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紫外線殺菌器在水處理中的應用

 1 概述

  目前,給排水消毒方法可分為兩大類,即化學消毒法和物理消毒法。化學消毒法有加氯消毒和臭氧消毒等;物理消毒法有紫外線消毒等。化學消毒法一般都會產生消毒副產物,而紫外線消毒是唯一早在1878年人類就發現了太陽光中的紫外線具有殺菌消毒作用。人類對紫外線消毒技術在城市汙水處理中的應用則始於20世紀60年代中葉,並於70年代到80年代初對紫外線消毒在城市汙水處理中的應用進行了大量早期的研究,這主要是由於當時人們已認識到被廣泛使用的加氯消毒工藝中的餘氯對受納水體中的魚類等生物有毒,而且發現並確認了氯消毒等化學消毒方法會產生如三鹵甲烷(THMs)等致癌、致基因,致畸變的副產物。這些發現促使人類尋求一種更好的消毒方法,不會產生消毒副產物的方法,也不會造成二次汙染問題。於是,人們開始關注紫外線在消毒方麵的應用。


  紫外線消毒法最早應用於美國(1970年美國環保局完成了第一個汙水紫外線消毒的示範工程),現已在美國和加拿大普遍應用。紫外線消毒技術為物理消毒方式的一種,具有廣譜殺菌能力,無二次汙染,經過30多年的發展,已經成為成熟可靠高效環保的消毒技術,在國外各個領域得到了廣泛的運用。在我國由於對其技術的了解有一定的局限性,在汙水處理中的應用不多。上海市政工程設計研究院在這方麵開展了許多研究,並已在上海閔行、長橋等汙水處理廠得到應用。進入21世紀後,隨著對汙水尾水消毒的日益重視和運行經驗的積累,紫外線消毒技術將得到推廣,預計今後有條件的汙水處理廠中 50%將會采用紫外線消毒,並成為取代傳統化學消毒方法的主流技術。


   2,紫外線消毒原理

  紫外線殺菌消毒原理是利用適當波長的紫外線能夠破壞微生物機體細胞中的DNA(脫氧核糖核酸)或RNA(核糖核酸)的分子結構,造成生長性細胞死亡和(或)再生性細胞死亡,達到殺菌消毒的效果。經試驗,紫外線殺菌的有效波長範圍可分為四個不同的波段:UVA(400~315nm)、UVB(315~280nm)、UVC(280~200nm)和真空紫外線(200~100nm)。其中能透過臭氧保護層和雲層到達地球表麵的隻有UVA和UVB部分。就殺菌速度而言,UVC處於微生物吸收峰範圍之內,可在1s之內通過破壞微生物的DNA結構殺死病毒和細菌,而UVA和UVB由於處於微生物吸收峰範圍之外,殺菌速度很慢,往往需要數小時才能起到殺菌作用,在實際工程的數秒鍾水力停留(照射)時間內,該部分實際上屬於無效紫外部分。真空紫外光穿透能力極弱,燈管和套管需要采用極高透光率的石英,一般用半導體行業降解水中的TOC,不用於殺菌消毒。因此,給排水工程中所說的紫外光消毒實際上就是指UVC消毒。紫外光消毒技術是基於現代防疫學、醫學和光動力學的基礎上,利用特殊設計的高效率、高強度和長壽命的UVC波段紫外光照射流水,將水中各種細菌、病毒、寄生蟲、水藻以及其他病原體直接殺死,達到消毒的目的。



  研究表明,紫外線主要是通過對微生物(細菌、病毒、芽孢等病原體) 的輻射損傷和破壞核酸的功能使微生物致死,從而達到消毒的目的。紫外線對核酸的作用可導致鍵和鏈的斷裂、股間交聯和形成光化產物等,從而改變了DNA的生物活性,使微生物自身不能複製,這種紫外線損傷也是致死性損傷。

  紫外線消毒是一種物理方法,它不向水中增加任何物質,沒有副作用,這是它優於氯化消毒的地方,它通常與其它物質聯合使用,常見的聯合工藝有UV+H2O2、UV+H2O2+O3、UV+TiO2,這樣,消毒效果會更好。