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知识学院：水消毒方法简谈—紫外消毒 |
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www.65e.com.cn 来源：二氧化氯专业网 2008-1-21 13:39:30
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虽然传统的化学消毒方法在给水和污水处理中被普遍采用，但是由于向水中投加化学消毒剂或多或少会产生有害的消毒副产物，广大水处理界的人士把目光集中到紫外线消毒法上。
根据生物效应的不同，将紫外线按照波长划分为四个部分[5]：A波段(UV—A)，又称为黑斑效应紫外线，波长范围为400nm~320nm；B波段(UV—B)，又称为红斑效应紫外线，波长范围为320nm~275nm；C波段(UV—C)，又称为灭菌紫外线，波长范围为275nm~200nm；D波段(UV—D)，又称为真空紫外线，波长范围为200nm~10nm。水消毒主要采用的是C波段紫外线，即C波段紫外线会使细菌、病毒、芽孢以及其它病原菌的DNA丧失活性，从而破坏它们的复制和传播疾病的能力。
大量的研究和实验证明，紫外线对水的消毒灭菌主要是通过紫外线对微生物的辐射，生物体内的核酸吸收了紫外线的光能，损伤和破坏了核酸的功能使微生物致死，从而达到消毒的目的。生命科学揭示了核酸是一切生命体的最基本物质和生命基础。核酸是一种生物高分子化合物，是由许多个不同的核苷酸通过磷酸二脂键连接而成。核酸根据组成的不同，分为核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)两大类，其共同点是由磷酸二酯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。核酸存在于一切生物的细胞内，对生物的新陈代谢、遗传、变异等生命过程起着决定性作用。微生物受到了紫外线辐射，吸收了紫外线的能量，实际是核酸吸收了紫外线的能量。DNA和RNA对紫外线的吸收光谱范围为240nm~280nm，对波长260nm的吸收达到最大值。紫外线能够改变DNA和RNA中的含氮杂环，以导致形成新的键结分子。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[6]。二聚体的形成破坏了嘧啶与嘌呤的正常配对，改变了DNA的生物学活性，使微生物自身不能复制，这就是微生物最重要的紫外线损伤，也是致死性损伤。大量研究证实，嘧啶二聚体的增加与细菌死亡率有直接的正比关系。
紫外线一般由传统的低压汞灯制取，但是现在也有一些地方使用高强度低压汞灯和中压汞灯，对于脉冲紫外灯也有大量的研究文献。不论哪一种紫外灯都是基于相同的物理现象，由荧光灯内汞等离子区放电时释放出电磁射线。
紫外线消毒法由自身的工艺原理决定其与化学消毒法相比具有如下缺点：紫外线的灭菌作用只在其辐照期间有效，所以被处理的水一旦离开消毒器就不具有残余的消毒能力，容易遭受二次污染，并且既使一个细菌未被灭活而进入后续系统，就无法阻止其粘附在下游管道表面并繁衍后代；只有吸收紫外线的微生物才会被灭活，因此对于悬浮固体很多水质较差的水例如污水，由于悬浮固体可以庇护微生物使其免遭伤害，消毒效果很难保证；细菌细胞在紫外线消毒器中并没有被去除，而是被转变为发热原，被杀死的微生物和其它污染物一道成为生存下来的细菌的食物。但是紫外线消毒法同时具有很多化学法无法替代的优点：在一些产业中例如水产养殖和食品工业等，不需要化学消毒剂的持续性，否则会由于化学药剂的影响造成水生物死亡﹑食品中产生嗅味等副作用，况且氯化消毒会形成三卤甲烷等有害的消毒副产物；在一些生物技术例如发酵中，需要对水进行消毒后接种工艺需要的菌种，这样持续性的消毒效果显然是不需要的；在循环水系统中，经常使用氯消毒会造成腐蚀问题，例如游泳池，还有在石油开采的地下水回灌中，如果采用化学药剂消毒，细菌容易产生抗药性而在土壤中继续繁殖从而堵塞地层，形成二次污染；消毒速度快﹑效率高﹑占地面积小；设备操作简单，便于运行管理和实现自动化等，近年来用于水处理的紫外线消毒设备逐渐得到广泛的应用。
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