饮用水紫外线消毒技术应用分析论文

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1、饮用水紫外线消毒技术应用分析论文关键词:紫外线；消毒；饮用水；处理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1。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.freel)、远紫外区(190-30

2、0nm)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3。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(

3、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(cyclobutanepyrimidinedimmer,CPD)和嘧啶-嘧啶酮光产物(pyrimidinepyrimidonephotoproducts,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

4、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4,5；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。2紫外线消毒对水中微生物的灭活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。紫外线对常见细菌和病毒的灭

5、菌效果如表1所示：表1紫外技术对常见细菌病毒的杀菌效率(紫外辐射强度30muraca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13,14。3紫外线消毒与其它消毒方法的比较五种常用的消毒方法在消毒效果、费用及安全性方面的比较（见表2）。从表中可以看出，几种中化学消毒剂灭活微生物需要较长的时间，而紫外线消毒仅需几秒钟即可达到同样的灭活效果。化学消毒剂都会产生一些对人体健康有害的消毒副产物，并且操作及管理也比较

6、复杂，紫外线消毒在灭菌的过程中不产生消毒副产物，而且运行操作简便，其基建投资及运行费用也低于其他几种化学消毒方法。表2紫外线消毒与其他消毒方法的比较消毒方法消毒时间消毒副产物费用效果安全性液氯30min三卤甲烷、卤乙酸、卤化腈基建、运行费用较低能有效灭菌氯有毒、腐蚀性强、运行管理有一定的危险氯胺30min卤乙酸、氯化腈、溴化腈基建、运行费用较低灭菌效果差、持久性灭菌效果好管网腐蚀性小二氧化氯10~20min亚氯酸盐、氯酸盐基建和安装费用高、运行费用较低灭菌效果较氯好二氧化氯不稳定、强氧化性、有毒性和腐

7、蚀性、操作管理要求高臭氧5~10min溴酸盐、醛类、酮类、羧酸、二溴丙酮腈基建投资较大、运行成本高灭菌和杀灭病毒的效果均较好、无持续杀菌能力有毒性、强氧化性、操作管理要求高紫外线5~10s无安装费用为二氧化氯的50%；运行费用为氯胺的25%消毒效果好、迅速、无持续杀菌能力安全性好4紫外线消毒应用的优缺点紫外线消毒工艺具有其他消毒工艺所无法比拟的优势，克服了现有传统消毒技术的缺点。欧洲许多国家以及北美的加拿大和美国已在九十年代分别修改了环境立法，在废水处理后的消毒，以及饮用水的消毒上，推荐采用紫外线消毒

8、技术。紫外线消毒的优势主要表现在：(1)紫外线消毒技术具有较高的杀菌效率，运行安全可靠。紫外线消毒对细菌和病毒等具有较高的灭活效率并且由于不投加任何化学药剂，因此它不会对水体和周围环境产生二次污染。(2)对隐孢子虫和贾第虫有特效消毒效果，常规的氯消毒工艺对隐孢子虫和贾第虫的灭活效果很低，并且在较高的氯投量下会产生大量的消毒副产物，而紫外线消毒在较低的紫外线剂量下对隐孢子虫和贾第虫就可以达到较高的灭活效果。(3)不产生有毒有害副产物，不增加饮用水的AOC含