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紫外线消毒技术在水和污水处理中的应用 　　摘要：指出了紫外线消毒在水和污水处理领域得到日益广泛的应用，分析了紫外线消毒的原理、优点与不足之处,以及水和污水处理中的应用情况，探讨了紫外线消毒后的细菌复活研究、流体力学模拟软件的应用和紫外线消毒高效低能耗光源的开发等紫外线消毒技术的研发与应用的主要方向。 　　关键词：紫外线消毒；水和污水处理；病原微生物；剂量 　　 　　收稿日期：2011-05-30 　　作者简介：吴彦君（1971―），女，甘肃武威人,工程师,主要从事污水处理工作。 　　中图分类号：X701 　　文献标识码：A 　　文章编号：1674-9944（2011）06-0051-04 　　1 引言 　　水中存在的伤寒杆菌、痢疾杆菌、霍乱弧菌、寄生虫、贾第孢子虫与隐孢子虫以及病毒等病原微生物对人体健康带来重大的威胁。污水中的细菌及致病微生物更多,其排放或回用时对环境以及人们的健康带来的影响更大。因此,水的消毒是水和污水净化处理中重要的一个单元环节。 　　常用的水的消毒方法有氯消毒、臭氧消毒和紫外线消毒等。氯消毒成本低廉、应用方便广泛,但是存在液氯的储存和运输、投配等风险,更主要的是氯消毒过程中余氯会与水中有机物反应并生成有致癌、致畸、致突变的 THMs等有害消毒副产物,从而影响饮用水水质安全性［1］。同时人们对二氧化氯、臭氧消毒技术的安全性也还存在争论。紫外线消毒技术则由于使用简便且不产生有害消毒副产物等优点。表1对常用的几种消毒方法进行了对比［2］。 　　紫外线是波长在 200～400 nm 的电磁波,它又分为 4 个波段,真空紫外；UV-C,100-280 nm；UV-B,280-315 nm；和 UV-A,315-400 nm,见图 1［3］。其中能杀菌消毒的紫外波段为 200～300 nm,即紫外 C 和紫外 B 中的部分,其经常被用于水和空气消毒［4］。 　　表1 常用消毒方法优缺点 　　 　　2 紫外线消毒的原理及在水处理中的应用概况 　　2.1 紫外线消毒的原理 　　紫外线消毒水处理技术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UV-C照射流水,当水中的各种细菌、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,其细胞中的脱氧核糖核酸或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较短,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。 　　图1 紫外线消毒波段 　　 　　2.2 紫外线消毒水处理的优点 　　除了表1所述之外,紫外线消毒水处理技术的优点还有以下几点［7］,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1s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抱子虫,38mJ/cm 的辐射剂量就能达到99.99%的杀灭率。 　　2.3 紫外线消毒在水处理中的应用概况 　　1910年Cernovedeow和Henvi第一次将紫外线消毒技术用于饮用水消毒［5］。此后,紫外线消毒水处理技术得到了长足的发展和广泛应用。在欧美许多国家的水处理厂中,紫外线消毒被广泛采用。如在芬兰的赫尔辛基,处理能力达310万m /d的紫外线消毒装置已在一家企业投入使用。美国已将紫外消毒工艺作为自来水消毒的最佳消毒方式写入供水法规中［6］。美国EPA2006年又制定《紫外线消毒准则手册》（Ultraviolet Disinfection Guidance Manual）。在污水消毒方面,以我国为例,国家环境保护总局和国家质量监督检验检疫总局于2002年12月24日颁布的《城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）》中首次将微生物指标列为基本控制指标,要求城市污水必须进行消毒处理,该标准的颁布为紫外消毒技术的推广应用提供了契机。建设部于2005年11月通过了《城镇给排水紫外线消毒设备（GB/T19857-2005）》标准,规定城镇生活饮用水的技术标准为40mJ/cm 中水回用的技术标准为80mJ/cm 城镇污水的技术标准为15mJ/cm （一级B标准）,城镇污水的技术标准为20mJ/cm （一级A标准）［7］。《室外排水设计规范（GB50014-2006）》规定，污水宜采用紫外线或二氧化氯消毒,也可用液氯消毒；污水的紫外线剂量为二级处理的出水为15～22mJ/cm 再生水为24～30mJ/cm ；此外,对紫外线照射渠的设计也做出了详细的规定。上述规范标准规范了紫外消毒设备的应用和技术要求,同时也