氯消(xiao)毒(du)會產(chan)生(sheng)具有致癌作用的(de)氯化(hua)消(xiao)毒(du)副(fu)產(chan)物，而(er)近些年來賈第蟲和隱(yin)孢子蟲的(de)發現(xian)，使現(xian)有的(de)氯消(xiao)毒(du)工藝面臨嚴峻的(de)挑戰，人們開始尋(xun)找新(xin)的(de)替代消(xiao)毒(du)技術有效地提高消(xiao)毒(du)效果，并(bing)且(qie)可(ke)以降(jiang)低消(xiao)毒(du)過程中(zhong)產(chan)生(sheng)的(de)副(fu)產(chan)物對人體健康的(de)潛(qian)在危害(hai)，同(tong)時保(bao)證飲用水(shui)的(de)微生(sheng)物學安全性和化(hua)學安全性。

在(zai)(zai)眾多的替(ti)代消(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)毒(du)(du)技(ji)術(shu)中，由于紫(zi)(zi)外(wai)線(xian)消(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)毒(du)(du)不(bu)添加任何化學物(wu)質、消(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)毒(du)(du)效果好及不(bu)產(chan)生消(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)毒(du)(du)副產(chan)物(wu)等優點而(er)引起人們的重視。紫(zi)(zi)外(wai)線(xian)消(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)毒(du)(du)的歷(li)史非常悠(you)久(jiu)，在(zai)(zai)歐洲，飲用(yong)(yong)水(shui)(shui)紫(zi)(zi)外(wai)線(xian)消(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)毒(du)(du)已(yi)有近百年(nian)的歷(li)史。1910年(nian)，法(fa)國(guo)的馬賽一家自(zi)來(lai)(lai)水(shui)(shui)廠(chang)最(zui)先安裝了(le)一套紫(zi)(zi)外(wai)線(xian)消(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)毒(du)(du)系(xi)統對飲用(yong)(yong)水(shui)(shui)進行(xing)消(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)毒(du)(du)，到目前(qian)為止，西方發(fa)達國(guo)家已(yi)在(zai)(zai)污水(shui)(shui)處理廠(chang)安裝了(le)近4000套大型(xing)紫(zi)(zi)外(wai)線(xian)消(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)毒(du)(du)系(xi)統，應用(yong)(yong)該技(ji)術(shu)的廠(chang)家約占污水(shui)(shui)處理廠(chang)總數的10%。同時，至2001年(nian)底已(yi)有2000多家自(zi)來(lai)(lai)水(shui)(shui)廠(chang)采用(yong)(yong)了(le)紫(zi)(zi)外(wai)消(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)毒(du)(du)技(ji)術(shu)，占自(zi)來(lai)(lai)水(shui)(shui)廠(chang)總數的10%以上，并且大量的紫(zi)(zi)外(wai)消(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)毒(du)(du)技(ji)術(shu)改造(zao)工程(cheng)正在(zai)(zai)進行(xing)之中。由于紫(zi)(zi)外(wai)線(xian)消(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)毒(du)(du)在(zai)(zai)環保(bao)及人身安全方面的突出(chu)優點，歐洲及北美(mei)的許多國(guo)家將紫(zi)(zi)外(wai)線(xian)消(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)毒(du)(du)列為用(yong)(yong)水(shui)(shui)終端和用(yong)(yong)戶進水(shui)(shui)端及小型(xing)給(gei)水(shui)(shui)系(xi)統中的首選方法(fa)。尤其是發(fa)現自(zi)來(lai)(lai)水(shui)(shui)中存在(zai)(zai)隱孢子蟲(chong)后(hou)，美(mei)國(guo)已(yi)經將紫(zi)(zi)外(wai)消(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)毒(du)(du)工藝作為自(zi)來(lai)(lai)水(shui)(shui)消(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)毒(du)(du)的最(zui)佳手段(duan)寫入供水(shui)(shui)法(fa)規中。

1 紫外線(xian)消毒的生物學原理(li)

紫(zi)(zi)(zi)外(wai)線(xian)(xian)位(wei)于X射線(xian)(xian)和(he)(he)可見光之間，在物理(li)學上一般將(jiang)紫(zi)(zi)(zi)外(wai)線(xian)(xian)分(fen)為(wei)(wei)真空(kong)紫(zi)(zi)(zi)外(wai)線(xian)(xian)區(qu)(<190nm)、遠(yuan)紫(zi)(zi)(zi)外(wai)區(qu)(190-300nm)和(he)(he)近(jin)紫(zi)(zi)(zi)外(wai)區(qu)(300-400nm)；按其生物學作用的差異，紫(zi)(zi)(zi)外(wai)線(xian)(xian)可分(fen)為(wei)(wei)UV-A(320-400nm)、UV-B(275-320nm)、UV-C(200-275nm)和(he)(he)真空(kong)紫(zi)(zi)(zi)外(wai)線(xian)(xian)部(bu)分(fen)。水處理(li)中實際上是(shi)(shi)使用紫(zi)(zi)(zi)外(wai)線(xian)(xian)的UV-C部(bu)分(fen)，在該波段中260nm 附近(jin)已(yi)被證實是(shi)(shi)殺菌(jun)效率最高的紫(zi)(zi)(zi)外(wai)線(xian)(xian)。

紫(zi)外線(xian)滅菌(jun)的(de)(de)(de)(de)原理是基(ji)于(yu)核(he)(he)酸(suan)對(dui)紫(zi)外線(xian)的(de)(de)(de)(de)吸收(shou)。紫(zi)外殺菌(jun)本質上是一(yi)個光化(hua)學過程，每一(yi)粒(li)波長253.7nm的(de)(de)(de)(de)紫(zi)外線(xian)光子(zi)(zi)具有4.9eV的(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)量，紫(zi)外光子(zi)(zi)必須(xu)被(bei)吸收(shou)才具有活性。核(he)(he)酸(suan)是一(yi)切生(sheng)(sheng)命(ming)(ming)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)基(ji)本物(wu)(wu)質和生(sheng)(sheng)命(ming)(ming)基(ji)礎(chu)，核(he)(he)酸(suan)分為核(he)(he)糖(tang)核(he)(he)酸(suan)(RNA)和脫(tuo)氧(yang)核(he)(he)糖(tang)核(he)(he)酸(suan)(DNA)兩大類，其共同(tong)點是由磷酸(suan)二脂(zhi)鍵(jian)(jian)按(an)嘌呤與嘧(mi)(mi)(mi)啶(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)堿基(ji)配對(dui)的(de)(de)(de)(de)原則而(er)連接起來的(de)(de)(de)(de)多核(he)(he)苷(gan)酸(suan)鏈。當微生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)體(ti)(ti)受到紫(zi)外線(xian)照(zhao)射(she)時，會(hui)吸收(shou)紫(zi)外線(xian)的(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)量，從(cong)而(er)引(yin)起DNA的(de)(de)(de)(de)損(sun)傷(shang)，最常見(jian)的(de)(de)(de)(de)兩種損(sun)傷(shang)形(xing)式(shi)為環(huan)丁烷(wan)(wan)嘧(mi)(mi)(mi)啶(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)二聚體(ti)(ti)(cyclobutane pyrimidine dimmer,CPD)和嘧(mi)(mi)(mi)啶(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)-嘧(mi)(mi)(mi)啶(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)酮(tong)光產物(wu)(wu)(pyrimidine pyrimidone photoproducts, PP)。當DNA受到紫(zi)外線(xian)照(zhao)射(she)后，相鄰的(de)(de)(de)(de)嘧(mi)(mi)(mi)啶(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)堿基(ji)共價(jia)交聯(lian)形(xing)成(cheng)環(huan)丁烷(wan)(wan)四圓(yuan)環(huan)，使兩個堿基(ji)的(de)(de)(de)(de)5、6位雙鍵(jian)(jian)飽和，形(xing)成(cheng)CPD。嘧(mi)(mi)(mi)啶(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)-嘧(mi)(mi)(mi)啶(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)酮(tong)光產物(wu)(wu)是通過5嘧(mi)(mi)(mi)啶(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)5和6位碳原子(zi)(zi)或3嘧(mi)(mi)(mi)啶(ding)(ding)(ding)(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)4位碳原子(zi)(zi)和位于(yu)4位碳的(de)(de)(de)(de)氧(yang)原子(zi)(zi)或亞(ya)氨基(ji)異構體(ti)(ti)間形(xing)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)二氧(yang)乙烷(wan)(wan)或氮雜丁烷(wan)(wan)4圓(yuan)環(huan)而(er)形(xing)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)，這(zhe)些(xie)都(dou)是比較穩定的(de)(de)(de)(de)化(hua)學鍵(jian)(jian)，從(cong)而(er)阻(zu)止了DNA的(de)(de)(de)(de)復制(zhi)；另(ling)一(yi)方面，在紫(zi)外線(xian)的(de)(de)(de)(de)照(zhao)射(she)下可(ke)以產生(sheng)(sheng)自(zi)由基(ji)引(yin)起光電(dian)離，造(zao)(zao)成(cheng)微生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)不能(neng)(neng)(neng)復制(zhi)繁殖，就會(hui)自(zi)然死亡或被(bei)人(ren)體(ti)(ti)免(mian)疫系統消(xiao)(xiao)滅，不會(hui)對(dui)人(ren)體(ti)(ti)造(zao)(zao)成(cheng)危害，從(cong)而(er)達到消(xiao)(xiao)毒的(de)(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)(de)。

2 紫外線消毒對水(shui)中微生物的滅活效果

    紫外線(xian)消毒(du)具(ju)有較高的微生物滅活(huo)效果(guo)，對(dui)水中(zhong)多(duo)種微生物都具(ju)有良(liang)好的滅活(huo)效果(guo)，并且殺菌(jun)速度快，大多(duo)數(shu)都是在(zai)1秒(miao)之內。紫外線(xian)對(dui)常見(jian)細菌(jun)和病毒(du)的滅菌(jun)效果(guo)如表1所示：

另外(wai)，紫外(wai)線消(xiao)毒技(ji)術對(dui)近些(xie)年(nian)發(fa)(fa)現(xian)的(de)(de)致病(bing)性病(bing)原微生(sheng)(sheng)物(wu)賈第蟲(chong)和(he)隱(yin)(yin)(yin)(yin)孢(bao)(bao)(bao)子(zi)(zi)蟲(chong)也(ye)具有(you)良好的(de)(de)滅(mie)(mie)活(huo)效果。隱(yin)(yin)(yin)(yin)孢(bao)(bao)(bao)子(zi)(zi)蟲(chong)孢(bao)(bao)(bao)囊通(tong)過人(ren)畜的(de)(de)糞便(bian)排入環境，它們(men)可在環境中存活(huo)很(hen)長時間，隱(yin)(yin)(yin)(yin)孢(bao)(bao)(bao)子(zi)(zi)蟲(chong)卵囊和(he)賈孢(bao)(bao)(bao)子(zi)(zi)蟲(chong)孢(bao)(bao)(bao)囊比其它水傳染病(bing)源微生(sheng)(sheng)物(wu)的(de)(de)存活(huo)時間長，因(yin)而可引起多次疾病(bing)的(de)(de)爆發(fa)(fa)。隱(yin)(yin)(yin)(yin)孢(bao)(bao)(bao)子(zi)(zi)蟲(chong)引起的(de)(de)疾病(bing)非常嚴重，其普遍的(de)(de)的(de)(de)癥狀是腹(fu)瀉、嘔吐、低燒，類似流(liu)感(gan)的(de)(de)癥狀，而對(dui)免疫機能(neng)(neng)(neng)不健(jian)全的(de)(de)患者(zhe)，如艾(ai)(ai)滋(zi)病(bing)患者(zhe)，其疾病(bing)更為嚴重，導致死亡。如1994年(nian)美國拉斯(si)維加斯(si)市(shi)爆發(fa)(fa)隱(yin)(yin)(yin)(yin)孢(bao)(bao)(bao)子(zi)(zi)蟲(chong)病(bing)，20名艾(ai)(ai)滋(zi)病(bing)患者(zhe)死亡。近年(nian)來的(de)(de)研究表(biao)明(ming)，使用低壓汞燈和(he)中壓汞燈的(de)(de)輻(fu)射劑量在30J/m2時，能(neng)(neng)(neng)滅(mie)(mie)活(huo)隱(yin)(yin)(yin)(yin)孢(bao)(bao)(bao)子(zi)(zi)蟲(chong)99.9 %以上，并且通(tong)過大量的(de)(de)實驗(yan)證明(ming)低壓汞燈和(he)中壓汞燈均能(neng)(neng)(neng)有(you)效地滅(mie)(mie)活(huo)隱(yin)(yin)(yin)(yin)孢(bao)(bao)(bao)子(zi)(zi)蟲(chong)。紫外(wai)線消(xiao)毒對(dui)軍團(tuan)菌也(ye)有(you)良好的(de)(de)效果，Muraca比較了臭(chou)氧、紫外(wai)線和(he)氯(lv)和(he)加熱對(dui)軍團(tuan)菌的(de)(de)滅(mie)(mie)活(huo)情況，紫外(wai)線和(he)加熱(60度)1個(ge)小時產生(sheng)(sheng)了5log的(de)(de)滅(mie)(mie)活(huo)，氯(lv)和(he)臭(chou)氧需(xu)5個(ge)小時才(cai)能(neng)(neng)(neng)達到同樣的(de)(de)滅(mie)(mie)活(huo)效果。

3 紫外(wai)線消毒與其它消毒方法的比較(jiao)

    五(wu)種(zhong)常(chang)用(yong)的消毒(du)(du)方法(fa)在消毒(du)(du)效果、費(fei)(fei)用(yong)及(ji)安全性(xing)方面的比較（見(jian)表(biao)2）。從表(biao)中可以看出，幾種(zhong)中化學消毒(du)(du)劑滅(mie)活微(wei)生(sheng)物需要(yao)較長的時間(jian)，而紫(zi)外線消毒(du)(du)僅需幾秒(miao)鐘即可達到同樣的滅(mie)活效果。化學消毒(du)(du)劑都會產(chan)生(sheng)一些對人體健康有害的消毒(du)(du)副(fu)產(chan)物，并且(qie)操作及(ji)管理也比較復雜，紫(zi)外線消毒(du)(du)在滅(mie)菌(jun)的過程中不產(chan)生(sheng)消毒(du)(du)副(fu)產(chan)物，而且(qie)運(yun)行(xing)操作簡便，其(qi)基建投資(zi)及(ji)運(yun)行(xing)費(fei)(fei)用(yong)也低于其(qi)他(ta)幾種(zhong)化學消毒(du)(du)方法(fa)。

表2 紫外線消毒與其他消毒方法的比較

 4 紫外線消毒應用的優缺點

紫(zi)(zi)外線(xian)消(xiao)毒工藝具有(you)其他消(xiao)毒工藝所無(wu)法比擬的(de)優勢(shi)，克(ke)服了現有(you)傳統消(xiao)毒技(ji)術(shu)的(de)缺(que)點。歐(ou)洲許多國(guo)家以(yi)及北美的(de)加拿大和美國(guo)已在九十年(nian)代分(fen)別修改了環境立(li)法，在廢水(shui)處理后的(de)消(xiao)毒，以(yi)及飲用水(shui)的(de)消(xiao)毒上，推薦采用紫(zi)(zi)外線(xian)消(xiao)毒技(ji)術(shu)。紫(zi)(zi)外線(xian)消(xiao)毒的(de)優勢(shi)主要(yao)表(biao)現在：

(1) 紫外(wai)線消毒(du)(du)技術具有較高的(de)(de)殺菌效率，運行安全(quan)可靠。紫外(wai)線消毒(du)(du)對細菌和病毒(du)(du)等具有較高的(de)(de)滅活效率并且由(you)于不投加(jia)任何化學藥劑，因此它(ta)不會對水體和周(zhou)圍環境產生二次污染。

(2) 對隱(yin)孢(bao)子(zi)(zi)蟲(chong)和(he)賈第(di)蟲(chong)有(you)特效(xiao)(xiao)消(xiao)毒效(xiao)(xiao)果(guo)(guo)，常規(gui)的(de)(de)(de)氯消(xiao)毒工(gong)藝對隱(yin)孢(bao)子(zi)(zi)蟲(chong)和(he)賈第(di)蟲(chong)的(de)(de)(de)滅(mie)活效(xiao)(xiao)果(guo)(guo)很低，并且在較(jiao)高的(de)(de)(de)氯投量(liang)下會產(chan)生大量(liang)的(de)(de)(de)消(xiao)毒副產(chan)物，而紫(zi)外線(xian)消(xiao)毒在較(jiao)低的(de)(de)(de)紫(zi)外線(xian)劑量(liang)下對隱(yin)孢(bao)子(zi)(zi)蟲(chong)和(he)賈第(di)蟲(chong)就可以達到較(jiao)高的(de)(de)(de)滅(mie)活效(xiao)(xiao)果(guo)(guo)。

(3) 不(bu)產(chan)生有(you)(you)毒有(you)(you)害副產(chan)物(wu)，不(bu)增(zeng)加飲(yin)用水的(de)(de)(de)AOC含(han)量(liang)。紫外線(xian)消毒不(bu)改(gai)變(bian)有(you)(you)機物(wu)的(de)(de)(de)特性(xing)，并且由于不(bu)投加化學藥劑，不(bu)會(hui)產(chan)生對人體有(you)(you)害的(de)(de)(de)副產(chan)物(wu)，并且不(bu)會(hui)增(zeng)加AOC和(he)BDOC等損害管網水生物(wu)穩(wen)定性(xing)的(de)(de)(de)副產(chan)物(wu)。

(4) 能(neng)降(jiang)低臭味(wei)和降(jiang)解(jie)微(wei)量(liang)有(you)機物(wu)，紫外線對水(shui)中(zhong)多種微(wei)量(liang)有(you)機物(wu)具有(you)一定的降(jiang)解(jie)能(neng)力，并(bing)且能(neng)夠(gou)降(jiang)低水(shui)的臭和味(wei)。

(5) 占地面積小，運(yun)行維護簡單(dan)、費(fei)用低。對每(mei)天(tian)5萬噸污(wu)水用氯消毒來說，需建有(you)一個130米長(chang)、3米寬(kuan)的接觸渠。采用紫外(wai)(wai)線消毒只需20米長(chang)3米寬(kuan)的面積；紫外(wai)(wai)線消毒運(yun)行維護簡單(dan)，運(yun)行成本低，可達每(mei)噸水僅(jin)4厘人民幣(bi)甚至(zhi)更低，其性能(neng)價格比具有(you)很大優勢。

(6) 消毒效果受(shou)水溫(wen)、pH影響小。

紫(zi)外線消毒技(ji)術在(zai)工程應用中也存在(zai)一定的缺(que)點(dian)，主要有以下幾個方(fang)面：

(1) 無持續殺菌能力，消毒后的水如(ru)果遇到(dao)新的污(wu)染源，會再次被污(wu)染，需與氯配合(he)使(shi)用；

(2) 濁度及水中懸浮物(wu)對紫外殺(sha)菌(jun)有較大影響，降低消毒效果(guo)；

(3) 紫外燈套管容易(yi)結垢，影響紫外光的透出和殺菌效果，因此需要對(dui)套管進行定期的清洗以(yi)及采取表面降溫(wen)措施來防(fang)止(zhi)管垢的形成；

(4) 細菌的復活(huo)(huo)(huo)現象，一些細菌被(bei)紫外照(zhao)(zhao)射失活(huo)(huo)(huo)的病毒細菌可通過光(guang)的協助修復自身被(bei)破壞的組織(zhi)，達到復活(huo)(huo)(huo)目的，另(ling)外一些細菌可能存在著暗復活(huo)(huo)(huo)現象(無需光(guang)照(zhao)(zhao))；

(5) 國內使用經驗(yan)少，在(zai)(zai)國內，雖然工程上已(yi)經逐漸(jian)開始(shi)使用紫外線系統，但是對(dui)于紫外線消毒(du)技術的(de)研究并沒有完全開展起來，對(dui)于紫外線消毒(du)的(de)應用也(ye)還存在(zai)(zai)較多問題(ti)。

5 紫外線消毒技術應用前景

紫(zi)(zi)外(wai)(wai)(wai)線(xian)消(xiao)(xiao)(xiao)毒(du)具有廣譜(pu)性，對多(duo)種病源微生(sheng)物都有較好的(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)效果。歐洲許多(duo)國(guo)家以及(ji)北美的(de)(de)(de)加(jia)拿(na)大和美國(guo)已在(zai)九十年代分別修(xiu)改了(le)環境立法，在(zai)廢(fei)水(shui)(shui)處理后的(de)(de)(de)消(xiao)(xiao)(xiao)毒(du)以及(ji)飲用(yong)水(shui)(shui)的(de)(de)(de)消(xiao)(xiao)(xiao)毒(du)上(shang)，都推薦采用(yong)紫(zi)(zi)外(wai)(wai)(wai)線(xian)消(xiao)(xiao)(xiao)毒(du)技術。目前紫(zi)(zi)外(wai)(wai)(wai)線(xian)在(zai)飲用(yong)水(shui)(shui)消(xiao)(xiao)(xiao)毒(du)、再生(sheng)回用(yong)水(shui)(shui)消(xiao)(xiao)(xiao)毒(du)、生(sheng)活(huo)污水(shui)(shui)、工業廢(fei)水(shui)(shui)等(deng)的(de)(de)(de)消(xiao)(xiao)(xiao)毒(du)處理中得到了(le)一定(ding)的(de)(de)(de)應用(yong)，盡管紫(zi)(zi)外(wai)(wai)(wai)線(xian)消(xiao)(xiao)(xiao)毒(du)技術存在(zai)無(wu)持(chi)久殺(sha)菌(jun)能力、細菌(jun)光修(xiu)復(fu)問(wen)(wen)題(ti)及(ji)燈管的(de)(de)(de)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)等(deng)問(wen)(wen)題(ti)，但是相信隨(sui)著人們對紫(zi)(zi)外(wai)(wai)(wai)線(xian)消(xiao)(xiao)(xiao)毒(du)技術研究(jiu)的(de)(de)(de)不斷深入(ru)，殺(sha)菌(jun)效率更高的(de)(de)(de)中壓燈、脈沖燈的(de)(de)(de)出現，燈管使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)的(de)(de)(de)延(yan)長(chang)，以及(ji)對紫(zi)(zi)外(wai)(wai)(wai)線(xian)消(xiao)(xiao)(xiao)毒(du)系統設計研究(jiu)的(de)(de)(de)深入(ru)，紫(zi)(zi)外(wai)(wai)(wai)線(xian)消(xiao)(xiao)(xiao)毒(du)裝置產(chan)品的(de)(de)(de)商業化、國(guo)產(chan)化，綠色環保高效的(de)(de)(de)紫(zi)(zi)外(wai)(wai)(wai)線(xian)消(xiao)(xiao)(xiao)毒(du)技術在(zai)我(wo)國(guo)飲用(yong)水(shui)(shui)消(xiao)(xiao)(xiao)毒(du)中將具有良好的(de)(de)(de)應用(yong)前景。

  使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環保網”

相關文章