紫外線(xiàn)殺菌消毒原理

紫外線(xiàn)殺菌消毒原理

紫外線(xiàn)殺菌消毒原理

　　是利用適當波長(cháng)的紫外線(xiàn)能夠破壞微生物機體細胞中的DNA(脫氧核糖核酸)或RNA(核糖核酸)的分子結構，造成生長(cháng)性細胞死亡和(或)再生性細胞死亡，達到殺菌消毒的效果?！　〗?jīng)試驗，紫外線(xiàn)殺菌的有效波長(cháng)范圍可分為四個(gè)不同的波段：UVA（400～315nm）、UVB（315～280nm）、UVC（280～200nm）和真空紫外線(xiàn)（200～100nm）。其中能透過(guò)臭氧保護層和云層到達地球表面的只有UVA和UVB部分。就殺菌速度而言，UVC處于微生物吸收峰范圍之內，可在1s之內通過(guò)破壞微生物的DNA結構殺死病毒和細菌，而UVA和UVB由于處于微生物吸收峰范圍之外，殺菌速度很慢，往往需要數小時(shí)才能起到殺菌作用，在實(shí)際工程的數秒鐘水力停留（照射）時(shí)間內，該部分實(shí)際上屬于無(wú)效紫外部分。真空紫外光穿透能力極弱，燈管和套管需要采用*透光率的石英，一般用半導體行業(yè)降解水中的TOC，不用于殺菌消毒。因此，給排水工程中所說(shuō)的紫外光消毒實(shí)際上就是指UVC消毒?！　∽贤夤庀炯夹g(shù)是基于現代防疫學(xué)、醫學(xué)和光動(dòng)力學(xué)的基礎上，利用特殊設計的率、高強度和長(cháng)壽命的UVC波段紫外光照射流水，將水中各種細菌、病毒、寄生蟲(chóng)、水藻以及其他病原體直接殺死，達到消毒的目的。

殺毒機制

　　研究表明，紫外線(xiàn)主要是通過(guò)對微生物(細菌、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，從而達到消毒的目的。紫外線(xiàn)對核酸的作用可導致鍵和鏈的斷裂、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制，這種紫外線(xiàn)損傷也是致死性損傷。

評價(jià)

　　紫外線(xiàn)消毒是一種物理方法，它不向水中增加任何物質(zhì)，沒(méi)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(jiàn)的聯(lián)合工藝有UV+H2O2、UV+H2O2+O3、UV+TiO2，這樣，消毒效果會(huì )更好。

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紫外線(xiàn)殺菌燈

分類(lèi)

　　目前能夠輸出足夠的UVC強度用于工程消毒的只有人工汞（合金）燈光源。紫外線(xiàn)殺菌燈燈管是由石英玻璃制成，汞燈根據點(diǎn)亮后的燈管內汞蒸氣壓的不同和紫外線(xiàn)輸出強度的不同，分為三種：低壓低強度汞燈、中壓高強度汞燈和低壓高強度汞燈。

殺菌效果

　　殺菌效果是由微生物所接受的照射劑量決定的，同時(shí)，也受到紫外線(xiàn)的輸出能量，與燈的類(lèi)型，光強和使用時(shí)間有關(guān)，隨著(zhù)燈的老化，它將喪失30%-50%的強度。紫外照射劑量是指達到一定的細菌滅活率時(shí)，需要特定波長(cháng)紫外線(xiàn)的量：照射劑量（J／m2）＝照射時(shí)間（s）×UVC強度（W／m2）照射劑量越大，消毒效率越高，由于設備尺寸要求，一般照射時(shí)間只有幾秒，因此，燈管的UVC輸出強度就成了衡量紫外光onclick="g('消毒設備');">消毒設備性能zui主要的參數。在城市污水消毒中，一般平均照射劑量在300 J／m2以上。低于此值，有可能出現光復活現象，即病菌不能被*殺死，當從渠道中流出接受可見(jiàn)光照射后，重新復活，降低了殺菌效果。殺菌效率要求越高，所需的照射劑量越大。影響微生物接受到足夠紫外光照射劑量的主要因素是透光率（254 nm處），當UVC輸出強度和照射時(shí)間一定時(shí)，透光率的變化將造成微生物實(shí)際接受劑量的變化。

優(yōu)點(diǎn)

　　大多數紫外線(xiàn)裝置利用傳統的低壓紫外燈技術(shù)，也有一些大型水廠(chǎng)采用低壓高強度紫外燈系統和中壓高強度紫外燈系統，由于產(chǎn)生高強度的紫外線(xiàn)可能使燈管數量減少90%以上，從而縮小了占地面積，節約了安裝和維修費用，并且使紫外線(xiàn)消毒法對水質(zhì)較差的出水也適用。

研究使用現狀

　　目前國內研究、生產(chǎn)和應用污水紫外線(xiàn)消毒器還很少。天津大學(xué)的顧平等人以天津紀莊子污水處理廠(chǎng)的深度處理出水為研究對象，進(jìn)行了靜態(tài)和動(dòng)態(tài)試驗，確定了紫外線(xiàn)劑量與細菌存活率之間的關(guān)系，并設計出能產(chǎn)生紊流的紫外線(xiàn)消毒器，多元水環(huán)保技術(shù)產(chǎn)業(yè)(中國)有限公司研制生產(chǎn)的封閉式消毒器可處理100～500m3/h水量，并且在onclick="g('游泳池');">游泳池的循環(huán)水消毒中已有應用，模塊化敞開(kāi)式消毒器可根據用戶(hù)需求具體設計安裝。煙臺市套子灣污水廠(chǎng)的深度處理采用了敞開(kāi)式紫外線(xiàn)消毒工藝，可向城市提供4×104m3/d的工業(yè)回用水，目前運行狀況良好。

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紫外線(xiàn)消毒適用范圍：

2.3.1 適用范圍：

　　用于室內空氣、物體表面和水及其它液體的消毒。

2.3.2 紫外線(xiàn)消毒燈和紫外線(xiàn)消毒器

　　2.3.2.1 消毒使用的紫外線(xiàn)是C波紫外線(xiàn)，其波長(cháng)范圍是200-275nrn，殺菌作用zui強的波段是250-270nrn，消毒用的紫外線(xiàn)光源必須能夠產(chǎn)生輻照值達到國家標準的殺菌紫外線(xiàn)燈?！　?.3.2.2 制備紫外線(xiàn)消毒燈，應采用等級品的石英玻璃管，以期得到滿(mǎn)意的紫外線(xiàn)輻照強度?！　?.3.2.3 紫外線(xiàn)消毒燈可以配用對紫外線(xiàn)反射系數高的材料(如拋光鋁板)制成的反射罩?！　?.3.2.4 要求用于消毒的紫外線(xiàn)燈在電壓為220V、環(huán)境相對濕度為60%、溫度為20℃時(shí)，輻射的253.7nm紫外線(xiàn)強度不得低于7ouW/cm2(普通30W直管紫外線(xiàn)燈在距燈管1米處測定，特殊紫外線(xiàn)燈在使用距離處測定，使用的紫外線(xiàn)測強儀必須經(jīng)過(guò)標定。)　　2.3.2.5 紫外線(xiàn)燈使用過(guò)程中其輻照強度逐漸降低，故應經(jīng)常測定消毒紫外線(xiàn)的強度，一旦降到要求的強度以下時(shí)；應及時(shí)更換?！　?.3.2.6 紫外線(xiàn)消毒燈的使用壽命，即由新燈的強度降低到70Uw/cm2的時(shí)間(功率≥　　30w)的燈，或降低到原來(lái)新燈強度的70%(功率<30w＝的時(shí)間，應不低于1000h?！　?.3.2.7 目前我國使用的紫外線(xiàn)消毒燈有下述幾種　　(1) 普通直管熱陰極低壓汞紫外線(xiàn)消毒燈：燈管采用石英玻璃或其它對紫外線(xiàn)透過(guò)率高的玻璃制成，功率為40W、30W、20W、15w等。要求出廠(chǎng)新燈輻射253.7nrn紫外線(xiàn)的強度(在距離1米處測定，不加反光罩)為：功率>30W燈，≥90Uw/cm；功率>20w燈，≥60Uw/cm2 ；功率150燈，≥20Uw/cm2?！　∮捎谶@種燈在輻射253.7nrn紫外線(xiàn)的同時(shí)，也輻射一部分184.9nm紫外線(xiàn)。故可產(chǎn)生臭氧?！　?2)高強度紫外線(xiàn)消毒燈：要求輻射253.7nrn紫外線(xiàn)的強度(在距離1米處測定)為：功率30W燈，>180uW/CM2；11w燈，>30 uW/CM2。(3)低臭氧紫外線(xiàn)消毒燈：也是熱陰極低壓汞燈，可為直管型或H型；由于采用了特殊工藝和燈管材料，故臭氧產(chǎn)量很低，要求臭氧產(chǎn)量<1mg/h?！　?4)高臭氧紫外線(xiàn)消毒燈：由于采取了特殊工藝，這種燈產(chǎn)生較大比例的波長(cháng)184.9nrn的紫外線(xiàn)，故臭氧產(chǎn)量較大?！　?.3.2.8 紫外線(xiàn)消毒器　　(1)紫外線(xiàn)空氣消毒器：采用低臭氧紫外線(xiàn)殺菌燈制造，可用于有人條件下的室內空氣消毒?！　?2)紫外線(xiàn)表面消毒器：采用低臭氧高強度紫外線(xiàn)殺菌燈制造，以使其能在瞬間達到滿(mǎn)意的消毒效果?！　?3)紫外線(xiàn)消毒箱：采用高臭氧高強度紫外線(xiàn)殺菌燈制造，一方面利用紫外線(xiàn)和臭氧的協(xié)同殺菌作用，另一方面利用臭氧對紫外線(xiàn)照射不到的部位進(jìn)行消毒。

2.3.3 適用范圍及條件

　　2.3.3.1 紫外線(xiàn)可以殺滅各種微生物，包括細菌繁殖體、芽胞、分支桿菌、病毒、真菌、立克次體和支原體等，凡被上述微生物污染的表面，水和空氣均可采用紫外線(xiàn)消毒?！　?.3.3.2 紫外線(xiàn)輻照能量低，穿透力弱，僅能殺滅直接照射到的微生物，因此消毒時(shí)必須使消毒部位充分暴露于紫外線(xiàn)下?！　?.3.3.3 用紫外線(xiàn)消毒紙張、織物等粗糙表面時(shí)，要適當延長(cháng)照射時(shí)間，且兩面均應受到照射?！　?.3.3.4 紫外線(xiàn)消毒的zui適宜溫度范圍是20-40℃，溫度過(guò)高過(guò)低均會(huì )影響消毒效果，可適當延長(cháng)消毒時(shí)間，用于空氣消毒時(shí)，消毒環(huán)境的相對濕度低于80%為好，否則應適當延長(cháng)照射時(shí)間?！　?.3.3.5 用紫外線(xiàn)殺滅被有機物保護的微生物時(shí)，應加大照射劑量?？諝夂退械膽腋×Ｗ右部捎绊懴拘Ч?。

2.3.4 使用方法

　　2.3.4.1 對物品表面的消毒　　(1)照射方式：使用便攜式紫外線(xiàn)消毒器近距離移動(dòng)照射，也可采取紫外燈懸吊式照射。對小件物品可放紫外線(xiàn)消毒箱內照射?！　?2)照射劑量和時(shí)間：不同種類(lèi)的微生物對紫外線(xiàn)的敏感性不同，用紫外線(xiàn)消毒時(shí)必須使用照射劑量達到殺滅目標微生物所需的照射劑量?！　缫话慵毦敝丑w時(shí)，應使照射劑量達到 10000 uW.s/CM2；殺滅細菌芽胞時(shí)應達到100000 uW.s/CM2；病毒對紫外線(xiàn)的抵抗力介于細菌繁殖體和芽胞之間；真菌抱子的抵抗力比細菌芽胞更強，有時(shí)需要照射到以對600000 uW.s/CM2；在消毒的目標微生物不詳時(shí)，照射劑量不應低于100000 uW.s/CM2?！　≥椪談┝渴撬米贤饩€(xiàn)燈在照射物品表面處的輻照強度和照射時(shí)間的乘積。因此，根據紫外線(xiàn)光源的輻照強度，可以計算出需要照射的時(shí)間。例如，用輻照強度為70 uW/CM2的紫外線(xiàn)表面消毒器近距離照射物品表面；選擇的輻照劑量是100000 uW.s/CM2；則需照射的時(shí)間是：　　100000 uW.s/CM2 ÷70 uW/CM2＝24分鐘?！　?.3.4.2 對室內空氣的消毒　　(1)間接照射法：高強度紫外線(xiàn)空氣消毒器，不僅消毒效果可靠，而且可在室內有人活動(dòng)時(shí)使用，一般開(kāi)機消毒30min即可達到消毒合格c　　(2)直接照射法：在室內無(wú)人條件下，可采取紫外線(xiàn)燈懸吊式或移動(dòng)式直接照射?！　〔捎檬覂葢业跏阶贤饩€(xiàn)消毒時(shí)，室內安裝紫外線(xiàn)消毒燈(30W紫外線(xiàn)燈，在1.0米處的強度>70 uW/cm2)的數量為平均每立方米不少于1.5W照射時(shí)間不少于30min?！　?.3.4.3 對水和其他液體的消毒，可采用水內照射或水外照射，采用水內照射法時(shí)，紫外光源應裝有石英玻璃保護罩，無(wú)論采取何種方法，水層厚度均應小于2cm，根據紫外光源的強度確定水流速度。消毒后水必須達到國家規定標準。

注意事項

　　(1)在使用過(guò)程中，應保持紫外線(xiàn)燈表面的清潔，一般每?jì)芍苡镁凭耷虿潦靡淮?，發(fā)現燈管表面有灰塵、油污時(shí)，應隨時(shí)擦拭?！　?2)用紫外線(xiàn)燈消毒室內空氣時(shí)。房間內應保持清潔于燥，減少塵埃和水霧，溫度低于20℃或高于40℃，相對濕度大于60%時(shí)應適當延長(cháng)照射時(shí)間?！　?3)用紫外線(xiàn)消毒物品表面時(shí)，應使照射表面受到紫外線(xiàn)的直接照射，且應達到足夠的照射劑量一　　(4)不得使紫外線(xiàn)光源照射到人，以免引起損傷。

　　(5)紫外線(xiàn)強度計至少一年標定一次。