紫外消毒

殺毒機制

　　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(lián)和形成光化產(chǎn)物等，從而改變了DNA的生物活性，使微生物自身不能復制，這種紫外線損傷也是致死性損傷。

評價

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

優(yōu)缺點

　　優(yōu)點

　　通常紫外線消毒可用于氯氣和次氯酸鹽供應困難的地區(qū)和水處理后對氯的消毒副產(chǎn)物有嚴格限制的場合。一般認為當水溫較低時用紫外線消毒比較經(jīng)濟。

　　紫外線消毒的優(yōu)點如下：

　　不在水中引進雜質(zhì)，水的物化性質(zhì)基本不變；

　　水的化學組成（如氯含量）和溫度變化一般不會影響消毒效果；

　　不另增加水中的嗅、味，不產(chǎn)生諸如三鹵甲烷等類的消毒副產(chǎn)物；

　　殺菌范圍廣而迅速，處理時間短，在一定的輻射強度下一般病原微生物僅需十幾秒即可殺滅，能殺滅一些氯消毒法無法滅活的病菌，還能在一定程度上控制一些較高等的水生生物如藻類和紅蟲等；

　　過度處理一般不會產(chǎn)生水質(zhì)問題；

　　一體化的設備構(gòu)造簡單，容易安裝，小巧輕便，水頭損失很小，占地少；

　　容易操作和管理，容易實現(xiàn)自動化，設計良好的系統(tǒng)的設備運行維護工作量很少；

　　運行管理比較安全，基本沒有使用、運輸和儲存其他化學品可能帶來的劇毒、易燃、爆炸和腐蝕性的安全隱患；

　　消毒系統(tǒng)除了必須運行的水泵以外，沒有其他噪音源。

　　缺點

　　孢子、孢囊和病毒比自養(yǎng)型細菌耐受性高；

　　水必須進行前處理，因為紫外線會被水中的許多物質(zhì)吸收，如酚類、芳香化合物等有機物、某些生物、無機物和濁度；

　　沒有持續(xù)消毒能力，并且可能存在微生物的光復活問題，最好用在處理水能立即使用的場合、管路沒有二次污染和原水生物穩(wěn)定性較好的情況（一般要求有機物含量低于10μg/L）；

　　不易做到在整個處理空間內(nèi)輻射均勻，有照射的陰影區(qū)；

　　沒有容易檢測的殘余性質(zhì)，處理效果不易迅速確定，難以監(jiān)測處理強度；

　　處理水量較?。?/p>

　　較短波長的紫外線（低于200nm）照射可能會使硝酸鹽轉(zhuǎn)變成亞硝酸鹽，為了避免該問題應采用特殊的燈管材料吸收上述范圍的波長。

經(jīng)濟性

　　紫外線系統(tǒng)的經(jīng)濟學決定于以下因素：設備造價和壽命；電效率；運行中殺菌效果的降低程度；電費等。對于紫外線消毒系統(tǒng)的經(jīng)濟分析尚未做出定論，有很多結(jié)論不同的分析報道，有觀點認為紫外線殺菌裝置電耗大，設備維護費和造價較高。對于大系統(tǒng)，設備投資比臭氧系統(tǒng)高，運行費用與臭氧相仿；但對于純凈水制造的小型系統(tǒng)投資較臭氧裝置為低。也有觀點認為對于數(shù)千噸/日以上的處理規(guī)模，紫外線消毒系統(tǒng)的投資和運行成本很具優(yōu)勢，要比加氯和臭氧消毒的花費都低得多。例如有分析資料報道，在建造人口數(shù)為10~25000范圍的小型飲用水處理廠時，紫外線、二氧化氯和臭氧消毒費用的近似比例為1：4：（8~9），對于人口數(shù)大于500000的社會團體，費用比約為1：2.5：2.5。

　　這些費用的估計中沒有包括采用非紫外線消毒工藝時可能附加的去除消毒副產(chǎn)物和隱孢子蟲孢囊的費用。另外還有分析數(shù)據(jù)顯示紫外線消毒的投資和運行成本均低于氯消毒，消毒成本約為氯的一半，但其差別隨著水處理規(guī)模的擴大而縮小。

　　在法國和前蘇聯(lián)，紫外線消毒局限于小型設備，所建立的大型設備是將紫外線燈串聯(lián)安裝在濾后水的總管內(nèi)。在美國紫外線消毒也限于小設備和泳池，并常與其他消毒劑聯(lián)用。但在實際應用中報道采用紫外線消毒的飲用水廠的規(guī)模已有超過150萬噸/日。

　　目前我國的紫外線消毒一般用于少量水處理，在純水制備系統(tǒng)應用較多。

殺菌燈

　　紫外線殺菌燈

　　分類

　　能夠輸出足夠的UVC強度用于工程消毒的只有人工汞（合金）燈光源。紫外線殺菌燈燈管是由石英玻璃制成，汞燈根據(jù)點亮后的燈管內(nèi)汞蒸氣壓的不同和紫外線輸出強度的不同，分為三種：低壓低強度汞燈、中壓高強度汞燈和低壓高強度汞燈。

　　殺菌效果

　　殺菌效果是由微生物所接受的照射劑量決定的，同時，也受到紫外線的輸出能量，與燈的類型，光強和使用時間有關(guān)，隨著燈的老化，它將喪失30%-50%的強度。紫外照射劑量是指達到一定的細菌滅活率時，需要特定波長紫外線的量：照射劑量（J/m2）=照射時間（s）×UVC強度（W/m2）照射劑量越大，消毒效率越高，由于設備尺寸要求，一般照射時間只有幾秒，因此，燈管的UVC輸出強度就成了衡量紫外光onclick=“g(‘消毒設備’)；”>消毒設備性能最主要的參數(shù)。在城市污水消毒中，一般平均照射劑量在300J/m2以上。低于此值，有可能出現(xiàn)光復活現(xiàn)象，即病菌不能被徹底殺死，當從渠道中流出接受可見光照射后，重新復活，降低了殺菌效果。殺菌效率要求越高，所需的照射劑量越大。影響微生物接受到足夠紫外光照射劑量的主要因素是透光率（254nm處），當UVC輸出強度和照射時間一定時，透光率的變化將造成微生物實際接受劑量的變化。

　　優(yōu)點

　　大多數(shù)紫外線裝置利用傳統(tǒng)的低壓紫外燈技術(shù)，也有一些大型水廠采用低壓高強度紫外燈系統(tǒng)和中壓高強度紫外燈系統(tǒng)，由于產(chǎn)生高強度的紫外線可能使燈管數(shù)量減少90%以上，從而縮小了占地面積，節(jié)約了安裝和維修費用，并且使紫外線消毒法對水質(zhì)較差的出水也適用。

研究使用現(xiàn)狀

　　目前國內(nèi)研究、生產(chǎn)和應用污水紫外線消毒器還很少。天津大學的顧平等人以天津紀莊子污水處理廠的深度處理出水為研究對象，進行了靜態(tài)和動態(tài)試驗，確定了紫外線劑量與細菌存活率之間的關(guān)系，并設計出能產(chǎn)生紊流的紫外線消毒器，多元水環(huán)保技術(shù)產(chǎn)業(yè)(中國)有限公司研制生產(chǎn)的封閉式消毒器可處理100～500m3/h水量，并且在onclick=“g(‘游泳池’)；”>游泳池的循環(huán)水消毒中已有應用，模塊化敞開式消毒器可根據(jù)用戶需求具體設計安裝。煙臺市套子灣污水廠的深度處理采用了敞開式紫外線消毒工藝，可向城市提供4×104m3/d的工業(yè)回用水。