紫外消毒

杀毒机制

　　研究表明，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，从而达到消毒的目的。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，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。

评价

　　紫外线消毒是一种物理方法，它不向水中增加任何物质，没有副作用，这是它优于氯化消毒的地方，它通常与其它物质联合使用，常见的联合工艺有UV+H2O2、UV+H2O2+O3、UV+TiO2，这样，消毒效果会更好。

优缺点

　　优点

　　通常紫外线消毒可用于氯气和次氯酸盐供应困难的地区和水处理后对氯的消毒副产物有严格限制的场合。一般认为当水温较低时用紫外线消毒比较经济。

　　紫外线消毒的优点如下：

　　不在水中引进杂质，水的物化性质基本不变；

　　水的化学组成（如氯含量）和温度变化一般不会影响消毒效果；

　　不另增加水中的嗅、味，不产生诸如三卤甲烷等类的消毒副产物；

　　杀菌范围广而迅速，处理时间短，在一定的辐射强度下一般病原微生物仅需十几秒即可杀灭，能杀灭一些氯消毒法无法灭活的病菌，还能在一定程度上控制一些较高等的水生生物如藻类和红虫等；

　　过度处理一般不会产生水质问题；

　　一体化的设备构造简单，容易安装，小巧轻便，水头损失很小，占地少；

　　容易操作和管理，容易实现自动化，设计良好的系统的设备运行维护工作量很少；

　　运行管理比较安全，基本没有使用、运输和储存其他化学品可能带来的剧毒、易燃、爆炸和腐蚀性的安全隐患；

　　消毒系统除了必须运行的水泵以外，没有其他噪音源。

　　缺点

　　孢子、孢囊和病毒比自养型细菌耐受性高；

　　水必须进行前处理，因为紫外线会被水中的许多物质吸收，如酚类、芳香化合物等有机物、某些生物、无机物和浊度；

　　没有持续消毒能力，并且可能存在微生物的光复活问题，最好用在处理水能立即使用的场合、管路没有二次污染和原水生物稳定性较好的情况（一般要求有机物含量低于10μg/L）；

　　不易做到在整个处理空间内辐射均匀，有照射的阴影区；

　　没有容易检测的残余性质，处理效果不易迅速确定，难以监测处理强度；

　　处理水量较小；

　　较短波长的紫外线（低于200nm）照射可能会使硝酸盐转变成亚硝酸盐，为了避免该问题应采用特殊的灯管材料吸收上述范围的波长。

经济性

　　紫外线系统的经济学决定于以下因素：设备造价和寿命；电效率；运行中杀菌效果的降低程度；电费等。对于紫外线消毒系统的经济分析尚未做出定论，有很多结论不同的分析报道，有观点认为紫外线杀菌装置电耗大，设备维护费和造价较高。对于大系统，设备投资比臭氧系统高，运行费用与臭氧相仿；但对于纯净水制造的小型系统投资较臭氧装置为低。也有观点认为对于数千吨/日以上的处理规模，紫外线消毒系统的投资和运行成本很具优势，要比加氯和臭氧消毒的花费都低得多。例如有分析资料报道，在建造人口数为10~25000范围的小型饮用水处理厂时，紫外线、二氧化氯和臭氧消毒费用的近似比例为1：4：（8~9），对于人口数大于500000的社会团体，费用比约为1：2.5：2.5。

　　这些费用的估计中没有包括采用非紫外线消毒工艺时可能附加的去除消毒副产物和隐孢子虫孢囊的费用。另外还有分析数据显示紫外线消毒的投资和运行成本均低于氯消毒，消毒成本约为氯的一半，但其差别随着水处理规模的扩大而缩小。

　　在法国和前苏联，紫外线消毒局限于小型设备，所建立的大型设备是将紫外线灯串联安装在滤后水的总管内。在美国紫外线消毒也限于小设备和泳池，并常与其他消毒剂联用。但在实际应用中报道采用紫外线消毒的饮用水厂的规模已有超过150万吨/日。

　　目前我国的紫外线消毒一般用于少量水处理，在纯水制备系统应用较多。

杀菌灯

　　紫外线杀菌灯

　　分类

　　能够输出足够的UVC强度用于工程消毒的只有人工汞（合金）灯光源。紫外线杀菌灯灯管是由石英玻璃制成，汞灯根据点亮后的灯管内汞蒸气压的不同和紫外线输出强度的不同，分为三种：低压低强度汞灯、中压高强度汞灯和低压高强度汞灯。

　　杀菌效果

　　杀菌效果是由微生物所接受的照射剂量决定的，同时，也受到紫外线的输出能量，与灯的类型，光强和使用时间有关，随着灯的老化，它将丧失30%-50%的强度。紫外照射剂量是指达到一定的细菌灭活率时，需要特定波长紫外线的量：照射剂量（J/m2）=照射时间（s）×UVC强度（W/m2）照射剂量越大，消毒效率越高，由于设备尺寸要求，一般照射时间只有几秒，因此，灯管的UVC输出强度就成了衡量紫外光onclick=“g(‘消毒设备’)；”>消毒设备性能最主要的参数。在城市污水消毒中，一般平均照射剂量在300J/m2以上。低于此值，有可能出现光复活现象，即病菌不能被彻底杀死，当从渠道中流出接受可见光照射后，重新复活，降低了杀菌效果。杀菌效率要求越高，所需的照射剂量越大。影响微生物接受到足够紫外光照射剂量的主要因素是透光率（254nm处），当UVC输出强度和照射时间一定时，透光率的变化将造成微生物实际接受剂量的变化。

　　优点

　　大多数紫外线装置利用传统的低压紫外灯技术，也有一些大型水厂采用低压高强度紫外灯系统和中压高强度紫外灯系统，由于产生高强度的紫外线可能使灯管数量减少90%以上，从而缩小了占地面积，节约了安装和维修费用，并且使紫外线消毒法对水质较差的出水也适用。

研究使用现状

　　目前国内研究、生产和应用污水紫外线消毒器还很少。天津大学的顾平等人以天津纪庄子污水处理厂的深度处理出水为研究对象，进行了静态和动态试验，确定了紫外线剂量与细菌存活率之间的关系，并设计出能产生紊流的紫外线消毒器，多元水环保技术产业(中国)有限公司研制生产的封闭式消毒器可处理100～500m3/h水量，并且在onclick=“g(‘游泳池’)；”>游泳池的循环水消毒中已有应用，模块化敞开式消毒器可根据用户需求具体设计安装。烟台市套子湾污水厂的深度处理采用了敞开式紫外线消毒工艺，可向城市提供4×104m3/d的工业回用水。