紫外消毒技术的研究论文

短波紫外线对微生物的破坏力极强，当该波段的紫外线照射细菌体后，细胞的核蛋白和脱氧核糖核酸（DNA）强烈地吸收该波段的能量，它们之间的链被打开断裂，从而使细菌死亡。紫外线杀菌历史：早在 1878 年人类就发现了太阳光中的紫外线具有杀菌消毒作用。1901 年和 1906 年人类先后发明了水银光弧这一人造紫外光源和传递紫外光性能较好的石英材质灯管，法国马赛一家自来水厂很快在 1910 年首次使用紫外线消毒工艺。人类对紫外线消毒技术在城市污水处理中的应用则始于 20 世纪 60 年代中叶，并于 70 年代到 80 年代初对紫外线消毒在城市污水处理中的应用进行了大量早期的研究。加拿大安大略省水资源委员会于 1965 年和 1969 年对紫外线消毒技术应用于城市污水处理以及对受纳水体的影响进行了研究和评估。其他加拿大研究人员对紫外线消毒的效果、技术可行性、影响效果的水质因素、对受纳水体中鱼类的影响、消毒副产物以及与加氯消毒技术经济比较进行了大量先驱性的研究工作。这些研究结果表明，紫外线污水消毒技术可行，可达到和加氯相同甚至更好的消毒效果。对受纳水体中生物无毒副作用，不产生消毒副产物。以上研究为推动紫外线消毒在城市污水处理中的应用奠定了基础。1982 年加拿大某公司发明了世界上第一套明渠式安装的紫外线消毒系统 2000，并引进了模块化紫外线消毒系统概念，即紫外线系统可由若干独立的紫外灯模块组成，且水流靠重力流动，不需要泵、管道以及阀门，大大降低了紫外线污水消毒的成本并使得系统维护简单方便。同时，当污水处理厂在扩建或改造时，只需适当增加紫外灯模块的数量，而无需添购整套系统，可以节省设备投资，使用起来非常灵活。这一发明得到了污水处理厂的欢迎，大大推动了紫外线消毒技术在城市污水消毒处理中的应用。在世界各地已经有 3000 多家城市污水处理厂安装使用了紫外线污水消毒系统，其中 95% 以上的系统采用了明渠式模块化紫外线系统的创意。这些污水消毒系统规模小的每天处理数千 m3，大的每天处理上百万 m3。扩展资料：除了杀菌作用外，紫外线具有：1、保健作用紫外线对人体的保健作用。波长在 280～320 纳米的月波紫外线照射人体后，能引起皮肤肌体的光化学过程和光电反应，使皮肤产生许多活性物质，从而起到健康保健的作用。采用紫外线照射调节高级神经的功能、改善睡眠、降低血压。经常接受紫外线照射能加强白血球的吞噬能力，增强人的免疫功能。2、促进产生维生素晒太阳是提供维生素 D 的一种来源。其另一种来源就是食物。比如说：阳光中的紫外线是促进蘑菇产生维生素 D 的重要因素。无论是采摘后的蘑菇还是没采摘的，都有此项功能。所以鲜蘑菇要晒晒，补维生素 D 效果好。3、分解油烟用紫外光来改变其油脂的分子链，同时这种紫外光与空气中的氧反应后产生臭氧，将油脂分子冷燃生成二氧化碳和水，油烟中的有机物被光解氧化，异味也随之消除。4、分解有机物在建筑材料或家用电器材料表面加入（或涂覆）少量的纳米级二氧化钛粉末，可以吸附挥发性有机物VOC （如甲醛、苯，甲苯、乙醇、氯仿等），用紫外线照射后可分解这些有机物。

紫外线的杀菌原理是通过紫外线灯波长达到254纳米的时候将细菌灭活，是目前比较有效的一种杀菌方式，我家养的有两个宠物，细菌和螨虫的数量要比普通家庭的多得多，就是用紫外线杀菌机器人来进行杀菌除螨的，是在卫博士那里买的，有不错的杀菌除螨效果，这个杀菌机器人还是静音的，平时运行的时候一点都不会打扰到休息。

紫外线能杀菌是因为紫外线的范畴，光波波长从200到300nm的紫外线具有杀菌作用，即UVC辐射具备较强的杀菌力。

被照物DNA吸收UVC后，其结构会被破坏，去除细胞的活性，微生物如病毒、细菌、酵母菌、真菌经特定波长紫外灯在几秒钟之内照射后，就会变得无害。紫外线消毒是一种可靠和环保的方法，只要确保辐射强度足够高，无需任何化学添加剂，而且微生物无法对紫外线产生抗体。

紫外线消毒注意事项：

1、保证消毒方法的正确，紫外线多用于空气及物体表面的消毒。用于空气消毒，有效距离不超过2m，照射时间30~60min，用于物品消毒，有效距离在25~60cm，照射时间20一30min。

2、必须保证灯管的完好无损和正确使用，同时又要定期对灯管进行监测，对紫外线灯管的强度低于70uwc衬应及时更换。应保持灯管的洁净。灯管表面每隔1~2周应用酒精棉球轻试一次，除去灰尘和油垢，以减少影响紫外线穿透力的因素。

3、应随时保持治疗室的清洁干燥，每天用消毒液浸泡后的专用抹布擦拭治疗室。

4、用紫外线消毒物品表面时，应使照射表面受到紫外线的直接照射，且应达到足够的照射剂量，消毒空气时，打开所有的柜门抽屉等，以保证治疗室所有空间的充分暴露，都得到紫外线的照射，消毒尽量无死角。

5、在消毒过程中，不得使紫外线光源照射到人，尤其是眼睛上，以免引起损伤。

紫外线可破坏病菌DNA和RNA中的分子结构，使其失活并丧失复制繁殖能力

紫外线灯分几个种类。

1：汞紫外线灯     :2：LED紫外线灯   :3：脉冲紫外线灯

汞紫外线灯就是常见的紫外线灯，1m处辐照强度200，有效距离5m,通常被用来做空气消毒领域使用。

LED紫外线灯强度低，一般有效距离10cm内，通常被用于物表消毒。

脉冲紫外线强度较高，1m处辐照强度20000以上，有效距离5m以上，新技术，被用作空气、物表快速消毒。

紫外线照射是按辐照强度算剂量的，比如大肠杆菌致死剂量是3000，脉冲紫外线1m处每秒钟强度是20000，那就可以秒杀。再比如黑曲霉菌，致死剂量为130000，脉冲紫外线在距离细菌1m处需要照射秒以上才可以杀死。

紫外线辐照强度是随着距离变远而衰减的，基本在5m以外就没有辐照强度了，即使是有辐照强度，也会大大地衰减，小小的微生物病毒都杀不死，更何况我们强大的细胞组织。

当然还是那句话，剂量、剂量、剂量，一秒钟的辐照强度*照射时间=受到的伤害。一定不能长时间照射，长时间照射会破坏细胞组织，皮肤病变。就像菜刀一样，是我们人类的工具，切菜用的，千万不能用来切手指头。

1 污水消毒工艺的技术比较消毒方法可分为物理消毒法和化学消毒法。物理消毒法主要利用加热、冷冻、辐照等方法对微生物的遗传物质核酸进行破坏而达到消毒目的，工程中常用的物理消毒方法主要有紫外线消毒法等。化学消毒法是利用消毒剂的强氧化性来破坏微生物的结构而达到消毒的目的，工程中常用的化学消毒方法有液氯消毒、-30-二氧化氯消毒、臭氧消毒以及新型活性氧消毒( 如单过硫酸氢钾)等。 氯消毒氯与水反应时，一般产生“歧化反应”，生成次氯酸(HOCl) 和盐酸(HCl)。其反应式为：Cl2+H2O = HOCl+Cl-+H+氯的灭菌作用主要是次氯酸，因为它是体积很小的中性分子，能扩散到带有负电荷的细菌表面，具有较强的渗透力，能穿透细胞壁进入细菌内部。氯对细菌的作用是破坏其酶系统，导致细菌死亡。而氯对病毒的作用，主要是对核酸破坏的致死性作用。自从20 世纪初，氯化法就广泛地应用于水消毒工艺。目前，氯化法消毒仍是应用最广的化学消毒方法，其主要特点是：1)处理水量较大时，单位水体的处理费用较低。2)水体氯消毒后能长时间地保持一定数量的余氯，从而具有持续消毒能力。3)氯消毒历史较长，经验较多，是一种比较成熟的消毒方法。江心洲污水处理厂原先选择这样的消毒工艺肯定也是考虑到氯消毒的这些特点。但据研究发现氯消毒至今已知的消毒副产物已经有500 种以上，但是绝大多数的浓度只有微克/ 升(μg/ L) 级，且许多消毒副产物未作进一步的研究。在大量的消毒副产物中，目前集中研究的只有三卤甲烷、卤乙酸、卤乙腈、卤代酮、卤代醛、卤代酚等20 余种， 其中对于THMs 的致癌性已有共识，其它大部分具有一般毒性，部分具有致突性。THMs 等卤化有机物的产生主要是水体中的有机物与氯作用的结果，而城市生活污水中含有大量的有机物，经氯消毒后，会生成卤化有机物等消毒副产物，随污水进入地面水体，污染水源，并对鱼类等水生生物产生毒害作用。氯消毒的副产物已经引起了广泛的关注，我国新型颁布的水质指标中就明确增加对卤代产物的控制，新标准将在2012 年7 月1 号之前全部实施，因此，改变江心洲污水处理厂目前的氯消毒工艺势在必行。 二氧化氯消毒二氧化氯也是一种强氧化剂，其氧化能力是氯的25 倍，消毒能力仅次于臭氧，高于氯。试验表明，二氧化氯在控制THMs 的形成和减少总有机卤方面，与氯相比具有优越性，二氧化氯与水中的腐殖酸和富里酸等腐殖质都不会生成THMs，即使在饮水消毒过程中，投加少量的二氧化氯，也能有效地抑制THMs 的生成。二氧化氯是广谱型消毒剂，对水中的病原微生物包括：病毒、芽孢、真菌、致病菌及肉毒杆菌均有很高的灭活效果，有剩余消毒能力，二氧化氯对孢子和病毒的灭活作用均比氯有效，并且在高pH 值与含氨的水中灭菌效果不受影响。另外，二氧化氯去除水中的色度、嗅、味的能力也较强。制备二氧化氯的起始原料有氯酸钠和亚氯酸钠， 因亚氯酸钠不能贮存，必须现场制取及时使用，且亚氯酸钠价格昂贵，成本较高，所以现在一般用氯酸纳制备二氧化氯的比较多。为了全面了解二氧化氯工艺， 江心洲污水处理厂委托某环保公司专门设计了一整套的工程方案。工程方案中以二氧化氯发生器来制备二氧化氯，其反应式为：2NaClO3 + 4HCl = 2ClO2 + 2NaCl + Cl2 + 2H2O但在与该公司的技术沟通中，我们了解到不管是用亚氯酸钠还是氯酸钠制备二氧化氯，它们在消毒过程中都会产生消毒副产物，当反应不完全时，自由性氯同样会与有机物反应，有可能生成THMs，所以使用二氧化氯也要追加一定的安全管理成本。 臭氧消毒臭氧是强氧化剂，臭氧化和氯化一样，既起消毒的作用，也起氧化作用，但是臭氧的消毒能力和氧化性都比氯强，能氧化水中的有机物，并能杀死病毒、芽孢及细菌。臭氧都是在现场用空气或纯氧通过臭氧发生器制取，产率分别为1%-3% 和2%-6%。根据目前的研究可以发现：1)臭氧消毒反应迅速，杀菌效率高，同时能有效地去除水中残留有机物、色、嗅、味等，受pH 值、温度的影响很小。2)臭氧能够减少水中THMs 等卤代烷类消毒副产物的生成量。3)臭氧消毒可以降低水中总有机卤化物的浓度。由于臭氧消毒工艺目前在大型城市污水处理厂运用的较少，另外臭氧稳定性差容易分解为氧气，故不能瓶装贮存和运输，必须现场制备及时使用，设备投资大，电耗大，成本较高;运行管理比较复杂。所以江心洲污水处理厂在选择的替代消毒工艺中并没有考虑臭氧工艺。 紫外线消毒紫外线根据生物效应的不同，按照波长划分为A、B、C、D 四个波段，水处理领域的消毒主要采用的是C 波段紫外线。水的紫外线消毒，是一种光化学效应。研究表明，紫外线主要是通过对微生物(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生物致死从而达到消毒的目的。微生物的核酸分子吸收光谱的范围是240nm ～ 280 nm，对波长260nm 的紫外线有最大吸收，而低压紫外线消毒灯所产生的光波波长其中心辐射波长是 nm，正好与之相符合。 -31-紫外线消毒是一种物理方法，相比于化学方法， 它的优点也很多。它不向水中增加任何物质，没有副作用，不会产生消毒副产物，它的消毒速度快﹑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。然而，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，所以当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。尤其江心洲污水处理厂日处理为64 万吨， 如果其处理效果不理想的话，这么大量的出水势必会对接纳水体长江造成巨大的污染。另外，由于紫外线消毒采取的是明渠，而我厂为接触池，需要进行部分的土建改造。 活性氧消毒剂( 以单过硫酸氢钾为例)单过硫酸氢钾复合物溶于水后，经过循环链式反应，连续持久产生新生态氧「O」：HSO5- → HSO4- +「O」HSO4- + 2H2O → HSO5- + 2H+ + 2e复合物在水中释放出一定浓度的超氧自由基「ROOO」，反应活性大，氧化能力极强，可以使细胞中的单糖、多糖、蛋白质、DNA、RNA 等发生氧化， 遭受损伤与破坏。活性氧自由基在极低浓度时就能完全杀灭水中的原生动物、藻类、孢子细菌等策生物， 剩余的基因及微生物尸体均可被分解成H2O、CO2、O2 及无机盐类，没有药剂残留。单过硫酸氢钾复合物溶于水后具有如下的特点：(1)氧化能力强，杀灭效率高，不但能杀灭水中的各种微生物，还能杀灭原虫和藻类。(2)可直接氧化水中的腐植物及三卤甲烷前体物，因此反应不产生三卤甲烷(thm)、卤乙酸和其它有害物质。(3)能破坏水中的酚类、硫化物类、氰化物类、亚硝酸类及其它有害化合物，特别是对酚类控制效果好，不产生有厌氧气味的氯酚，提高了水质和除臭作用，同时能和水中有色、味的有机物反应，脱去其色和味，改善水的味道。(4)在水中通过链式反应，维持微量新生态[O] 氧和活性氧自由基[ROOO] 使其氧化能力稳定，作用持久，可以防止水中的再次污染。通过它的特点我们可以看出其消毒剂的消毒能力是强于液氯的，而同时又不产生消毒副产物，还有它的作用持久以及氧化能力的稳定又是紫外线工艺所不能及的。考虑采用此工艺设计变更，可以很好的利用现有的已经建成的管道、水泵等设备，另外，溶药罐也可以从一级加药处理的投资设备中调剂使用，不需要增加更多的投资。2 污水消毒工艺的经济比较通过对比以上这些工艺的特点，单过硫酸氢钾为代表的活性氧消毒工艺显示出了超出其它工艺的优点。但是否适合投入到污水处理的消毒中还需要看他们的实际投资及运行成本，所以，下面我们又对其投资运行的经济性做了比较。以江心洲污水处理厂64 万吨/ 日处理量为例， 设备投资按照10 年使用寿命周期计算。说明：从上表我们可以分析得出，紫外线消毒的投资成本最高，活性氧的投资成本最低;液氯的运行成本最低，活性氧的运行成本最高。3 结论(1)传统的化学消毒工艺消毒液氯和二氧化氯， 都比较容易产生副产物，安全管理成本较高。(2) 臭氧消毒工艺由于在大型污水处理厂使用的并不多， 而且它的投入成本较大，运营管理成本也很高。(3) 物理的方法紫外线消毒由于它对水质要求比较高，设备投资和运行维护费用也较高，以及后续的消毒效果差也没有显示出优势来。(4)新型的活性氧消毒剂在水处理过程中体现出了高效、安全等优势，同时操作简单，工艺也不复杂，适合大、中、小型污水处理厂。(5)江心洲污水处理厂针对目前的设备设施现状， 如果要完善液氯的所有设施及安全用具，其投资不会低于100 万元;如果通过设计变更，采用活性氧消毒工艺，需要增加36 万元的投资;采用二氧化氯消毒工艺;需要增加投资200 万元元;采用紫外线消毒工艺， 需要增加投资800~1000 万元。经综合技术经济分析比较，以及今后消毒运行的实际情况，我们最终建议了江心洲污水处理厂采用活性氧消毒工艺的变更。

细菌吸收紫外线UVC波段250-280nm短波紫外线，造成自身的DNA断裂无法分裂繁殖，从而起到杀菌效果。

为什么紫外线能杀细菌，其实紫外线对生物有帮助也有破坏，主要看紫外线的波段。紫外线分为四波段：UVA、UVB、UVC、UVD。UVB可以促进植物生长。UVA呢。不知道，我们用UVA固化UV胶水油墨，UVD深紫外。UVC自然光就是来自阳光，但是在地球母亲大气形成的时候UVC就再也没有机会光顾过了，UVC无法穿透臭氧层、穿透力很低，一般的玻璃都挡得住，加上大气的折射、散射等在地球表面就没有UVC了。现在臭氧层破坏的地方可能会接触到UVC。也许生物在形成演变到今天的过程中UVC紫外线没有参与进来，突然有一天人造紫外线出来了，比如WKM-1A这种UVC波段的紫外线光源，细胞、细菌就接受不了它，就怕它，无法适应就被团灭了。如果在UVC这种紫外线环境中几百万年可能生物会找到对抗它的办。

采用 WKM-1A   ： UVLED（UVC波段）杀菌效果更为显著，UV强度更高（UV强度是紫外线光功率的说法，光功率越高杀菌效果越好）