饮用水的紫外线消毒

提要 介绍了饮用水的紫外线消毒原理、消毒器的基本构造、技术特点与维护管理。
关键词 饮用水 紫外线 消毒

紫外线用于饮用水消毒，具有消毒快捷，不污染水质等优点。近年来在防止高位水箱二次污染中应用的较多，本文就其相关问题做一探讨。

1 紫外线消毒原理
水的紫外线消毒，是通过紫外线对水的照射进行的。紫外线按波长范围分为A、B、C三个波段和真空紫外线，A波段320nm～400nm，B波段275nm～320nm，C波段200nm～275nm，真空紫外线100nm～200nm。水消毒用的是C波段紫外线。光量子理论认为，光是物质运动的一种特殊形式，是一粒粒不连接的粒子流。每一粒波长253．7nm的紫外线光子具有4．9eV的能量。当紫外线照射到微生物时，便发生能量的传递和积累，积累结果造成微生物的灭活，从而达到消毒的目的。
生命科学揭示了核酸是一切生命体的基本物质和生命基础。微生物体受到紫外线照射，吸取了紫外线的能量，实质是核酸对紫外线能量的吸收。核酸分为核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)两大类，其共同点是由磷酸二脂键按嘌呤与嘧啶碱基配对的原则而连接起来的多核苷酸链。图1是DNA和RNA的紫外线吸收光谱图，吸收光谱的范围在240nm～280nm，对波长260nm的紫外线有最大吸收。紫外线一方面可使核酸突变、阻碍其复制、转录封锁及蛋白质的合成；另一方面，产生自由基可引起光电离，从而导致细胞的死亡。图2是国产30W低臭氧低压汞灯的光谱分析图。

图1 DNA和RNA的紫外线吸收光谱

图2 国产30W低压汞灯光谱分析图

通常，水消毒用的紫外线灯的中心辐射波长是253．7nm。显然，紫外线的杀菌效果取决于紫外线的辐射强度和照射时间的乘积，即辐照剂量。表1列出了微生物不同杀灭率需要的紫外线辐照剂量值，试验水样染菌1×10⁵cfu／L，水深2cm。

表1 微生物不同杀灭率需要的253．7nm
紫外线辐照剂量/μW／cm²

在饮用水紫外线消毒的实际应用中，考虑到消毒器的构造结构、水流分布、灯管使用过程中辐射强度的变化、进水水质、电源特性、环境条件，以及必要的安全系数，消毒器内最初的紫外线辐射强度和所能提供的辐照剂量应留有余量。

2 消毒器的结构与部件
饮用水紫外线消毒器按水流状态分为敞开重力式和封闭压力式。目前使用的以封闭压力式居多。
封闭式饮用水紫外线消毒器用金属圆筒把消毒灯管和被消毒的水封闭起来。筒体用不锈钢或铝制造，其内壁多做抛光处理，以提高对紫外线的反射能力，增强筒体内的紫外线辐射强度。有的消毒器还在筒内加装了导流板，改变水流的运动状态，避免水流死角。消毒器必须设有进水、出水和泄水管路，进水管上应设流量指示仪表，为简化消毒器的构造，也可以将泄水管和流量仪表安装在与消毒器相连的管路上。消毒器的醒目位置应设有灯管点燃指示、点燃计时指示或紫外线强度指示仪表。
紫外线灯管是饮用水紫外线消毒器的核心部件，作用是把电能转化为紫外线的光能。灯管内充有惰性气体和汞蒸气，低压紫外线灯管壳中的汞蒸气压力为0.8Pa。管壳用一种能有效吸收200 nm以下致臭氧紫外线辐射的石英玻璃制造。管壳掺杂的石英玻璃对200 nm以下紫外线有吸收能力，减少了紫外线灯管在使用过程中散发到空气中的臭氧量。臭氧对人有一定的危害，建议饮用水紫外线消毒器使用低臭氧紫外线灯，低臭氧紫外线灯的臭氧产量很低，小于1mg/h，正常点燃1h后，距灯管正中法线距离1 m处采样的臭氧浓度，用碘化钾法测定低于0．3mg／m³。单灯管的消毒器内设一只灯管，灯管位于筒体断面的中央。多灯管的消毒器中灯管的布置原则，是使筒体断面内各点具有大体相同的紫外线辐射强度。国产直管型石英紫外线低压汞消毒灯执行国家行业标准 YY/T 0160-94，表2列出了消毒灯的光电参数。

表2 消毒灯的光电参数

型号
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