紫外線(xiàn)殺菌燈實(shí)際上是屬于一種低壓汞燈。低壓汞燈是利用較低壓汞蒸汽（<10-2Pa）被激化而發(fā)出紫外光，其發(fā)光譜線(xiàn)主要有兩條：一條是253.7nm波長(zhǎng)；另一條是185nm波長(zhǎng)，這兩條都是肉眼看不見(jiàn)的紫外線(xiàn)。
工作原理
殺菌燈不需要轉(zhuǎn)化為可見(jiàn)光，250nm-260m波長(zhǎng)能起到很好的殺菌作用，此波長(zhǎng)區(qū)間能破壞其染色體，起到光化作用。
能夠輸出足夠的UVC強(qiáng)度用于工程消毒的只有人工汞（合金）燈光源。紫外線(xiàn)殺菌燈燈管是由高純二氧化硅制成，汞燈根據(jù)點(diǎn)亮后的燈管內(nèi)汞蒸氣壓的不同和紫外線(xiàn)輸出強(qiáng)度的不同，分為三種：低壓低強(qiáng)度汞燈、中壓高強(qiáng)度汞燈和低壓高強(qiáng)度汞燈。殺菌效果是由中國(guó)科學(xué)院微生物研究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(qiáng)和使用時(shí)間有關(guān)，燈管的老化將使燈失去30%~50%的發(fā)光強(qiáng)度，老化時(shí)短波段衰減最快。紫外照射劑量是指達(dá)到一定的細(xì)菌滅活率時(shí)，需要特定波長(zhǎng)紫外線(xiàn)的量：照射劑量（J/m2）=照射時(shí)間（s）×UVC強(qiáng)度（W/m2）照射劑量越大，消毒效率越高，由于設(shè)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(qiáng)度就成了衡量紫外光消毒設(shè)備性能最主要的參數(shù)。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(xiàn)光復(fù)活現(xiàn)象，光復(fù)活作用主要是通過(guò)光裂解酶在特定波長(zhǎng)的光作用下來(lái)實(shí)現(xiàn)的，反應(yīng)過(guò)程遵循酶催化動(dòng)力學(xué)原理，即病菌不能被徹底殺死，當(dāng)從渠道中流出接受可見(jiàn)光照射后，重新復(fù)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。紫外線(xiàn)對(duì)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，從而改變了脫氧核糖核酸的生物活性，使微生物自身不能復(fù)制，這種紫外線(xiàn)損傷也是致死性損傷。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(dāng)UVC輸出強(qiáng)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。
大多數(shù)紫外線(xiàn)裝置利用傳統(tǒng)的低壓紫外燈技術(shù)，也有一些大型水廠采用低壓高強(qiáng)度紫外燈系統(tǒng)和中壓高強(qiáng)度紫外燈系統(tǒng)，由于產(chǎn)生高強(qiáng)度的紫外線(xiàn)可能使燈管數(shù)量減少90%以上，從而縮小了占地面積，節(jié)約了安裝和維修費(fèi)用，并且使紫外線(xiàn)消毒法對(duì)水質(zhì)較差的出水也適用。
使用事宜
由于紫外線(xiàn)能夠穿透細(xì)胞使其死亡，因此用紫外線(xiàn)消毒時(shí)要注意不能直接照射到人的皮膚，尤其是人的眼睛，紫外線(xiàn)殺菌燈點(diǎn)亮?xí)r不要直視燈管，由于短波紫外線(xiàn)不透過(guò)普通玻璃，戴眼鏡可避免眼睛受傷害。如果不小心眼受傷，一般情況也無(wú)關(guān)大礙，就象被太陽(yáng)光灼傷一樣，嚴(yán)重的可滴眼藥水或人乳，幫助復(fù)原。在有人的場(chǎng)合，不要使用有臭氧燈管，臭氧濃度高時(shí)能使人中毒。
適用范圍
紫外線(xiàn)消毒殺菌用途很廣，醫(yī)院、學(xué)校、托兒所、電影院、公交車(chē)、辦公室、家庭等，它能凈化空氣，消除霉味，此外還能產(chǎn)生一定量的負(fù)氧離子，經(jīng)紫外線(xiàn)消毒的房間，空氣特別清新。在公共場(chǎng)合，經(jīng)紫外線(xiàn)消毒，可避免一些病菌經(jīng)空氣傳播或經(jīng)物體表面?zhèn)鞑ァ?/p>
隨著市場(chǎng)的變化，客戶(hù)對(duì)產(chǎn)品的要求不斷提高，現(xiàn)各紫外線(xiàn)燈管廠家都在發(fā)展長(zhǎng)壽命燈管，如冷陰極系列，外徑為4、5、6、10、12mm的紫外線(xiàn)燈管。
滅菌方法
細(xì)菌中的脫氧核糖核酸(DNA)、核糖核酸（RNA）和核蛋白的吸收紫外線(xiàn)的最強(qiáng)峰在254～257nm。
細(xì)菌吸收紫外線(xiàn)后，引起DNA鏈斷裂，造成核酸和蛋白的交聯(lián)破裂，殺滅核酸的生物活性，致細(xì)菌死亡。
優(yōu)點(diǎn)：快速
紫外線(xiàn)對(duì)常見(jiàn)細(xì)菌病毒的殺菌效率（輻射強(qiáng)度：30000μW/cm2）
紫外線(xiàn)殺菌消毒原理
是利用適當(dāng)波長(zhǎng)的紫外線(xiàn)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(zhǎng)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。經(jīng)試驗(yàn)，紫外線(xiàn)殺菌的有效波長(zhǎng)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(hù)層和云層到達(dá)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(nèi)，可在1s之內(nèi)通過(guò)破壞微生物的DNA結(jié)構(gòu)殺死病毒和細(xì)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(shù)小時(shí)才能起到殺菌作用，在實(shí)際工程的數(shù)秒鐘水力停留（照射）時(shí)間內(nèi)，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極高透光率的石英，一般用半導(dǎo)體行業(yè)降解水中的TOC，不用于殺菌消毒。因此，排水管工程中所說(shuō)的紫外光消毒實(shí)際上就是指UVC消毒。紫外光消毒技術(shù)是基于現(xiàn)代防疫學(xué)、醫(yī)學(xué)和光動(dòng)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(zhǎng)壽命的UVC波段紫外光照射流水，將水中各種細(xì)菌、病毒、寄生昆蟲(chóng)、藻類(lèi)以及其他病原體直接殺死，達(dá)到消毒的目的。
研究表明，紫外線(xiàn)主要是通過(guò)對(duì)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(xiàn)對(duì)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，從而改變了脫氧核糖核酸的生物活性，使微生物自身不能復(fù)制，這種紫外線(xiàn)損傷也是致死性損傷。
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+過(guò)氧化氫、UV+H2O2+臭氧、UV+TiO2，這樣，消毒效果會(huì)更好。
注意事項(xiàng)
（1）一些國(guó)產(chǎn)不合格的紫外線(xiàn)燈不能提供剩余的消毒能力，當(dāng)處理水離開(kāi)反應(yīng)器之后，一些被紫外線(xiàn)殺傷的微生物在光復(fù)活機(jī)制下會(huì)修復(fù)損傷的脫氧核糖核酸分子，使細(xì)菌再生。因此，要進(jìn)一步研究光復(fù)活的原理和條件，確定避免光復(fù)活發(fā)生的最小紫外線(xiàn)照射強(qiáng)度、時(shí)間或劑量。
（2）石英套管外壁的清洗工作是運(yùn)行和維修的關(guān)鍵。當(dāng)污水流經(jīng)紫外線(xiàn)消毒器時(shí)，其中有許多無(wú)機(jī)化合物雜質(zhì)會(huì)沉淀、粘附在套管外壁上。尤其當(dāng)污水中有機(jī)化合物含量較高時(shí)更容易形成污垢膜，而且微生物容易生長(zhǎng)形成生物膜，這些都會(huì)抑制紫外線(xiàn)的透射，影響消毒效果。因此，必須根據(jù)不同的水質(zhì)采用合理的防結(jié)垢措施和清洗裝置，開(kāi)發(fā)研制具有自動(dòng)清洗功能的紫外線(xiàn)消毒器。
（3）國(guó)產(chǎn)紫外燈執(zhí)行直管型石英紫外線(xiàn)低壓汞消毒燈的國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，燈的最大功率為4W，且有效壽命一般為1000～3000h，而進(jìn)口低壓燈管的有效運(yùn)行時(shí)間可達(dá)8000～12000h，中壓燈管也可達(dá)5000～6000h。相比之下，使用國(guó)產(chǎn)燈管會(huì)增加維修費(fèi)用，因此，研制生產(chǎn)壽命長(zhǎng)的紫外燈或直接引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的紫外燈生產(chǎn)技術(shù)是亟待解決的問(wèn)題。
（4）在我國(guó)污水廠紫外消毒系統(tǒng)招標(biāo)中，有些污水廠由于大量工業(yè)污水的導(dǎo)入，使得排放的污水色度加深，但招標(biāo)文件中的污水紫外透射率參數(shù)仍采用國(guó)外提供的數(shù)值，造成與國(guó)內(nèi)污水實(shí)際情況差別很大，為將來(lái)紫外設(shè)備的運(yùn)行達(dá)到消毒要求，留下了難以克服的障礙。
安裝及檢測(cè)
紫外線(xiàn)殺菌消毒燈管對(duì)紫外線(xiàn)的計(jì)量要使用測(cè)量紫外線(xiàn)的專(zhuān)用儀器---紫外輻照度計(jì)，測(cè)試時(shí)紫外燈水平放置，將紫外輻照度計(jì)的探測(cè)器放在距燈管中心下方垂直距離一米處，同時(shí)屏蔽雜散光。紫外殺菌燈需要先打開(kāi)一段時(shí)間，待其光源穩(wěn)定后測(cè)量的數(shù)據(jù)更具參考性。
一般紫外輻照計(jì)都是由測(cè)量顯示器和探測(cè)器(即探頭)兩部分組成，考慮到測(cè)量時(shí)探測(cè)器需要放置在光源的垂直下面1m處，新款的LS126C紫外輻照計(jì)的探頭里面放置了小塊的強(qiáng)性四氧化三鐵，方便測(cè)量過(guò)程中探測(cè)器的固定，只要在對(duì)應(yīng)位置放置磁鐵能吸住的金屬物品，便可牢固的固定探測(cè)器，接下來(lái)就能方便測(cè)試了。
紫外線(xiàn)殺菌燈發(fā)出的紫外光是一種不可見(jiàn)光，尤其在波長(zhǎng)為253.7nm時(shí)紫外線(xiàn)的殺菌作用最強(qiáng)，這是因?yàn)?a href="/hebeideji/7182145673905618956.html">細(xì)胞對(duì)光波的吸收譜線(xiàn)有一個(gè)規(guī)律，在230-280nm的紫外線(xiàn)有最大的吸收，被吸收的紫外線(xiàn)實(shí)際上作用于細(xì)胞遺傳物質(zhì)即脫氧核糖核酸，它起到一種光化作用。
使用殺菌燈時(shí)注意的人身安全：由于紫外線(xiàn)會(huì)殺死細(xì)胞，因此紫外線(xiàn)消毒時(shí)要注意不能直接照射到人的皮膚避免受傷害。
紫外線(xiàn)殺菌器需帶有時(shí)間累計(jì)提示功能和強(qiáng)度報(bào)警功能，以便提醒使用者及時(shí)更換紫外燈管。
處理效果
紫外線(xiàn)在水處理中的應(yīng)用已經(jīng)有幾十年的歷史。但是由于其技術(shù)復(fù)雜，成本昂貴，使其應(yīng)用受到限制。但是如今國(guó)外的紫外線(xiàn)技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，取締了傳統(tǒng)的氯化消毒，而且價(jià)格低于傳統(tǒng)氯化消毒。本世紀(jì)七十年代，由于水污染的加劇和公眾健康意識(shí)的提高，迫使人們?cè)趥鹘y(tǒng)水處理工藝的基礎(chǔ)上采用新的手段，保證供水水質(zhì)符合更加安全的飲用水標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過(guò)近二十年的研究和實(shí)踐，以紫外線(xiàn)為主組成的復(fù)合應(yīng)用技術(shù)，以其良好的處理效果成為給水深度凈化技術(shù)的首選。
（1）紫外光用于城市污水二級(jí)處理出水的消毒可以滿(mǎn)足目前國(guó)內(nèi)景觀及綠化用水要求。
（2）該技術(shù)具有無(wú)二次污染的特點(diǎn)，應(yīng)用前景廣闊。
（3）能耗低、運(yùn)行費(fèi)用低；自動(dòng)化程度高；維護(hù)簡(jiǎn)便。
另外，經(jīng)過(guò)紫外線(xiàn)消毒的污水可以在很多領(lǐng)域再利用，以實(shí)現(xiàn)污水資源化。將其用于灌溉農(nóng)田、林地和草坪等可避免化學(xué)消毒劑對(duì)植物的損傷；用于地下水回灌可以防止微生物對(duì)化學(xué)消毒劑產(chǎn)生適應(yīng)性而再度繁殖造成的地層堵塞。隨著對(duì)紫外線(xiàn)消毒機(jī)理的深入研究、紫外線(xiàn)技術(shù)的不斷發(fā)展以及消毒裝置在設(shè)計(jì)上不斷完善，紫外線(xiàn)消毒法有望成為代替?zhèn)鹘y(tǒng)氯化消毒的主要方法之一。
參考資料 >