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紫外線消毒器在水處理消毒中的應(yīng)用

摘要：紫外消毒的殺菌原理是利用紫外線光子的能量破壞水體中各種病毒、細(xì)菌以及其它致病體的DNA結(jié)構(gòu)，使各種病毒、細(xì)菌以及其它致病體喪失復(fù)制繁殖能力，達(dá)到滅菌的效果。紫外C殺菌的效果取決于紫外線的劑量；

紫外線消毒在水處理中的應(yīng)用

紫外線消毒zui早應(yīng)用于美國，由于其接觸時間短、占用空間少、又不會產(chǎn)生對人畜有害的副產(chǎn)品，因此被認(rèn)為是傳統(tǒng)液氯消毒*的替代品。1986年，美國環(huán)保署（EPA）將紫外線消毒列入污水消毒設(shè)計手冊，進(jìn)一步推動了紫外線消毒替代化學(xué)消毒的進(jìn)程。

一、現(xiàn)代紫外線消毒技術(shù)簡介

紫外線一般被分為三個不同波段：紫外A（315nm～400nm）、紫外B（280nm～315nm）和紫外C（100nm～280nm）。紫外燈的殺菌能力取決其發(fā)射光譜中紫外C的含量，紫外C是殺菌效果的紫外波長范圍。在該波段中260nm 附近已被證實(shí)是殺菌效率zui高的，目前生產(chǎn)的紫外燈的zui大功率輸出在253.7nm波長。

該波長輸出在目前世界頂極紫外燈中已占到紫外能量的90%，總能量的30%，由于高強(qiáng)度、率的紫外C存在，紫外技術(shù)已成為水消毒領(lǐng)域一個具有相當(dāng)競爭力的技術(shù)。

紫外消毒的殺菌原理是利用紫外線光子的能量破壞水體中各種病毒、細(xì)菌以及其它致病體的DNA結(jié)構(gòu)，使各種病毒、細(xì)菌以及其它致病體喪失復(fù)制繁殖能力，達(dá)到滅菌的效果。紫外C殺菌的效果取決于紫外線的劑量，紫外線劑量取決于紫外C強(qiáng)度和照射的時間，即D=I×S，其中D為劑量，I為強(qiáng)度，S為照射時間。

二、現(xiàn)代紫外線消毒技術(shù)的優(yōu)勢

1）率殺菌

具有較高的殺菌效率，紫外C對細(xì)菌、病毒的殺滅作用一般在1秒以內(nèi)，傳統(tǒng)的氯氣以及臭氧方法，達(dá)到紫外C的殺菌效果一般需要20 分鐘至1小時。

2）殺菌廣譜性

紫外C技術(shù)在目前的消毒技術(shù)中，殺菌的廣譜性相當(dāng)高，它對幾乎所有的細(xì)菌和病毒都能率殺滅，并且對一些危害較大，而氯氣和臭氧在水消毒可能的濃度內(nèi)很難有效殺滅的原生動物都能有效殺滅。

3）無二次污染

由于紫外C技術(shù)不加入任何化學(xué)藥劑，因此它不會對水體和周圍環(huán)境產(chǎn)生二次污染，不改變水中任何成分。而對氯消毒來說，如果水中含有大量的有機(jī)物，其產(chǎn)生的有機(jī)氯對人體有致癌作用，并且水中含有的氯化合物在某些場合下，對水中生物、植物以及水環(huán)境產(chǎn)生危害。

4）運(yùn)行安全可靠

傳統(tǒng)的消毒技術(shù)如采用氯化合物或臭氧，其消毒劑屬于劇毒、易燃、易爆腐蝕性物質(zhì)，這些物質(zhì)的使用必須特別小心，現(xiàn)代紫外水消毒系統(tǒng)是一種對周圍環(huán)境以及操作人員相對安全可靠的技術(shù)。

三、影響紫外線消毒效果的因素

1．紫外劑量

紫外劑量是影響消毒效果的直接因素。它等于紫外光強(qiáng)度與接觸時間的乘積。在相同的紫外光強(qiáng)度條件下,接觸時間決定紫外劑量。在大型污水處理廠中,由于水量大,接觸時間得不到保證,因此用紫外線消毒的效率比小型污水處理廠差。從理論上分析,紫外劑量越大,消毒越好,然而紫外消毒有一限值,超過此限值則不能經(jīng)濟(jì)有效地對額外的微生物進(jìn)行滅殺。

如果分別考慮紫外光強(qiáng)度與接觸時間對消毒效果的影響,可以發(fā)現(xiàn),對于不同種類的微生物,兩者的影響是不同的。在紫外劑量相同的情況下,紫外光強(qiáng)度對于大腸埃希氏桿菌影響更大,這是因?yàn)榧?xì)胞中的修復(fù)酶對紫外光強(qiáng)度更敏感;而對于真核酵母菌細(xì)胞來說,增加接觸時間更有利于滅殺;當(dāng)然對于更多的微生物,如噬菌體、孢子,把兩者分開討論是沒有多大意義的,原因可能在于其在紫外線消毒過程中處于一種不活動狀態(tài)。因此沒有必要確定zui少的接觸時間和zui小的紫外光強(qiáng)度,兩者的乘積才是影響紫外線消毒效果的必要因素。

2．微生物的種類和負(fù)荷

由于污水中細(xì)菌、病毒的種類繁多,且對紫外線的抗性不同,因此對于不同類型的污水,呈現(xiàn)出不同的消毒效果。有些微生物對于紫外線比較敏感,去除率較高,如糞大腸菌而有些微生物則不然,需用較高的紫外劑量進(jìn)行滅殺,如F-RNA大腸桿菌菌體、銅綠色極毛桿菌。微生物負(fù)荷是影響紫外線消毒效率的一大因素,較高的微生物量必然要求更高的紫外劑量。目前,在紫外線消毒器的設(shè)計中,主要是滅活TC（總大腸菌）、FC（糞大腸菌）、E.coli（大腸埃希氏菌）、糞鏈球菌和沙門氏菌數(shù)量來估計紫外線劑量需求。

3. 水質(zhì)參數(shù)

3.1 紫外線的穿透率（UVT）

一般來說,紫外線的穿透率越低,消毒效果越差。穿透率與上游處理工藝、來源以及水中工業(yè)化合物的成分有關(guān)。法國的一家污水廠運(yùn)行紫外線消毒系統(tǒng)后表明:當(dāng)UV輸出功率為26.7wuvc ,穿透率< 40%時,經(jīng)紫外線消毒后的微生物數(shù)有可能超標(biāo),而在穿透率>55% ,并且COD和SS的值都比較低的情況下,可以獲得較好的消毒效果。

3.2 總懸浮物（ TSS）

總懸浮物對紫外線消毒的影響主要表現(xiàn)在:（1）懸浮顆粒吸收并分散了紫外能量, （2）微生物隱藏在顆粒中受到保護(hù),避免了紫外線和化學(xué)藥劑的破壞。如果通過膜法過濾,再用紫外線消毒,那么所需紫外線劑量大大減少,同時消毒效果也有很大提高。在比較國內(nèi)與國外紫外線消毒性能差別時,有觀點(diǎn)認(rèn)為:國外水處理廠出水的SS < 10mg/ L ,而國內(nèi)處理出水SS為20～30mg/L，這方面的差異使得國內(nèi)污水廠在使用紫外線消毒后的殺菌效果較差。