【摘要】闡述當前水環境現狀及紫外線消毒技術發展趨勢，研討二次供水水質特點及污染狀況，介紹紫外線物理方法置于管網末梢消毒的優勢及應用。

【關鍵詞】 紫外線，消毒技術，二次供水，發展應用

（一）當前水環境狀況

    據世界衛生組織（WHO）報告：*80％ 的疾病與水有關。目前已發現由于飲用水不符合衛生要求而導致的消化道疾病、結石病、皮膚病、腫瘤、心腦血管病、婦科病及其它傳染病多達50多種……！

    另據有關部門對我國100多個大中城市2～7年水質進行監測的有關數據表明：全國76個城市地下水受到嚴重污染，占總數的64％；39個城市地下水受到輕度污染，占總數的33％；水污染已經成為我國zui主要的環境問題。

    水是自然環境中化學物質遷移和循環的重要介質。人類活動所產生的污染物很大一部分是以水溶液的形式排放，從而使各類物質很容易進入環境水體并導致水體污染，甚至造成病原體污染。污染過的水通過飲用、洗漱、洗生菜等各種途徑進入人體。有多種傳染病均可經水傳播，其中如痢疾、急性腹瀉、傷寒、傳染性肝炎、脊髓灰質炎等的發病率和死亡率都是很高的；而水中有毒有害的化學成分亦與某些腫瘤發病有關。有調查數據表明，飲水中可確認的致癌物有20種，疑致癌物有23種，促癌物有18種，致突變物有56種。因此，水的質量好壞將直接影響人們的身體健康。

    隨著人口和經濟的迅速增長，一方面人類對水的需求量和品質要求越來越高；另一方面水體的污染范圍和程度也越來越大。這一日漸嚴重的矛盾，將成為制約我國社會經濟可持續發展的主要因素。

（二）紫外線消毒技術發展

    解決水質污染的主要途徑即在于運用工程技術手段，通過物理和化學等多種方法進行處理，加工成符合生活和使用要求的成品水；將使用過的廢水處理成符合循環使用或排放要求的水質，以滿足與用水相關的各類需求。

    紫外線消毒技術在飲用水處理中的應用自1993在美國Milwaukee密爾沃基市爆發隱孢子蟲病后倍受推崇和青睞，美國國家環保暑在實驗證實氯消毒不能有效殺滅隱孢子蟲卵囊，而研究發現紫外線對隱孢子蟲卵囊有很好的殺滅效果，在常規消毒劑量范圍內紫外線消毒不產生有害副產物后，僅僅5年就批準了紫外線消毒在飲用水中的應用，美國對新技術在飲用水處理中的應用歷來比較遲緩、保守，但對紫外技術的應用則采取了異乎尋常的快速行動。如近兩年美國大型水廠西雅圖水廠、紐約自來水廠等都相繼建成紫外線消毒系統。因此，經過多年的發展，城市給排水紫外線消毒技術在國外發達國家已經成為一項成熟與可靠的技術，應用實例增加十分迅速。從國外的發展趨勢看，紫外線水消毒正在成為水凈化處理中重要的手段之一。

    紫外線的滅菌作用zui早在20世紀初由英國學者貝納德和莫加報道，開始應用為二十世紀六十年代。早期主要是低壓汞燈（LP），至九十年代中壓汞燈（MP）和脈沖汞燈（P-UV）也得到研究應用。而用于消毒的紫外線是UVC區，即C波段253 .7nm。紫外線水質消毒是利用紫外線光子能量破壞水體中的各種病毒、細菌以及其它致病體的DNA 結構，使病毒、細菌以及其它致病體喪失復制繁殖能力。

    由于紫外線對隱孢子蟲的殺滅作用和不產生副產物，因此紫外線消毒在給排水處理中顯示了很好的市場潛力。

紫外線對幾種微生物的殺滅劑量（μw.s/㎝2）

不同殺滅率時的照射劑量

微生物                99.0％     99.9％    99.99％

臘樣桿菌芽胞          28170     73300     190731

枯草軒菌黑色變種芽胞  26398     82632     253473

大腸桿菌              2025      7544      21807

白色葡萄球菌          6089      14113     32711

    紫外線可以殺滅各種微生物，包括細菌、真菌、病毒、立克次體等，每種微生物都有其特定的紫外線死亡劑量閾值。一般來說，革蘭氏陰性菌對紫外線zui敏感，其次為革蘭氏陽性球菌，細胞芽胞和真菌孢子抵抗力zui強。病毒對紫外線的抵抗力介于細菌繁殖體和芽胞之間。殺菌劑量（K）是照射強度（I）和照射時間（T）的乘積，即K=IT。從理論上講，高強度短時間或低強度（但需＞40μw/㎝2）長時間照射，均能獲得同樣的效果。

    近年來，專業機構及美國國家環保暑，美國國家水研究院相繼發布了一系列技術標準和規程，EPA、IUVA、NWRI等專業機構發布的相關技術標準和規程。例如：EPA 625/1-86/021，美國國家環保暑“城市污水消毒設計手冊”（1986），NWRI-2—3-06 ；美國國家水研究院“飲用水及中水紫外消毒指南”（2003）， NSF/ANSI 55-2002：美國衛生基金會標準/美國國家標準“紫外線微生物水處理系統”（2002）。為此，紫外線協會（IUVA）在1999年成立。

紫外線水消毒技術約在5～6年前被引進，在我國還屬于很新的技術。雖然我國整體引進、吸收和消化*的科學技術方面有了長足的進步，但在個別領域與國外還存在很大的差距。

2006年以來，國家正式頒布了一系列與紫外線水消毒技術相關的標準和規范，如《城市給排水紫外線消毒設備》標準、《室外給排水設計規范》等，其中對紫外線水消毒技術制定了相應的設計、和檢測技術要求，從根本上扭轉了紫外線水消毒技術發展的被動局面。

隨著國家環境保護建設的加強，污染防治力度逐步加大和環境法制建設的進一步完善，這將對設備企業更多、更系統地了解和掌握*的紫外線水消毒技術，擴大該技術的應用范圍，提高該技術的應用水平，縮小與*技術的差距，促進我國紫外線水消毒技術的發展都將會產生極積的作用。

（三）紫外線消毒技術在二次供水領域的應用  

    由于國民經濟的快速發展，各類大型及高層建筑日益增多，二次供水設施的使用也越來越普遍。二次供水是指生活飲用水經儲存或加壓再供給用戶的一種供水方式。它可有效地解決管網水壓偏低問題，并能滿足高層建筑用水的需求。

    有關二次供水的衛生安全問題，日漸成為公眾注目的焦點。用二次供水來解決水源和水量不足的問題，與此同時二次供水又存在著水質二次污染的隱患，究其原因，主要是管網輸送過程中管道破損，引起的滴漏，還有二次供水的高層蓄水箱（池）等衛生防護措施不到位，以及衛生管理制度不健全造成的，污染的水質飲用后將對人體造成極大的危害。

    迄今為止，用于水質消毒凈化處理的化學消毒劑沒有一種對人是無毒的，使用氯制劑處理的水質中含有氯化副產物，即以三鹵甲烷和鹵乙酸分別代表了揮發性和非揮發性氯化副產物，具強致癌性，傳統的水消毒采用氯及含氯化合物藥劑，操作大多以人工投放方式或化學消毒設備進行，由于有機氯對人體具有致癌作用，這些已為越來越多的人們所認識。

    當前二次供水主要采用：單設水箱供水方式；設水池，水泵和水箱的供水方式：設水池、水泵和水箱部分加壓的供水方式；水池、氣壓罐給水設備的供水方式：水池、變頻恒壓設備的給水方式。

    據國內研究表明：二次供水水質下降率占飲用水水質下降的70﹪，普遍存在的問題是細菌學指標超標。有關部門監測結果表明；自來水在水箱中貯存24/h后，余氯為零，特別是在夏天，水溫較高，水中余氯迅速減小，不宜直接飲用。當水溫低于10℃時，滯留時間超過48/h時；當水溫在15℃時，滯留時間超過36/h，當水溫大于20℃時，滯留時間超過24/h，細菌、總大腸菌群指標明顯增加。

    分析各類用于二次供水消毒設備進行優勢比較，研究各種二次供水設施及水質特點進行對照，我們不難發現，運用紫外線這種行之有效的物理方法置于管網的末梢進行消毒具有極大的優勢，它所*的*性即在于：對廣譜細菌的殺傷力強，不改變水的理化指標和水質特性，無有害副產物產生，現消毒現飲用，接觸時間短，既安全環保，又具經濟性。它的*性在二次供水、自備水源消毒領域更是其它消毒方法所*的，而它的實用性、經濟性和環保性也是其它水消毒設備所不具有的。

    紫外線系統對二次供水（低濁透明）水體進行消毒雖然具有極大的優勢，但能的紫外線系統還須有相應的支撐要素，即紫外線系統良好的滅菌效果與輻射半徑和輻照歷時相關聯，提高殺菌率必須減小輻射半徑，使輻射層流值均≤2cm，并有效的控制過流水量，大幅延長水體過流行程和增加輻照時間，另外石英管外壁的清洗工作是運行和維修的關鍵，當水體流經系統時，其中有許多無機雜質會沉淀粘附在套管的外壁上，還因各類水質的不同（有機物含量較高）形成的污垢膜，微生物也極易形成生物膜，這些都會抑制紫外線的透射，影響系統裝置消毒效果。

    綜上所述，由于環境污染的影響，人們逐步認識到安全用水的重要性，消費觀念也正在發生著變化，因此，市場期待一種既能與二次供水設施工作環境相適應，又能夠滿足二次供水消毒技術要求的設備，其設計原則為：具有的結構設計，充分利用供水過程中低濁透明的良好外部條件，符合GB/T1983-2005《城市給排水紫外線消毒設備》國家標準要求，技術*、功能完備的水消毒防護設備，使方便快捷與經濟實用和環保安全結合在一起。

    針對上述紫外線水消毒器裝置存在的結構缺陷和問題，提供一種能夠與供水管網設施相配套，適應國內給排水設施的特點，符合水消毒處理要求的設備，通過供水的自然壓力使過流水體在有效時間內完成消毒過程。

    該系統裝置“立式、單腔體內置導流板封閉壓力結構紫外線水消毒器”采用多燈輻射和過流式原理（水體呈倒U形過流），由立式、內置導流板封閉壓力腔體裝置、高強度單端紫外光源、新型數顯電壓、電流（一體）裝置、數顯紫外燈計時、累時裝置，高性能變頻鎮流器、以及互為獨立的前后腔機械清洗裝置和紫外線傳感監測裝置組合而成。

   系統裝置進出水口可與符合國家標準的法蘭盤進行連接，在承壓>0.8MPa和流量不變的狀態下，能夠大幅延長水的過流時間，增加紫外線輻照強度，極大地提高殺菌效率，單臺腔體系統裝置即能滿足凈水處理需求（二次供水、自備水源蓄水設施），具有殺菌廣譜、速度快、成本低、體積小、易安裝、環保無副產物、不改變水質特性等特點。

隨著近年來國家新頒標準和規范的實施，將對我國紫外線水消毒技術領域的發展產生重要作用，對于阻斷因水質污染而引發的介水傳染病，保障安全用水具有重大的社會意義，同時也給紫外線消毒技術在給排水領域的應用帶來了巨大商機。并能產生極大的經濟效益。

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