基本介紹
- 中文名：紫外線殺菌消毒器
- 屬性：消毒器
- 相關領域：情節領域
- 相關學科：化學
介紹,發展,紫外線原理,殺菌原理,優缺點,優點,存在問題,
介紹
隨著我國對環境保護的重視，一些無二次污染的環保產品得到了快速的發展。利用紫外線消毒的設備就是其中一種。目前，給排水消毒方法可分為兩大類，即化學消毒法和物理消毒法。可是，人們發現化學消毒法往往會產生一些消毒副產物，如使用氯消毒工藝中的余氯對受納水體中的魚類等生物有毒，而且還發現並確認了氯消毒等化學消毒方法會產生如三鹵甲烷等致癌、致病基因和一些致畸變的副產物。這些發現促使人類尋求一種更好的消毒方法，不會產生副產物，也不會造成二次污染問題。於是，人類開始關注紫外線在消毒方面的套用。
發展
紫外線消毒法最早套用於美國(1970年美國環保局完成了第一個污水紫外線消毒的示範工程)，現已在美國和加拿大普遍套用。紫外線消毒技術為物理消毒方式的一種，具有廣譜殺菌能力，無二次污染，經過30多年的發展，已經成為成熟可靠高效環保的消毒技術，在國外各個領域得到了廣泛套用。在我國由於對其技術的了解有一定的局限性，在污水處理中的套用不多。但近年來，隨著我國對污水消毒的日益重視和運行經驗的積累，紫外線消毒技術將得到推廣，預計今後有條件的污水處理廠中80%將會採用紫外線消毒，並成為取代傳統化學消毒方法的主流技術。
紫外線原理
紫外線是電磁波的一種，原子中的電子從高能階躍遷到低能階時，會把多餘能量以電磁波釋放。電磁波的能量越強，則頻率越高，波長越短。人類肉眼能看見的可見光的波長為400nm-700nm，對肉眼來說400nm的電磁波顯示成藍色、紫色，780nm的電磁波顯示成橙色、紅色。紫外線是指波長比400nm還短的波，因其光譜在紫色區之外，故名為紫外線(Ultraviolet，簡稱UV)。紫外線通指是波長在100nm-400nm的電磁波，人的眼睛看不到紫外線。
100nm-400nm波長的紫外線，按其對人體的影響及功能，分為UV-A、UV-B、UV-C和V-UV。
UV-A是指波長在315nm-400nm的紫外線，UV-A能使人的皮膚產生黑色素，使皮膚變黑。
UV-B是指波長在280nm-315nm的紫外線，UV-B能致癌，令皮膚起皺紋、老化。
UV-C是指波長在200nm-280nm的紫外線，其中254nm波段的紫外線有殺菌、消毒效能.波長在240nm-270nm之間的UV-C,能直接破壞細胞、病毒的DNA和RNA，使微生物迅速死亡。
波長在100nm-200nm之間的V-UV185nm能產生臭氧，而在空氣中或溶解在水中的臭氧，能把微生物的細胞壁以氧化形式破壞，使微生物立刻死亡。
殺菌原理
在地球上所有已知的生命形式，都是以DNA和RNA作為繁殖、遺存的基礎。
DNA和RNA都以四種化學物單元組成
Adenine腺嘌呤
T—Thymine胸腺嘧啶
C—Cytosine胞核嘧啶
G—Guanine鳥嘌呤
細胞繁殖時DNA中的長鏈打開，打開後每條長鏈上的A單元會尋找T單元結合，每條長鏈都可複製出與剛分離的另一條長鏈同樣的鏈條，恢復原來分裂前的完整DNA，成為新生細胞的基礎。波長在240nm~270nm的紫外線能打破DNA產生蛋白質及複製的能力。細胞或病毒的DNA、RNA受破壞後其生產蛋白質的能力和繁殖能力均已喪失，因細菌、病毒一般生命周期很短，不能繁殖的細菌、病毒就會迅速死亡。
優缺點
優點
1. 紫外線消毒無需化學藥品，不會產生THMs類消毒副產物;
2. 殺菌作用快，效果好;
3. 無臭味，無噪聲，不影響水的口感;
4. 容易操作，管理簡單，運行和維修費用低。
存在問題
1. 紫外線消毒法不能提供剩餘的消毒能力，當處理水離開反應器之後，一些被紫外線殺傷的微生物在光復活機制下會修復損傷的DNA分子，使細菌再生。因此，要進一步研究光復活的原理和條件，確定避免光復活發生的最小紫外線照射強度、時間或劑量。
2. 石英套管外壁的清洗工作是運行和維修的關鍵。當污水流經紫外線消毒器時，其中有許多無機雜質會沉澱、粘附在套管外壁上。尤其當污水中有機物含量較高時更容易形成污垢膜，而且微生物容易生長形成生物膜，這些都會抑制紫外線的透射，影響消毒效果。因此，必須根據不同的水質採用合理的防結垢措施和清洗裝置，開發研製具有自動清洗功能的紫外線消毒器。
3. 目前國產紫外燈執行直管型石英紫外線低壓汞消毒燈的國家行業標準，燈的最大功率為4W，且有效壽命一般為1000～3000h，而進口低壓燈管的有效運行時間可達8000～12000h，中壓燈管也可達5000～6000h。相比之下，使用國產燈管會增加維修費用，因此，研製生產壽命長的紫外燈或直接引進國外先進的紫外燈生產技術是目前亟待解決的問題。
4. 在我國目前污水廠紫外消毒系統招標中，有些污水廠由於大量工業污水的導入，使得排放的污水色度加深，但招標檔案中的污水紫外透射率參數仍採用國外提供的數值，造成與國內污水實際情況差別很大，為將來紫外設備的運行達到消毒要求，留下了難以克服的障礙。
