紫外線消毒技術(shù)在水處理中的應(yīng)用

1、<p>　　紫外線消毒技術(shù)在水處理中的應(yīng)用</p><p>　　摘要：介紹了紫外線的消毒效果及優(yōu)缺點(diǎn)，并針對(duì)紫外線消毒技術(shù)的缺點(diǎn)概述了紫外線與其他化學(xué)消毒劑聯(lián)用消毒工藝的應(yīng)用。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：紫外線；水處理；消毒；滅菌；滅活 </p><p>　　中圖分類號(hào)：R187 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A </p><p><b&g

2、t;　　1.前言 </b></p><p>　　近年來(lái)，水源污染日益嚴(yán)重，傳統(tǒng)的凈水工藝已不能滿足水處理要求；另一方面，人們加強(qiáng)對(duì)水中污染物及其對(duì)人類健康影響的關(guān)注。在消毒方面，氯消毒因其使用方便，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛使用，但因其與水中有機(jī)物結(jié)合，產(chǎn)生致癌有機(jī)鹵化物，在飲用水中氯消毒不能有效滅活新病源微生物，于是人們對(duì)傳統(tǒng)氯消毒工藝產(chǎn)生質(zhì)疑[1]。 </p><p>　　紫外

3、線消毒以其殺菌的高效、廣譜性、無(wú)二次污染、低成本、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)受到人們的廣泛關(guān)注。 </p><p>　　2.紫外線消毒技術(shù)特征及應(yīng)用 </p><p>　　紫外線是位于x射線與可見(jiàn)光之間的電磁波，其中UVC的殺菌效果最好。紫外線殺菌是通過(guò)對(duì)微生物照射，使其細(xì)胞內(nèi)的遺傳基因遭到破壞，阻止細(xì)胞復(fù)制分裂而使細(xì)菌、病毒等微生物不能繁殖，進(jìn)而對(duì)其滅活，達(dá)到消毒效果[2]。 </p>

4、<p>　　2.1.紫外線消毒的優(yōu)點(diǎn) </p><p>　　在給水消毒技術(shù)中，氯消毒法存在嚴(yán)重二次污染問(wèn)題。二氧化氯，臭氧消毒技術(shù)的安全性也頗具爭(zhēng)論[3]。與傳統(tǒng)的消毒技術(shù)相比，紫外線消毒法具有如下優(yōu)點(diǎn)。 </p><p>　　(1)殺毒效率高[4] </p><p>　　紫外線殺菌效率高達(dá)99％以上，而且殺菌時(shí)間非常短，如當(dāng)紫外強(qiáng)度為3×10

5、4 μW/cm2時(shí)，紫外線殺滅病毒及細(xì)菌約需0.1～1 s的接觸時(shí)間、殺滅霉菌孢子需1～8 s、殺滅藻類需5～40 s，而氯消毒則需要30～60 min，臭氧消毒需15～30 min?，F(xiàn)代紫外線消毒裝置可達(dá)（3～30）×104 μW/cm2的光強(qiáng)度，因此常見(jiàn)細(xì)菌、病毒、霉菌、藻類、孢子甚至原生動(dòng)物都可以被有效殺滅[5]?？梢?jiàn)，紫外線消毒技術(shù)在殺菌上有明顯的優(yōu)勢(shì)。 </p><p><b>　　

6、(2)廣譜性 </b></p><p>　　紫外線殺菌技術(shù)具有殺菌廣譜性。氯對(duì)常見(jiàn)細(xì)菌、病毒的殺菌具有選擇性。臭氧的殺菌選擇性比氯好，但化學(xué)消毒因受濃度控制而無(wú)法在水中提供可能的大劑量。紫外線幾乎對(duì)所有的細(xì)菌、病毒都能高效率的殺滅，特別是對(duì)一些對(duì)人類危害極大，而氯或臭氧無(wú)法或不能有效殺滅的寄生蟲類都能有效殺滅[7]。 </p><p>　　(3)不產(chǎn)生二次污染 </p&g

7、t;<p>　　從理論上講，加入化學(xué)試劑凈水，或多或少都會(huì)對(duì)水質(zhì)產(chǎn)生負(fù)面影響。紫外線消毒無(wú)需向水體投加任何化學(xué)藥劑。根據(jù)目前文獻(xiàn)報(bào)道，還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)紫外線在消毒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生足夠量的對(duì)人體有害的物質(zhì)。因此它不會(huì)對(duì)水體及其周圍環(huán)境造成二產(chǎn)污染。 </p><p>　　(4)無(wú)生物免疫力 </p><p>　　紫外線殺菌技術(shù)不會(huì)使生物體產(chǎn)生免疫力。它只是簡(jiǎn)單的破壞DNA鏈狀結(jié)構(gòu)的分子鍵

8、，使細(xì)胞在有絲分裂的時(shí)候無(wú)法進(jìn)行DNA的復(fù)制。傳統(tǒng)的氯化物消毒或臭氧消毒，長(zhǎng)期使用會(huì)使生物體產(chǎn)生免疫力，從而使消毒效果下降，難以達(dá)到水處理要求。 </p><p>　　(5)投資運(yùn)行成本低 </p><p>　　紫外線消毒投資成本比氯消毒低的主要原因之一是土建投資低。其運(yùn)行費(fèi)用主要為電費(fèi)，維修費(fèi)用包括更換燈管、鎮(zhèn)流器、燈套管的費(fèi)用及清洗液費(fèi)用、人工費(fèi)等。以美國(guó)污水紫外線消毒系統(tǒng)與氯消毒系統(tǒng)

9、的平均年運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)用比較，當(dāng)消毒水量為3785 m3/d時(shí)，氯消毒系統(tǒng)的費(fèi)用是紫外線消毒系統(tǒng)的6.3倍[6]。 </p><p><b>　　(6)其他優(yōu)點(diǎn) </b></p><p>　　與傳統(tǒng)的消毒方式相比，紫外線消毒還具有運(yùn)行安全性高、安裝操作簡(jiǎn)便、可連續(xù)大量消毒等優(yōu)點(diǎn)。 </p><p>　　2.2.紫外線消毒存在的問(wèn)題 </p&

10、gt;<p>　　紫外線消毒雖然具有諸多優(yōu)點(diǎn)，但在應(yīng)用中也存在一些不足之處，如光復(fù)活、穿透力低、沒(méi)有持續(xù)消毒能力等，只有對(duì)這些缺點(diǎn)進(jìn)行深入分析并給出一定的解決方案，才能為其更好地應(yīng)用于實(shí)踐掃清障礙。 </p><p><b>　　(1)光復(fù)活 </b></p><p>　　紫外線通過(guò)破壞微生物體內(nèi)的遺傳物質(zhì)核酸來(lái)達(dá)到消毒效果，但微生物自身具有修復(fù)機(jī)制，紫

11、外線照射后微生物的紫外線損傷能被可見(jiàn)光所逆轉(zhuǎn)，稱為光復(fù)活現(xiàn)象。張永吉等[7]考察了大腸桿菌在可見(jiàn)光下的光復(fù)活情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在紫外線輻照度為0.1 mW·cm-2、紫外線劑量分別為5和10 mJ·cm-2時(shí)，光復(fù)活率分別高達(dá)84.5％和45％。由此可見(jiàn)，光復(fù)活現(xiàn)象導(dǎo)致出水的微生物指標(biāo)不能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。 </p><p>　　為了降低微生物的光復(fù)活率，一般采用提高紫外線劑量及照射強(qiáng)度的方法以減少光復(fù)活

12、帶來(lái)的負(fù)面影響。但此方法有增加消毒時(shí)間、增加投資等缺點(diǎn)。 </p><p><b>　　(2)穿透力低 </b></p><p>　　紫外線的穿透力低，水的色度、濁度、有機(jī)物等都會(huì)吸收紫外線，影響消毒效果。另外水體中的生物群、懸浮物等易積聚在燈套管的表面，影響紫外光的透出。因此，采用紫外線消毒時(shí)需要對(duì)原水進(jìn)行預(yù)處理。并通過(guò)改變流速，優(yōu)化燈管布置等來(lái)提高水與紫外線的接觸

13、時(shí)間，以保證出水水質(zhì)。另外還要注意要定期對(duì)燈套管進(jìn)行清洗。 </p><p>　　(3)沒(méi)有持續(xù)消毒能力 </p><p>　　化學(xué)消毒由于水體中有殘留消毒劑的存在，所以水體可長(zhǎng)時(shí)間保持消毒狀態(tài)。紫外線消毒屬于物理瞬間消毒技術(shù)，沒(méi)有持續(xù)消毒能力。通常采用UV與其它消毒劑聯(lián)合消毒。如氯、氯胺及二氧化氯等。研究表明[8]，臭氧及二氧化氯消毒劑與紫外線聯(lián)用消毒效果要優(yōu)于氯氣與紫外線聯(lián)用。但考慮到

14、臭氧及二氧化氯的消毒成本較高，且監(jiān)測(cè)手段復(fù)雜，現(xiàn)階段還較難得到實(shí)際應(yīng)用。 </p><p>　　(4)紫外線消毒標(biāo)準(zhǔn)有待完善 </p><p>　　由于采用紫外線消毒是最近幾年才在我國(guó)快速發(fā)展起來(lái)的，所以其相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，管理辦法等還不健全，與紫外線消毒相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)目前只有《城市給排水紫外線消毒設(shè)備》(GB/T 19837-2005)，《生活飲用水紫外線消毒器》(CJ/T 204-2000)等

15、少數(shù)幾個(gè)而且主要是針對(duì)消毒設(shè)備的，沒(méi)有完整的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。 </p><p><b>　　3.結(jié)語(yǔ) </b></p><p>　　紫外線消毒技術(shù)由于具有不對(duì)水體產(chǎn)生污染、操作系統(tǒng)安全、投資運(yùn)營(yíng)成本低以及殺菌效率高等優(yōu)點(diǎn)，在西方國(guó)家已成為給排水領(lǐng)域的主要消毒技術(shù)。目前，對(duì)于紫外線技術(shù)在給水處理中應(yīng)用研究非?；钴S，并且已有較多的應(yīng)用實(shí)例。國(guó)內(nèi)紫外線消毒技術(shù)的研究和應(yīng)用尚處于起

16、步階段，研究紫外線消毒設(shè)備及工程系統(tǒng)，對(duì)提高我國(guó)的用水安全性具有重大意義。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1] 張永吉, 劉文君. 紫外線對(duì)自來(lái)水中微生物的滅活作用[J]. 中國(guó)給水排水, 2005, 21(9): 1-4. </p><p>　　[2] Steverr T S. Ozonation

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