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紫外线杀菌消毒原理

2014/2/17 9:24:06      点击:

紫外线杀菌消毒原理


紫外线杀菌消毒技术在水消毒领域内,已经得到广泛的认同。同时与传统化学方法相比较,紫外线杀菌较为有优势。紫外线消毒是一种完全无公害技术,对人类、动物、水生物以及产品均不产生危害,而且不会在消毒过程中产生有害副产品。在消毒杀菌的永久性方面,此项技术对所有的微生物均有极高的效力,其中也包括对氯极有免疫力的微小隐孢子虫。

 

紫外线杀菌消毒的特点

 

     紫外线杀菌消毒有高效、广谱、无二次污染、运行安全可靠、占地面积小、初投资小,能够实现连续大水量消毒。紫外线UVC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%;UVC消毒技术有较高的杀菌效率,当紫外线辐射强度为3000μW/cm2,对细菌病毒的杀菌作用一般都在1s之内,所需时间仅是一般化学法的1/600~1/10,UVC消毒系统特征就是大水量消毒、连续运行。影响UVC 杀菌效果的主要因素有紫外线的波长、照射强度及时间,并与水的深度、色度、浊度、微生物的类型和数量等有关。

 

紫外线杀菌消毒的原理

 

     紫外线是介于可视光线和X射线之间的电磁波频谱。200nm至400nm的紫外光谱有很强的杀菌效力。
     紫外光线通过对微生物(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紫外线杀菌消毒原理生物致死,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和繁殖,这种紫外线损伤也是致死性损伤。而最终达到消毒作用。

依照波长范围,可将紫外线分为4个波段:
· 真空紫外线:40 – 200nm
· 紫外线c: 200- 280nm
· 紫外线b: 280- 315nm

· 紫外线a: 315- 400nm

 

紫外线杀菌消毒技术的分类

 

     典型紫外线杀菌消毒系统内有一个紫外线灯管和一个石英套管。这个紫外线灯管被固定在石英套管里,然后整个套管将被固定到一个柱状不锈钢反应室内。这样的设计是为了让待处理水在从一端进入反应器的同时开始被处理,而整个消毒过程将伴随水流流至反应器的另一端。
根据压强的高低,紫外线灯管可以被分为两大类:低压紫外线灯管和中压紫外线灯管。低压紫外线灯管输出单一的紫外线(254nm单波长),而中压紫外线灯管能输出多色紫外线(波长在185至400nm之间)。

 

紫外线杀菌消毒对微生物的作用

 

    紫外线消毒作用是通过微生物体内的脱氧核糖核酸吸收紫外光线来完成。

 

紫外线杀菌消毒的工作参数

 

1.紫外线剂量
    紫外线剂量是由紫外线灯的能量和在反应器内的停留时间所决定的。其中,灯的能量被定义为紫外线强度(mW/cm2),这个紫外线强度的高低是根据紫外线灯的原始紫外线强度和当灯被置于一定距离外的紫外线强度大小而计算的。在实际应用中,水中能够吸收紫外线的物质的多少会对紫外线强度产生很大的影响。另外,待处理水水量的大小和流速同时决定着它将在反应器中的停留时间的长短。对于一般反应器而言,紫外线剂量即为紫外线总强度与停留时间的乘积。
2.紫外线穿透率
    穿透率是待处理水对紫外线吸收程度的一个指示参数,它是待处理水中所有吸收紫外线的物质的总量,例如悬浮有机物和矿物质(铁和镁,分别于溶解和非溶解状态)。当待处理水的穿透率和反应器内的紫外线强度均为已知时,反应器的体积就可以被计算出来。再根据反应器的体积,来计算紫外线剂量。
3.待处理水的质量
    待处理水的水量决定着反应器的体积;而反应器体积的设计又被水头损失;管道的尺寸以及紫外线剂量;平均流量以及流量变化系数;水的浊度、悬浮物以及颗粒大小所限制。
 
紫外线杀菌消毒技术在污水再生中的应用
 
     污水的种类不一,例如城市污水或工业废水,这些不同种类的污水在微生物环境、微生物数量、悬浮固体量,紫外线穿透率和温度方面各有不同。除这些相关数据外,污水处理后的用途也是千差万别,有的在处理后会排入河流、湖泊、海洋或是对处理后的水进行回用,例如灌溉这类回用,当地都会对微生物数量有相应的标准。
     紫外线消毒业在过去20年中取得了巨大的发展——特别是在欧洲、美国和东南亚。在这一时期,新紫外线技术的开发是产业投资满足市场需求的一个典型例子,这个例子表明市场需要一种有效、低成本且环保的消毒方式实现废水利用。