小型紫外線消毒設(shè)備
紫外線殺菌消毒是利用適當(dāng)波長的紫外線能夠破壞微生物機(jī)體細(xì)胞中的DNA(脫氧核糖核酸)或RNA(核糖核酸)的分子結(jié)構(gòu),造成生長性細(xì)胞死亡和(或)再生性細(xì)胞死亡,達(dá)到殺菌消毒的效果。紫外線消毒技術(shù)是基于現(xiàn)代防疫學(xué)、醫(yī)學(xué)和光動力學(xué)的基礎(chǔ)上,利用特殊設(shè)計(jì)的高效率、高強(qiáng)度和長壽命的UVC波段紫外光照射流水,將水中各種細(xì)菌、病毒、寄生蟲、水藻以及其他病原體直接殺死。
殺毒機(jī)制
研究表明,紫外線主要是通過對微生物(細(xì)菌、病毒、芽孢等病原體) 的輻射損傷和破壞核酸的功能使微生物致死,從而達(dá)到消毒的目的。紫外線對核酸的作用可導(dǎo)致鍵和鏈的斷裂、股間交聯(lián)和形成光化產(chǎn)物等,從而改變了DNA的生物活性,使微生物自身不能復(fù)制,這種紫外線損傷也是致死性損傷。
優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)
通常紫外線消毒可用于氯氣和次氯酸鹽供應(yīng)困難的地區(qū)和水處理后對氯的消毒副產(chǎn)物有嚴(yán)格限制的場合。一般認(rèn)為當(dāng)水溫較低時(shí)用紫外線消毒比較經(jīng)濟(jì)。
紫外線消毒的優(yōu)點(diǎn)如下:
不在水中引進(jìn)雜質(zhì),水的物化性質(zhì)基本不變;
水的化學(xué)組成(如氯含量)和溫度變化一般不會影響消毒效果;
不另增加水中的嗅、味,不產(chǎn)生諸如三鹵甲烷等類的消毒副產(chǎn)物;
殺菌范圍廣而迅速,處理時(shí)間短,在一定的輻射強(qiáng)度下一般病原微生物僅需十幾秒即可殺滅,能殺滅一些氯消毒法無法滅活的病菌,還能在一定程度上控制一些較高等的水生生物如藻類和紅蟲等;
過度處理一般不會產(chǎn)生水質(zhì)問題;
一體化的設(shè)備構(gòu)造簡單,容易安裝,小巧輕便,水頭損失很小,占地少;
容易操作和管理,容易實(shí)現(xiàn)自動化,設(shè)計(jì)良好的系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行維護(hù)工作量很少;
運(yùn)行管理比較安全,基本沒有使用、運(yùn)輸和儲存其他化學(xué)品可能帶來的劇毒、易燃、爆炸和腐蝕性的安全隱患;
消毒系統(tǒng)除了必須運(yùn)行的水泵以外,沒有其他噪音源。
缺點(diǎn)
孢子、孢囊和病毒比自養(yǎng)型細(xì)菌耐受性高;
水必須進(jìn)行前處理,因?yàn)樽贤饩€會被水中的許多物質(zhì)吸收,如酚類、芳香化合物等有機(jī)物、某些生物、無機(jī)物和濁度;
沒有持續(xù)消毒能力,并且可能存在微生物的光復(fù)活問題,最好用在處理水能立即使用的場合、管路沒有二次污染和原水生物穩(wěn)定性較好的情況(一般要求有機(jī)物含量低于10μg/L);
不易做到在整個(gè)處理空間內(nèi)輻射均勻,有照射的陰影區(qū);
沒有容易檢測的殘余性質(zhì),處理效果不易迅速確定,難以監(jiān)測處理強(qiáng)度;
較短波長的紫外線(低于200nm)照射可能會使硝酸鹽轉(zhuǎn)變成亞硝酸鹽,為了避免該問題應(yīng)采用特殊的燈管材料吸收上述范圍的波長。
評價(jià)
紫外線消毒是一種物理方法,它不向水中增加任何物質(zhì),沒有副作用,這是它優(yōu)于氯化消毒的地方,它通常與其它物質(zhì)聯(lián)合使用,常見的聯(lián)合工藝有UV+H2O2、UV+H2O2+O3、UV+TiO2,這樣,消毒效果會更好。
經(jīng)濟(jì)性
紫外線系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)學(xué)決定于以下因素:設(shè)備造價(jià)和壽命;電效率;運(yùn)行中殺菌效果的降低程度;電費(fèi)等。對于紫外線消毒系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)分析尚未做出定論,有很多結(jié)論不同的分析報(bào)道,有觀點(diǎn)認(rèn)為紫外線殺菌裝置電耗大,設(shè)備維護(hù)費(fèi)和造價(jià)較高。對于大系統(tǒng),設(shè)備投資比臭氧系統(tǒng)高,運(yùn)行費(fèi)用與臭氧相仿;但對于純凈水制造的小型系統(tǒng)投資較臭氧裝置為低。也有觀點(diǎn)認(rèn)為對于數(shù)千噸/日以上的處理規(guī)模,紫外線消毒系統(tǒng)的投資和運(yùn)行成本很具優(yōu)勢,要比加氯和臭氧消毒的花費(fèi)都低得多。例如有分析資料報(bào)道,在建造人口數(shù)為10~25000范圍的小型飲用水處理廠時(shí),紫外線、二氧化氯和臭氧消毒費(fèi)用的近似比例為1:4:(8~9),對于人口數(shù)大于500000的社會團(tuán)體,費(fèi)用比約為1:2.5:2.5。
這些費(fèi)用的估計(jì)中沒有包括采用非紫外線消毒工藝時(shí)可能附加的去除消毒副產(chǎn)物和隱孢子蟲孢囊的費(fèi)用。另外還有分析數(shù)據(jù)顯示紫外線消毒的投資和運(yùn)行成本均低于氯消毒,消毒成本約為氯的一半,但其差別隨著水處理規(guī)模的擴(kuò)大而縮小。
在法國和前蘇聯(lián),紫外線消毒局限于小型設(shè)備,所建立的大型設(shè)備是將紫外線燈串聯(lián)安裝在濾后水的總管內(nèi)。在美國紫外線消毒也限于小設(shè)備和泳池,并常與其他消毒劑聯(lián)用。但在實(shí)際應(yīng)用中報(bào)道采用紫外線消毒的飲用水廠的規(guī)模已有超過150萬噸/日。
目前我國的紫外線消毒一般用于少量水處理,在純水制備系統(tǒng)應(yīng)用較多。