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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)品在不斷進步的同時也逐漸得到國內(nèi)設(shè)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(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(nèi)部的微小隱孢子蟲，是機會治病原蟲，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)檢驗氯化消毒系統(tǒng)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(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)的不斷進步和紫外線消毒反應(yīng)器的不斷完善，從1993年對隱孢子蟲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水進行殺菌消毒，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，紫外線不會產(chǎn)生任何副產(chǎn)物。

　　紫外線的優(yōu)點：

　　（1）紫外線消毒技術(shù)有較高的殺菌效率

　　紫外線對細(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），甚至更長時間的接觸時間，才能起到消毒效果。

　?。?font face="Times New Roman">2）高殺菌效能

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

　?。?font face="Times New Roman">3）無二次污染存在

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

　?。?font face="Times New Roman">4）運行成本低，維護簡單，操作簡易，費用低

　?。?font face="Times New Roman">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)備進出水口和接通電源，就能運行。通常設(shè)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(xù)使用12個月），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（安全經(jīng)濟，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以外存儲太陽能，在近紅外范圍內(nèi)很少發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)?？梢姽夥秶蔷G色植物和藻類進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(dǎo)致皮膚癌；UVC段非常危險，因為它能夠被蛋白質(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，因為它能使細(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(xù)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(xiàn)一種光化學(xué)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?xí)r間的相對關(guān)系。

　　紫外線傳導(dǎo)

　　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(zhì)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(shù)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(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)，在國外各個領(lǐng)域得到了廣泛的運用。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)，在國外各個領(lǐng)域得到了廣泛的運用。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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