紫外线消毒工艺与应用概况

1、紫外线消毒工艺与应用概况摘要：阐述了紫外线(UV)消毒灭菌的根本原理、消毒器的构造形式以及国内外应用概况，讨论了污水采用UV消毒存在的主要问题及改良方向。指出UV消毒法有可能取代传统的氯化消毒法，尤其在污水再利用工艺中具有广阔的应用前景。关键词：消毒紫外线UV消毒器20世纪70年代以后，人们发现传统的氯消毒会产生致畸、致癌、致突变的卤代烷等副产物1，而UV消毒法那么具有不投加化学药剂、不增加水的嗅和味、不产生有毒有害的副产物、消毒速度快、效率高、设备操作简单、便于运行管理和实现自动化等优点，近20年来逐渐得到广泛应用。1消毒原理根据生物效应的不同，将紫外线按照波长划分为四个局部：A波段(UVA

2、)，又称为黑斑效应紫外线(400320n)；B波段(UVB)，又称为红斑效应紫外线(320275n)；波段(UV)，又称为灭菌紫外线(275200n)；D波段(UVD)，又称为真空紫外线(20010n)。水消毒主要采用的是波段紫外线。研究说明，紫外线主要是通过对微生物(细菌、病毒、芽孢等病原体)的辐射损伤和破坏核酸的功能使微生物致死，从而到达消毒的目的。紫外线对核酸的作用可导致键和链的断裂、股间交联和形成光化产物等2，从而改变了DNA的生物活性，使微生物自身不能复制，这种紫外线损伤也是致死性损伤。2UV消毒器的构造形式2.1敞开式系统在敞开式UV消毒器中被消毒的水在重力作用下流经UV消毒器并灭

3、活水中的微生物。敞开式系统又可分为浸没式和水面式两种。浸没式又称为水中照射法，其典型构造如图1所示3。将外加同心圆石英套管的紫外灯置入水中，水从石英套管的周围流过，当灯管(组)需要更换时，使用提升设备将其抬高至工作面进展操作。该方式构造比拟复杂，但紫外辐射能的利用率高、灭菌效果好且易于维修。系统运行的关键在于维持恒定的水位，假设水位太高那么灯管顶部的局部进水得不到足够的辐射，可能造成出水中的微生物指标过高；假设水位太低那么上排灯管暴露于大气之中，会引起灯管过热并在石英套管上生成污垢膜而抑制紫外线的辐射。图1中采用自动水位控制器(滑动闸门)来控制水位。在自动化程度要求不高的系统中，也可以采用固定

4、的溢流堰来控制水位4。水面式又称为水面照射法5，即将紫外灯置于水面之上，由平行电子管产生的平行紫外光对水体进展消毒。该方式较浸没式简单，但能量浪费较大、灭菌效果差，实际消费中很少应用。2.2封闭式系统封闭式UV消毒器属承压型，用金属筒体和带石英套管的紫外线灯把被消毒的水封闭起来，构造形式如图2所示。筒体常用不锈钢或铝合金制造，内壁多作抛光处理以进步对紫外线的反射才能和增强辐射强度，还可根据处理水量的大小调整紫外灯的数量。有的消毒器在筒体内壁加装了螺旋形叶片以改变水流的运动状态而防止出现死水和管道堵塞6，所产生的紊流以及叶片锋利的边缘会打碎悬浮固体，使附着的微生物完全暴露于紫外线的辐射中，进步了

5、消毒效率。3应用概况4存在问题及应用前景4.1存在问题石英套管外壁的清洗工作是运行和维修的关键。当污水流经UV消毒器时，其中有许多无机杂质会沉淀、粘附在套管外壁上。尤其当污水中有机物含量较高时更容易形成污垢膜，而且微生物容易生长形成生物膜，这些都会抑制紫外线的透射，影响消毒效果。因此，必须根据不同的水质采用合理的防结垢措施和清洗装置，开发研制具有自动清洗功能的UV消毒器。目前国产紫外灯执行直管型石英紫外线低压汞消毒灯的国家行业标准(YY/T016094)，灯的最大功率为4，且有效寿命一般为10003000h，而进口低压灯管的有效运行时间可达800012000h，中压灯管也可达50006000h

6、。相比之下，使用国产灯管会增加维修费用，因此，研制消费寿命长的紫外灯或直接引进国外先进的紫外灯消费技术是目前亟待解决的问题。4.2应用前景经过紫外线消毒的污水可以在很多领域再利用，以实现污水资源化。将其用于灌溉农田、林地和草坪等可防止化学消毒剂对植物的损伤；用于地下水回灌可以防止微生物对化学消毒剂产生适应性而再度繁殖造成的地层堵塞。随着对UV消毒机理的深化研究、紫外线技术的不断开展以及消毒装置在设计上的日臻完善，UV消毒法有望成为代替传统氯化消毒的主要方法之一。参考文献：1周葆珍.饮用水氯化消毒致癌问题J.给水排水,1983(3):32-33.2林克椿.生物物理学.武汉：华中师范大学出版社，1

7、999.3朱虹.污水处理水的紫外线消毒J.市政工程国外动态，1991，(1):25-26.4JnLeeh.TehnialguidetUVtreatentsystedesignJ.T,2000,43(4):21-22.5丁南瑚.影响紫外线消毒效果的因素讨论J.净水技术,1994，(1):20-24.6IranpurR.Hydraulieffetsnultraviletdisinfetin:difiatinfreatrdesignJ.aterEnvirnRes,1999,71(1):114-118.7郭春敏.用紫外线消毒废水J.环境科学,1994，(8):31-32.8RnnieRussell.ThelightfantastirisitJ.T,1996,39(7):26-27.9饶才鑫.UV消毒法在水处理工艺中的应用前景J.环境科学研究,1998,11(2):63-64.1