紫外線消毒器用途廣泛，在水處理中具有很高的價(jià)值馬：// // ，它是通過紫外光線的照射，破壞及改變微生物的DNA（脫氧核糖核酸）結(jié)構(gòu)，使細(xì)菌當(dāng)即死亡或不能繁殖后代，達(dá)到殺菌的目的。真正具有殺菌作用的是UVC紫外線，因?yàn)镃波段紫外線很易被生物體的DNA吸收，尤以253.7nm左右的紫外線*。紫外線消毒器屬于純物理消毒方法，具有簡單便捷、廣譜高效、無二次污染、便于管理和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，隨著各種新型設(shè)計(jì)的紫外線燈管的推出，紫外線殺菌的應(yīng)用范圍也不斷在擴(kuò)大。

    紫外線消毒原理

　　紫外線消毒是一種物理消毒方法，紫外線消毒并不是殺死微生物， 而是去掉其繁殖能力進(jìn)行滅活。紫外線消毒的原理主要是用紫外光摧毀微生物的遺傳物質(zhì)核酸( DNA 或RNA ), 使其不能分裂復(fù)制。除此之外, 紫外線還可引起微生物其他結(jié)構(gòu)的破壞。紫外線是一種波長范圍為136 nm ~ 400 nm 的不可見光線。在該波段中260 nm 附近已被證實(shí)是殺菌效率zui高的, 目前生產(chǎn)的紫外燈的zui大功率輸出在253. 7 nm 波長。該波長輸出在目前世界頂極紫外燈中已占到紫外能量的90%, 總能量的30%, 由于高強(qiáng)度、高效率的紫外C 波段的存在, 紫外技術(shù)已成為水消毒領(lǐng)域一個(gè)具有相當(dāng)競爭力的技術(shù)。

　　2、紫外線消毒器的結(jié)構(gòu)形式

　　1)敞開式結(jié)構(gòu)。在敞開式UV消毒器中被消毒的水在重力作用下流經(jīng)UV 消毒器并殺滅水中的微生物。

　　2)封閉式結(jié)構(gòu)。封閉式UV 消毒器屬承壓型, 用金屬筒體和帶石英套管的紫外線燈把被消毒的水封閉起來。

發(fā)達(dá)國家的紫外線消毒器使用情況

目前，歐洲有超過3000多個(gè)飲用水設(shè)施使用紫外線消毒，規(guī)模比較大的有荷蘭的鹿特丹水廠（47萬ｍ3／d），俄羅斯的圣彼得堡水廠（86萬ｍ3／d），德國的Styrum-Ost水廠（19．2萬ｍ3／d）。在北美，由于新的飲用水標(biāo)準(zhǔn)對隱孢子蟲、賈第鞭毛蟲和消毒副產(chǎn)物的嚴(yán)格規(guī)定，紫外線技術(shù)得到了*的重視。美國*（ＥＰＡ）在研究證明了紫外線是控制隱孢子蟲和賈第鞭毛蟲zui有效可行的技術(shù)后，迅速建立了紫外線技術(shù)在飲用水處理中的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。美國2006年公布的第二階段強(qiáng)化地表水處理法規(guī)（LT2ESWTR）中規(guī)定，飲用水處理過程中必須去除或滅活3log的賈第鞭毛蟲，4log的病毒，4log的隱孢子蟲。由于氯消毒對隱孢子蟲幾乎沒有效果，LT2ESWTR要求現(xiàn)有水廠使用過濾加紫外線或臭氧的消毒工藝，而新水廠則需使用過濾和多級組合式消毒工藝。目前，北美地區(qū)采用紫外線消毒的較大規(guī)模給水廠有美國芝加哥中湖水廠（18萬ｍ3／d）、西雅圖水廠（68萬ｍ3／d）、溫哥華Victorial水廠（51萬ｍ3／d），加拿大蒙特利爾水廠（300萬ｍ3／d）等。前文提到的加拿大安大略省Walkerton水廠在2000年發(fā)生致病微生物感染事件后也采用了紫外線消毒技術(shù)。在建的美國紐約自來水紫外線消毒系統(tǒng)處理能力為836萬ｍ3／d，是目前世界上規(guī)模zui大的飲用水紫外線消毒工程。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2000年美國大中型自來水廠沒有采用紫外線消毒系統(tǒng)案例，但到2006年采用紫外線消毒的大中型自來水廠比例已經(jīng)上升到10％。近幾年有更多的紫外線工程在建設(shè)中或已投入使用。紫外線技術(shù)應(yīng)用于飲用水消毒工藝代表了目前上消毒技術(shù)的發(fā)展趨勢。

     我國紫外線消毒器的使用情況

我國*個(gè)采用紫外線消毒的市政供水水廠是大慶東風(fēng)水廠（5萬ｍ3/d），該系統(tǒng)原采用二氧化氯消毒，為減少運(yùn)行費(fèi)采用了國產(chǎn)紫外線消毒系統(tǒng)。但該系統(tǒng)缺少前期工藝可行性和后續(xù)的應(yīng)用研究，因此未能提供有價(jià)值的數(shù)據(jù)。自2004年以來清華大學(xué)及合作團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)開展了飲用水紫外線消毒技術(shù)的研究，并于2005年在廣東東莞建立了紫外線消毒中試系統(tǒng)（500～600 ｍ3/ｄ），一直運(yùn)行至今。2007～2010年在北京第九水廠進(jìn)行了100ｍ3/d的中試研究。在充分研究的基礎(chǔ)上，2009年7月建成了天津開發(fā)區(qū)凈水廠三期紫外線消毒工程（15萬ｍ3/d）。該水廠是國內(nèi)紫外線消毒與主體工藝同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)投入運(yùn)行的凈水廠。同時(shí)，為保障世博會(huì)供水安全，上海臨江水廠改造過程中也增加了紫外線消毒系統(tǒng)（60萬ｍ3/d）。

各地區(qū)情況不同其應(yīng)用紫外線殺菌組合方式也不同

紫外線消毒工藝工藝在具有諸多優(yōu)勢的同時(shí)也有缺點(diǎn)，zui主要的缺點(diǎn)是沒有維持管網(wǎng)持續(xù)消毒的能力。目前歐洲和北美使用紫外線消毒技術(shù)存在一定的差別。在歐洲的荷蘭、奧地利和德國等地的一些水廠，飲用水經(jīng)紫外線消毒后直接進(jìn)入供水管網(wǎng)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，荷蘭大部分水廠單獨(dú)使用紫外線消毒，且管網(wǎng)末梢沒有余氯。究其原因，歐洲的管網(wǎng)狀況較好，管網(wǎng)系統(tǒng)相對較小，水中可生物同化有機(jī)碳較低，為了避免余氯在管網(wǎng)中產(chǎn)生消毒副產(chǎn)物，常單獨(dú)采用紫外線消毒。另外一個(gè)原因是這些歐洲國家通常在緯度較高地區(qū)，水溫常年較低，管網(wǎng)中微生物再生長能力弱。而北美的飲用水相關(guān)法規(guī)規(guī)定在自來水中必須存在一定量的余氯，用來控制管網(wǎng)的二次污染問題。我國的情況與美國更相似。根據(jù)清華大學(xué)的研究成果，在生物可同化有機(jī)碳（AOC）低于20μg／L時(shí)紫外線后可以不加氯，AOC在50μg／L以上時(shí)需維持余氯在0．3ｍg／L以上。國內(nèi)采用地表水源的市政供水系統(tǒng)由于水中有機(jī)物含量比較高，因此紫外線需要與氯和氯胺組合使用以保證管網(wǎng)水質(zhì)的微生物安全性。但采用地下水的村鎮(zhèn)小規(guī)模供水系統(tǒng)則*可能只采用紫外線消毒，特別是北方水溫較低地區(qū)，前提是設(shè)計(jì)和設(shè)備一定要合格。十一五科技支撐計(jì)劃的研究成果也*證明了這一點(diǎn)。

紫外線消毒器的應(yīng)用方式的總結(jié)

由于紫外線操作簡單，維護(hù)管理方便，因此上述結(jié)論對我國村鎮(zhèn)供水消毒系統(tǒng)的建設(shè)有重要指導(dǎo)意義。紫外線與氯胺的組合工藝可以充分發(fā)揮二者消毒的優(yōu)勢，通過紫外線消毒保證出廠水的消毒效果，氯胺保障管網(wǎng)持續(xù)的消毒效率。與國內(nèi)常用的氯與氯胺消毒系統(tǒng)相比，大幅度減少了消毒副產(chǎn)物，降低了遺傳毒性，提高了消毒效率，特別是提高了對兩蟲和抗氯性致病細(xì)菌的消毒效果。減少了氯的運(yùn)輸量。對采用次氯酸鈉與氯胺組合消毒的水廠更有現(xiàn)實(shí)意義，因?yàn)橛行韧都恿肯嗤闆r下次氯酸鈉運(yùn)輸量比液氯高約十倍，如果采用紫外線代替次氯酸鈉，可以顯著減少次氯酸鈉運(yùn)輸量。國內(nèi)部分水源由于氨氮較高，所謂的自由氯消毒實(shí)際是氯胺消毒，大量研究結(jié)果表明我國飲用水消毒副產(chǎn)物沒有預(yù)期的那么高也證實(shí)這一結(jié)論。由于同樣加氯量條件下氯胺消毒效率是氯消毒效率的1／80～1／100，因此導(dǎo)致實(shí)際消毒效果較差，管網(wǎng)中細(xì)菌大量繁殖，這也是我國水不能直飲的原因之一。這種情況下采用紫外線消毒就可以彌補(bǔ)原水氨氮較高帶來的消毒問題，保障供水的微生物安全性。部分城市原水中氨氮較低，由于管網(wǎng)較小，為避免采用加氨系統(tǒng)，因此一直采用游離氯消毒。這種情況下，采用紫外線后變成紫外線／氯復(fù)合消毒工藝，盡管紫外線消毒不能減少后續(xù)自由氯消毒的耗氯量，但由于紫外線消毒效率高，可以降低維持管網(wǎng)所需的余氯量，從而減少加氯量和消毒副產(chǎn)物。天津開發(fā)區(qū)三期紫外線工程采用的就是紫外線／氯復(fù)合消毒系統(tǒng)。