生活饮用水紫外线消毒应用与效果

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生活饮用水紫外线消毒应用与效果

来源： 健康家电

随着人们生活水平日益提高，对健康用水的需求也快速增长，游离氯消毒是最为传统的饮用水消毒方法，由于其具有较强的杀菌能力，被广泛应用于各饮用水消毒工艺[1]。然而，游离氯消毒会产生具有致癌作用的三氯甲烷和其他卤化副产物。紫外线消毒由于接触时间短、占用空间少、又不会产生对人畜有害的副产物，因此被认为是传统液氯消毒最佳的替代品。

       

1986年，美国环保署（EPA）将紫外线消毒列入污水消毒设计手册，进一步推动了紫外线消毒替代化学消毒的进程。

一紫外线杀菌灯工作原理与分类

紫外线杀菌灯为一种采用石英玻璃或其他透紫玻璃的低气压汞蒸气放电灯，放电产生以波长为253.7nm为主的紫外辐射，其紫外辐射能杀灭细菌和病毒[2]。LED紫外线灯一般指发光中心波长在400nm以下的紫外线灯，其中大于380nm时称为近紫外LED，而短于300nm时称为深紫外LED[3]。相比普通紫外线灯，LED紫外线灯提高了发光效率和杀菌能力，降低了功耗，延长了灯具使用寿命[4]，在家电、生活饮用水净化、空气消毒等领域有广泛的应用。

紫外线杀菌灯的杀菌原理是利用适当波长的紫外线使DNA或RNA发生共价交联，通过破坏遗传物质的分子结构，使其不能正常复制，从而达到对细菌病毒的杀灭作用。

GB/T 19258-2012《紫外线杀菌灯》中将紫外线杀菌灯按灯外形分为双端灯、单端灯和自镇流灯三类；按是否含臭氧类型分为含臭氧和不含臭氧两种。

二紫外线杀菌灯对水的消毒方法

紫外线杀菌灯在水处理主要应用它的杀菌功能，使用紫外线进行水处理时，按使用方法可分为浸没式和过流式，浸没式是直接把灯放入水中；过流式是将紫外线灯放入套管里使用。

过流式的设备工作原理：经水泵产生压力的一定流速的水流流过能透紫外的石英套管外围，紫外线灯产生的254nm紫外线对水进行消毒、杀菌。

其特点是水流流速很快，一般在石英外套流过的时间不超过1秒，因此要求杀菌灯的紫外线强度是很高的，需选用高强度大功率的紫外线杀菌灯。如果想通过延长时间来提高消毒效果，一般选用较长的灯，做较长的设备，或在不锈钢外壁上处理成涡流旋转式结构，来延长水流过的时间。紫外线杀菌灯工作时表面温度40℃最为合适，温度过高或过低都会影响紫外线输出效果[5]。

浸没式将紫外线杀菌灯直接放在水中，这种方法可用于流动的动态水，也可用于静态水。使用这种处理方法要注意灯管有可能由于意外情况发生破裂；长时间处理，灯管表面会被水中藻类等污染物覆盖，将严重影响紫外线透出。对不同对象的水体进行消毒，要了解水质变动情况和水对紫外线的透过率。

另外，紫外线杀菌与其它物质联合使用，可以增强消毒效果。常见的联合工艺有UV+H2O2、UV+H2O2+O3、UV+TiO2等[6]。

三影响紫外线杀菌效果的因素

紫外线杀菌效果受很多因素影响，对于紫外线灯本身有灯管的功率、性能、使用时间和照射方式等；对于处理水的物理化学性质有悬浮物、浊度、色度、水中微生物的类型和数量、其他杂质含量等；另外还包括系统设计的方式以及反应器的形态，水力条件等[7]。

有数据表明，国产低压UV灯管的有效使用时间一般在（1-3）kh；进口低压UV灯管的有效使用时间可达（8-12）kh[8]。UV灯管的结垢也会影响紫外线的穿透力，降低消毒效果。灯管的表面温度与紫外线的有效辐射量也有一定的关系，当灯管表面温度为40℃时，紫外线的有效辐射量最高，为100%。水中的悬浮物可干扰、吸收紫外线，使其射线量减少，并通过遮蔽紫外线隐藏细菌，使之具有保护细菌的作用。一般建议进入紫外消毒系统的水的浊度应小于5NTU，色度小于15NTU[9]。

四紫外线杀菌灯水处理的优缺点

优点：

（1）紫外线对水中细菌、病毒具有较强的灭活能力，灭菌率一般可达99.99%。

（2）与化学法相比较，达到相同灭菌效果所需时间比化学法少的多。

（3）紫外线消毒无噪声，不加任何化学药品，一般不会对水体、生物及周围环境产生副作用。

（4）运行费用较低，只须定期更换紫外线灯和清洗套管，可实现自动化。

缺点：

（1）紫外线生活饮用水消毒是瞬间作用，消毒因子不能在水中停留，因此，不具持续消毒能力。

（2）石英套管外壁功能清洗的问题。

（3）紫外线灯光源强度小，灯寿命短。

目前，对于紫外线消毒，有很多可供参考的标准，为正确使用紫外线消毒提供了指导，主要包括：

GB/T 19258-2012《紫外线杀菌灯》

GB/T 28795-2012《冷阴极紫外线杀菌灯》

GB/T 19837-2019《城镇给排水紫外线消毒设备》

GB/T 32092-2015《紫外线消毒技术术语》

QB/T 2988-2008《紫外线高压汞灯》

QB/T 4827-2015《家用和类似用途饮用水处理装置用紫外线杀菌单元》

QB/T 1172-1999《紫外线消毒器》

CJ/T 204-2000《生活饮用水紫外线消毒器》

随着对紫外线消毒机理的深入研究、紫外线技术的不断发展以及消毒装置在设计上的不断完善，紫外线消毒技术将在水处理领域有广泛的用途，在提供健康用水上发挥巨大的作用。

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