目录
摘要................................................................. II 关键词................................................................. II 第一章前言. (1)
第二章紫外线消毒原理 (2)
第三章紫外线消毒效果 (3)
第四章紫外线消毒优势及不足 (5)
4.1紫外线消毒与其它消毒方法的比较 (5)
4.2紫外线消毒技术的优缺点 (5)
第五章结论 (7)
参考文献 (8)
紫外线消毒技术应用
摘要
氯消毒工艺会产生具有致癌作用的氯化消毒副产物THMs，而且近些年来贾第虫和隐孢子虫的发现，使现有的氯消毒工艺面临严峻的挑战，于是人们寻找到新的消毒技术——紫外线消毒，此消毒工艺有效地提高消毒效果，并且消毒过程中不产生对人体健康具有潜在危害的副产物，同时保证饮用水的微生物学安全性和化学安全性。紫外线技术在目前所有的消毒技术中，杀菌的广谱性是最高的，它对几乎所有细菌、病毒都能高效率杀灭，对细菌、病毒的杀菌作用一般在一秒内就可以完成；由于九十年代对紫外线核心技术的完善，紫外线消毒技术不仅消毒效率是所有消毒手段中最高的，而且其运行维护简单，运行成本低，可达每吨水4厘或更低；此外由于紫外线消毒技术不需要加入任何化学药剂，因此它不会对水及周围环境造成二次污染。因此，紫外线消毒技术性价比是所有消毒技术中最高的。它既具有其它消毒技术无法比拟的高效率，又具有成本和运行费用低的优点。
关键词：紫外线，消毒，水处理
第一章前言
氯消毒会产生具有致癌作用的氯化消毒副产物，而近些年来贾第虫和隐孢子虫的发现，使现有的氯消毒工艺面临严峻的挑战，人们开始寻找新的替代消毒技术有效地提高消毒效果，并且可以降低消毒过程中产生的副产物对人体健康的潜在危害，同时保证饮用水的微生物学安全性和化学安全性。
在众多的替代消毒技术中，由于紫外线消毒不添加任何化学物质、消毒效果好及不产生消毒副产物等优点而引起人们的重视。紫外线消毒的历史非常悠久，在欧洲，饮用水紫外线消毒已有近百年的历史。1910年，法国的马赛一家自来水厂最先安装了一套紫外线消毒系统对饮用水进行消毒，到目前为止，西方发达国家已在污水处理厂安装了近4000套大型紫外线消毒系统，应用该技术的厂家约占污水处理厂总数的10%。同时，至2001年底已有2000多家自来水厂采用了紫外消毒技术，占自来水厂总数的10%以上，并且大量的紫外消毒技术改造工程正在进行之中。由于紫外线消毒在环保及人身安全方面的突出优点，欧洲及北美的许多国家将紫外线消毒列为用水终端和用户进水端及小型给水系统中的首选方法。尤其是发现自来水中存在隐孢子虫后，美国已经将紫外消毒工艺作为自来水消毒的最佳手段写入供水法规中。
第二章紫外线消毒原理
紫外线位于X射线和可见光之间，在物理学上一般将紫外线分为真空紫外线区(<190nm)、远紫外区(190-300nm)和近紫外区(300-400nm)；按其生物学作用的差异，紫外线可分为UV-A(320-400nm)、UV-B(275-320nm)、UV-C(200-275nm)和真空紫外线部分。水处理中实际上是使用紫外线的UV-C部分，在该波段中260nm 附近已被证实是杀菌效率最高的紫外线。
紫外线灭菌的原理是基于核酸对紫外线的吸收。紫外杀菌本质上是一个光化学过程，每一粒波长253.7nm的紫外线光子具有4.9eV的能量，紫外光子必须被吸收才具有活性。核酸是一切生命体的基本物质和生命基础，核酸分为核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)两大类，其共同点是由磷酸二脂键按嘌呤与嘧啶碱基配对的原则而连接起来的多核苷酸链。当微生物体受到紫外线照射时，会吸收紫外线的能量，从而引起DNA 的损伤，最常见的两种损伤形式为环丁烷嘧啶二聚体(cyclobutane pyrimidine dimmer,CPD)和嘧啶-嘧啶酮光产物(pyrimidine pyrimidone photoproducts, PP)。当DNA受到紫外线照射后，相邻的嘧啶碱基共价交联形成环丁烷四圆环，使两个碱基的5、6位双键饱和，形成CPD。嘧啶-嘧啶酮光产物是通过5嘧啶的5和6位碳原子或3嘧啶的4位碳原子和位于4位碳的氧原子或亚氨基异构体间形成的二氧乙烷或氮杂丁烷4圆环而形成的，这些都是比较稳定的化学键，从而阻止了DNA的复制；另一方面，在紫外线的照射下可以产生自由基引起光电离，造成微生物不能复制繁殖，就会自然死亡或被人体免疫系统消灭，不会对人体造成危害，从而达到消毒的目的。
第三章紫外线消毒效果
紫外线消毒具有较高的微生物灭活效果，对水中多种微生物都具有良好的灭活效果，并且杀菌速度快，大多数都是在1秒之内。紫外线的灭菌效果如表3.1所示：表3.1 紫外技术对常见细菌病毒的杀菌效率(紫外辐射强度30mW/ cm2)
种类名称100 %杀灭
所需时间
(秒)
种类名称
100 %杀灭
所需时间
(秒)
细菌类炭疽杆菌0.30
细菌类
结核(分支) 杆菌0.41 白喉杆菌0.25 霍乱弧菌0.64 破伤风杆菌0.33 假单胞杆菌属0.37 肉毒梭菌0.80 沙门氏菌属0.51 痢疾杆菌0.15 肠道发烧菌属0.41 大肠杆菌0.36 鼠伤寒杆菌0.53
病毒类腺病毒0.10
病毒类
流感病毒0.23 噬菌胞病毒0.20 脊髓灰质炎病毒0.80 柯萨奇病毒0.08 轮状病毒0.52 爱柯病毒0.73 烟草花叶病毒16 爱柯病毒I 型0.75 乙肝病毒0.73
霉菌孢子黑曲霉 6.67
霉菌孢子
软孢子0.33 曲霉属0.73-8.80 青霉菌属 2.93-0.87 大粪真菌8.0 产毒青霉 2.0-3.33 毛霉菌属0.23-4.67 青霉其它菌类0.87
水藻类蓝绿藻10-40
水藻类
草履虫属7.30 小球藻属0.93 绿藻 1.22 线虫卵 3.40 原生动物属类4-6.70
鱼类病Fung1 病 1.60
鱼类病
感染性胰坏死病 4.0 白斑病 2.67 病毒性出血病 1.6
另外，紫外线消毒技术对近些年发现的致病性病原微生物贾第虫和隐孢子虫也具有良好的灭活效果。隐孢子虫孢囊通过人畜的粪便排入环境，它们可在环境中存活很长时间，隐孢子虫卵囊和贾孢子虫孢囊比其它水传染病源微生物的存活时间长，因而可引起多次疾病的爆发。隐孢子虫引起的疾病非常严重，其普遍的的症状是腹泻、呕吐、低烧，类似流感的症状，而对免疫机能不健全的患者，如艾滋病患者，其疾病更为严重，导致死亡。如1994年美国拉斯维加斯市爆发隐孢子虫病，20名艾滋病患者死亡。近年来的研究表明，使用低压汞灯和中压汞灯的辐射剂量在30J/m2时，能灭活隐孢子虫99.9 %以上，并且通过大量的实验证明低压汞灯和中压汞灯均能有效地灭活隐孢子虫。紫外线消毒对军团菌也有良好的效果，Muraca比较了臭氧、紫外线和氯和加热对军团菌的灭活情况，紫外线和加热(60度)1个小时产生了5log的灭活，氯和臭氧需5个小时才能达到同样的灭活效果。