探析紫外线消毒技术在水处理领域的应用

探析紫外线消毒技术在水处理领域的应用

孙红梅

（黑龙江省大庆市萨尔图区卫生计生综合监督执法局163000）

摘要：主要介绍了紫外线消毒技术的原理及发展概况与紫外线技术在水处理领域的三大功效：即广谱杀菌，有效杀灭贾第鞭毛虫和隐抱子虫，及高级氧化功能。这些功能分别解决了水处理领域的三大难题：消毒副产物问题，贾第鞭毛虫和隐袍子虫的抗氛性问题，及难降解有机物污染问题。然后针对紫外线技术在应用中存在的一些问题提出了解决方案，并展望了紫外线技术在未来的应用和发展趋势。

关键词：紫外线消毒；广谱杀菌；消毒副产物；消毒工艺

一、概述

紫外线是波长在100～380nm的电磁波，根据其波长及功能的不同，又分为四个波段，其中UV—C是具有有效杀菌效果的紫外线波段。紫外线消毒是一种基于现代光学、防疫学、生物学和物理化学的消毒技术，利用特殊设计的紫外发生装置产生的UV—C照射流水（空气或固体表面），当水（空气或固体表面）中的各种细菌、病毒、寄生虫、水藻以及其它病原体受到一定剂量的UV—C辐射后，其细胞中的DNA（脱氧核糖核酸）或RNA（核糖核酸）结构受到破坏，使其丧失复制和繁殖能力，因细菌、病毒的生命周期一般绷良短，不能繁殖的细菌、病毒就会迅速死亡，从而在不使用任何化学药物的情况下达到消毒和净化的目的。

二、紫外线的功效

紫外线的作用很广，在水处理领域的主要功能包括三个方面：即广谱杀菌、有效杀灭贾第鞭毛虫与隐抱子虫，以及高级氧化功能。紫外线属广谱杀菌射线，在足够的照射剂量下，能杀死一切微生物，包括细菌、结核菌、病毒、芽抱和真菌，并且杀菌速度快，大多数都是在15之内。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鞭毛虫和隐抱子虫也具有良好的灭活效果。使用低压汞灯和中压汞灯均能有效地灭活隐孢子虫，38J/m2的辐射剂量就能达到99.99%的杀灭率。紫外线还具有高级氧化功能。波长为185run的真空紫外线（V—UV）能产生臭氧，臭氧是一种强氧化剂，能破坏存在于空气中或水中的微生物的细胞壁，使微生物立刻死亡。另外紫外线近年来被广泛应用于光催化氧化和光化学氧化。

三、水处理领域的三大技术难题

随着人们安全意识、环保意识的提高和水质标准的不断严格，传统的水处理技术（包括消毒技术）已经难以满足新的水质要求，目前存在的技术难题主要有三个方面：一是广泛应用的氯消毒所产生的消毒副产物问题；二是贾第鞭毛虫和隐抱子虫的抗氯性问题；三是水中的有机物特别是难降解有机污染物越来越多，常规的生物处理方法难以去除。

研究表明，微生物去除铁锰的机理主要是附着在滤料上的铁锰氧化细菌在胞外酶的催化作用下将Fe2+和Mn2+氧化，形成絮状沉淀被滤料截留得以去除。生物法除铁锰较接触氧化法具有许多优点，在生物滤层中，铁锰可同时去除，不需要提供多级构筑物；对于铁锰共存的地下水，通过一级曝气、一级过滤就能达到同时去除地下水中铁锰的目的。

近年来，由于全球水资源紧缺，将陶瓷膜分离技术应用于废水的处理和再利用显得更加重要。从材料特点考虑，由于陶瓷膜可以在苛刻的条件下进行长期稳定的分离操作，这也决定了它在水处理领域应用的主要方向是废水处理，特别是工业废水的处理。目前陶瓷膜主要用于含油废水、化工及石化废水、印染废水、生活污水及放射性废水等的处理。

世界各国对于饮用水的铁、锰含量都进行了严格的限制。按中国和WHO的标准，饮用水中铁和锰的允许含量分别为0.3mg/L和0.1mg/L，美国则对锰的含量限制为0.05mg/L。不同工业的用水对铁、锰含量也有特定的标准。

四、紫外线技术在水处理领域的应用

紫外线消毒虽然具有很多化学消毒无法比拟的优点，但也存在着一些制约其发展的因素，其中最突出的是紫外线无持续杀菌能力，另外紫外线消毒对水体要求高，技术本身存在的一些限制使紫外线技术在应用中面临着诸多问题，如何有效地解决这些问题，是紫外线技术在水处理领域的推广应用所面临的巨大挑战。

1、采用组合消毒工艺实现持续杀菌

紫外消毒利用UV—C辐射破坏细菌和病毒的核酸物质，不会向水中增加任何化学物质，因此当处理水离开反应器之后，特别是对于远距离传输的饮用水，在管

网传输过程中一些被紫外线杀伤的微生物有可能会修复损伤的DNA分子，使细菌再生，也可能在沿途滋生新的细菌和病毒。因此，要维持持续的消毒效果，紫外线需要与其它消毒技术联用。如紫外与氯胺的组合消毒工艺，即可以利用紫外线的广谱杀菌能力和高效杀灭贾第鞭毛虫和隐抱子虫的能力，又可以利用氯胺消毒持久性最长和消毒副产物链很小的优势，不失为一种值得推广的多屏障消毒工艺。

2、饮用水消毒的安全屏障

我国新的饮用水法规已加强了对贾第鞭毛虫和隐抱子虫的监控。紫外线能高效杀灭贾第鞭毛虫和隐抱子虫，因此紫外消毒是饮用水水质的一道安全屏障，供水处理中应增加紫外消毒工序，保障饮用水安全性。

3、高级氧化功能处理难降解有机污染物

利用紫外线高级氧化功能而发展起来的光化学氧化和光催化氧化都是近年来新兴的水处理技术。光化学氧化法是在光的作用下进行化学反应，采用臭氧或过氧化氢作为氧化剂，在紫外线的照射下使污染物氧化分解，从而达到水中污染物质的高效降解。

紫外设备用于医院、诊所的空气消毒已有几十年的历史。随着人们生活质量的提高，在不久的将来，工厂、办公室和家庭也会开始使用紫外空气消毒设备。特别是空调系统的送风和排风管道中，时间长了很容易滋生细菌，进行空气消毒也是非常必要的。

五、紫外线技术的应用趋势

随着水质标准的不断严格和人们安全意识的提高，紫外线消毒在以下领域将有着更加广阔的应用前景：污水消毒；高级氧化；泳池等工、商业工艺用水的氧化及消毒处理，油田回注水、医院废水等特殊领域的消毒处理；饮用水消毒；消除臭氧；消除余氯；表面消毒；空气消毒；其它工业领域，包括食品业、饮料业、制药业、化妆品业、制造业、高技术产业等。

总之，uv—C杀菌效率高，紫外消毒技术对提高供水安全性、改善水环境质量、保障人体健康等方面都具有十分重要的意义。未来在水处理、工业应用、液体和空气消毒领域都将具有非常广阔的应用前景。

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