺菌器技術淺談及技術要求

自1910年Cernovedeow和Henvi*次將紫外線消毒技術用于飲用水消毒,紫外線技術在水處理領域得到了快速發展。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萬3的紫外線消毒裝置已在一家企業投入使用。從70年代末期開始，紫外線消毒技術被廣泛的應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的不斷成熟，紫外線消毒產品在不斷進步的同時也逐漸得到國內設計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，紫外線比化學消毒劑更大的優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物，寄生于動物體中和人體中，可引起隱孢子蟲病。寄生于人體內部的微小隱孢子蟲，是機會治病原蟲，可以導致嚴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1.3萬居民同時發生了腸炎癥狀，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大規模爆發。

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

1987年在國內也發現了人體隱孢子蟲病的病例，隨后其他一些省市也相繼報到了一些病例，在腹瀉患者中，隱孢子蟲的檢出率達13.3%。在發生疫情的引用水處理系統中，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），經檢驗氯化消毒系統運行正常，并且保障足夠的余氯量和接觸時間。大量事實和研究表明，傳統的氯化消毒方法不能提供足夠的劑量，在隱孢子蟲侵入時不足以確保飲用水的供水安全。

紫外線消毒技術的不斷進步和紫外線消毒反應器的不斷完善，從1993年對隱孢子蟲90%除率，達到1999年99.99%的去除率。紫外線技術已被認可為適合殺滅隱孢子蟲（Cryptosporidium）和賈第鞭毛蟲（Giardia）消毒的技術，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*手段寫入供水法規中的原因。

紫外線消毒技術自20世紀以來，已被廣泛應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水進行殺菌消毒，不需要加熱和使用含有害成份的化學品，處理后的水質無異味。

微生物的蛋白質 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的堿基對發生聚合，阻止蛋白質合成而使微生物不能繁殖，zui終導致細胞死亡。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消毒劑不同，在消毒過程中，紫外線不會產生任何副產物。

　　紫外線的優點：

　　（1）紫外線消毒技術有較高的殺菌效率

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

　　（2）高殺菌效能

　　紫外線消毒相當廣泛，它對大多數致病微生物體、細菌、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藥劑，因此它不會對水體和周圍環境產生二次污染。

　　（4）運行成本低，維護簡單，操作簡易，費用低

　　（5）設備所占空間小

紫外線殺菌器體積小，輕便易安裝的特點使它能就近安裝在任何有水源和電源的地方，只需連接設備進出水口和接通電源，就能運行。通常設備的維護包括每三個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小時后更換，約連續使用12個月），電子鎮流器至少每三年更換一次。

　　紫外線應用

　　由于紫外線消毒在水處理方面的突出優點（安全經濟，消毒快捷，不污染水質，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）及小型給水系統中的消毒方式，給眾多行業提供潔凈用水

除了光合細菌能夠在波長980nm以外存儲太陽能，在近紅外范圍內很少發生光化學反應。可見光范圍是綠色植物和藻類進行光合作用的活躍區域，許多染料能夠發生光化學轉化或感光反應。光化學的研究應用主要集中在紫外范圍，根據人皮膚對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，且會導致皮膚癌；UVC段非常危險，因為它能夠被蛋白質、DNA、RNA吸收，導致細胞變化，癌癥或細胞死亡。UVC段通常也稱殺菌波段，因為它能使細菌和病毒失活。真空紫外線波段能被所有的物質吸收（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=紫外線強度 x 照射時間

　　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。

　　照射時間是指被處理液體暴露在特定的紫外線能量的持續時間。

　　紫外線燈管壽命

　　一般來說，紫外線燈管不會象日常用的日光燈那樣會燒毀。 反而，特殊的石英套管材料會出現一種光化學老化過程叫老化作用。這個變化會減少輻射到水中的紫外線能量。一個典型的紫外線強度下降和點亮時間的相對關系。

　　紫外線傳導

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

    紫外線消毒技術是一種物理消毒方式，具有廣譜殺菌能力，也是*不會產生消毒副產物的消毒方法。目前，紫外線消毒技術已經發展成為安全可靠、環保的消毒技術，在國外各個領域得到了廣泛的運用。在我國，紫外線消毒技術因其節能環保的特性而日益受到注重與推廣，正逐步取代傳統化學消毒方法，成為主流的水處理凈化技術。

    結束語：

    紫外線消毒技術是一種物理消毒方式，具有廣譜殺菌能力，也是*不會產生消毒副產物的消毒方法。目前，紫外線消毒技術已經發展成為安全可靠、環保的消毒技術，在國外各個領域得到了廣泛的運用。在我國，紫外線消毒技術因其節能環保的特性而日益受到注重與推廣，正逐步取代傳統化學消毒方法，成為主流的水處理凈化技術。

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