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紫外線消毒模板技術在水處理領域的應用

2019-06-26 11:16:59??????點擊:

摘 要 主要介紹了紫外線消毒技術的原理及發展概況與紫外線技術在水處理領域的三大功效:即廣譜殺菌,有效殺滅賈第鞭毛蟲和隱抱子蟲,及高級氧化功能。這些功能分別解決了水處理領域的三大難題:消毒副產物問題,賈第鞭毛蟲和隱袍子蟲的抗氛性問題,及難降解有機物污染問題。然后針對紫外線技術在應用中存在的一些問題提出了解決方案,并展望了紫外線技術在未來的應用和發展趨勢。 

關鍵詞 紫外線消毒模板 廣譜殺菌 消毒副產物 消毒工藝 

一、概述 
紫外線是波長在100~380nm的電磁波,根據其波長及功能的不同,又分為四個波段,其中UV―C是具有有效殺菌效果的紫外線波段。紫外線消毒是一種基于現代光學、防疫學、生物學和物理化學的消毒技術,利用特殊設計的紫外發生裝置產生的UV―C照射流水(空氣或固體表面),當水(空氣或固體表面)中的各種細菌、病毒、寄生蟲、水藻以及其它病原體受到一定劑量的UV―C輻射后,其細胞中的DNA(脫氧核糖核酸)或RNA(核糖核酸)結構受到破壞,使其喪失復制和繁殖能力,因細菌、病毒的生命周期一般繃良短,不能繁殖的細菌、病毒就會迅速死亡,從而在不使用任何化學藥物的情況下達到消毒和凈化的目的。 
二、紫外線的功效 
紫外線消毒模板的作用很廣,在水處理領域的主要功能包括三個方面:即廣譜殺菌、有效殺滅賈第鞭毛蟲與隱抱子蟲,以及高級氧化功能。紫外線屬廣譜殺菌射線,在足夠的照射劑量下,能殺死一切微生物,包括細菌、結核菌、病毒、芽抱和真菌,并且殺菌速度快,大多數都是在15之內。另外,紫外線消毒技術對近些年發現的致病性病原微生物賈第鞭毛蟲和隱抱子蟲也具有良好的滅活效果。使用低壓汞燈和中壓汞燈均能有效地滅活隱孢子蟲,38J/m2的輻射劑量就能達到99.99%的殺滅率。紫外線還具有高級氧化功能。波長為185run的真空紫外線(V―UV)能產生臭氧,臭氧是一種強氧化劑,能破壞存在于空氣中或水中的微生物的細胞壁,使微生物立刻死亡。另外紫外線近年來被廣泛應用于光催化氧化和光化學氧化。 
三、水處理領域的三大技術難題 
隨著人們安全意識、環保意識的提高和水質標準的不斷嚴格,傳統的水處理技術(包括紫外線消毒模板)已經難以滿足新的水質要求,目前存在的技術難題主要有三個方面:一是廣泛應用的氯消毒所產生的消毒副產物問題;二是賈第鞭毛蟲和隱抱子蟲的抗氯性問題;三是水中的有機物特別是難降解有機污染物越來越多,常規的生物處理方法難以去除。 
研究表明,微生物去除鐵錳的機理主要是附著在濾料上的鐵錳氧化細菌在胞外酶的催化作用下將Fe2+和Mn2+氧化,形成絮狀沉淀被濾料截留得以去除。生物法除鐵錳較接觸氧化法具有許多優點,在生物濾層中,鐵錳可同時去除,不需要提供多級構筑物;對于鐵錳共存的地下水,通過一級曝氣、一級過濾就能達到同時去除地下水中鐵錳的目的。 
近年來,由于全球水資源緊缺,將陶瓷膜分離技術應用于廢水的處理和再利用顯得更加重要。從材料特點考慮,由于陶瓷膜可以在苛刻的條件下進行長期穩定的分離操作,這也決定了它在水處理領域應用的主要方向是廢水處理,特別是工業廢水的處理。目前陶瓷膜主要用于含油廢水、化工及石化廢水、印染廢水、生活污水及放射性廢水等的處理。 
世界各國對于飲用水的鐵、錳含量都進行了嚴格的限制。按中國和 WHO 的標準, 飲用水中鐵和錳的允許含量分別為 0.3mg/L 和 0.1mg/L,美國則對錳的含量限制為 0.05mg/L。不同工業的用水對鐵、錳含量也有特定的標準。 
四、紫外線技術在水處理領域的應用 
紫外線消毒模板雖然具有很多化學消毒無法比擬的優點,但也存在著一些制約其發展的因素,其中最突出的是紫外線無持續殺菌能力,另外紫外線消毒對水體要求高,技術本身存在的一些限制使紫外線技術在應用中面臨著諸多問題,如何有效地解決這些問題,是紫外線技術在水處理領域的推廣應用所面臨的巨大挑戰。 
1、采用組合消毒工藝實現持續殺菌 
紫外線消毒模板利用UV―C輻射破壞細菌和病毒的核酸物質,不會向水中增加任何化學物質,因此當處理水離開反應器之后,特別是對于遠距離傳輸的飲用水,在管 
網傳輸過程中一些被紫外線殺傷的微生物有可能會修復損傷的DNA分子,使細菌再生,也可能在沿途滋生新的細菌和病毒。因此,要維持持續的消毒效果,紫外線需要與其它消毒技術聯用。如紫外與氯胺的組合消毒工藝,即可以利用紫外線的廣譜殺菌能力和高效殺滅賈第鞭毛蟲和隱抱子蟲的能力,又可以利用氯胺消毒持久性最長和消毒副產物鏈很小的優勢,不失為一種值得推廣的多屏障消毒工藝。 
2、飲用水消毒的安全屏障 
我國新的飲用水法規已加強了對賈第鞭毛蟲和隱抱子蟲的監控。紫外線能高效殺滅賈第鞭毛蟲和隱抱子蟲,因此紫外消毒是飲用水水質的一道安全屏障,供水處理中應增加紫外消毒工序,保障飲用水安全性。 
3、高級氧化功能處理難降解有機污染物 
利用紫外線高級氧化功能而發展起來的光化學氧化和光催化氧化都是近年來新興的水處理技術。光化學氧化法是在光的作用下進行化學反應,采用臭氧或過氧化氫作為氧化劑,在紫外線的照射下使污染物氧化分解,從而達到水中污染物質的高效降解。 
紫外設備用于醫院、診所的空氣消毒已有幾十年的歷史。隨著人們生活質量的提高,在不久的將來,工廠、辦公室和家庭也會開始使用紫外空氣消毒設備。特別是空調系統的送風和排風管道中,時間長了很容易滋生細菌,進行空氣消毒也是非常必要的。 
五、紫外線技術的應用趨勢 
隨著水質標準的不斷嚴格和人們安全意識的提高,紫外線消毒模板在以下領域將有著更加廣闊的應用前景:污水消毒;高級氧化;泳池等工、商業工藝用水的氧化及消毒處理,油田回注水、醫院廢水等特殊領域的消毒處理;飲用水消毒;消除臭氧;消除余氯;表面消毒;空氣消毒;其它工業領域,包括食品業、飲料業、制藥業、化妝品業、制造業、高技術產業等。 
總之,uv―C殺菌效率高,紫外消毒技術對提高供水安全性、改善水環境質量、保障人體健康等方面都具有十分重要的意義。未來在水處理、工業應用、液體和空氣消毒領域都將具有非常廣闊的應用前景。 

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