极水紫外线杀菌器 - 紫外线消毒的原理
紫外线是介于可视光线和X射线之间的电磁波频谱。200nm至400nm的紫外光谱有很强的杀菌效力, 其峰值在265nm。 在这个波长范围内的紫外线主要是通过刺穿细胞膜,破坏细胞内脱氧核糖核酸和破坏细胞内的其它分子,使微生物不能再复制和繁殖,而最终达到消毒作用。 紫外线杀菌器实物拍摄
依照波长范围,可将紫外线分为4个波段:
真空紫外线:40 – 200nm 紫外线c: 200- 280nm 紫外线b: 280- 315nm 紫外线a: 315- 400nm
极水紫外线杀菌器 - 紫外灯技术的分类
典型的嵌入式(Berson ''in-pipe'') 紫外线消毒系统内有一个紫外线灯管和一个石英套管。这个紫外线灯管被固定在石英套管里,然后整个套管将被固定到一个柱状不锈钢反应室内。这样的设计是为了让待处理水在从一端进入反应器的同时开始被处理,而整个消毒过程将伴随水流流至反应器的另一端。
根据压强的高低,紫外线灯管可以被分为两大类:低压紫外线灯管和中压紫外线灯管。低压紫外线灯管输出单一的紫外线(被局限于254nm单波长),而中压紫外线灯管能输出多色紫外线(波长在185至400nm之间)。
极水紫外线杀菌器 - 紫外线对微生物的作用
紫外线消毒作用是通过微生物体内的脱氧核糖核酸吸收紫外光线来完成。*大吸收值分别是在波长200nm和265nm,而不是人们通常认为的来自低压灯的254nm。波长为200nm的紫外光,主要是被中枢脱氧核糖核酸的核糖和磷酸盐所吸收。而波长为265nm的紫外线主要被核酸中的腺嘌呤,鸟嘌呤,胞核嘧啶和胸腺嘧啶(核糖核酸中的尿嘧啶)所吸收。在吸收紫外线辐射以后,胸腺嘧啶二聚物是最为常见的产物。这种产物是由两个相邻的胸腺嘧啶分子结合而形成的。紫外线杀菌的原理就是在于,这些二聚物和另外一些光化产品可以阻止脱氧核糖核酸的复制和再繁殖,从而达到杀死细胞的目的。
极水紫外线杀菌器 - 紫外线消毒的工作参数
1 - 紫外线剂量
正如紫外线对微生物体内不同组成部分有不同的作用一样,紫外线也对不同种类的微生物有着不同的效力。这是由于,不同种类的微生物对紫外线有着不同的敏感度。比如,一个细菌就要比一个霉菌或海藻对紫外线敏感度高。这个敏感度通常被称为D10值,它表示的是微生物量被降低到90%时所需要的紫外线剂量。
紫外线剂量是由紫外线灯的能量和在反应器内的停留时间所决定的。其中,灯的能量被定义为紫外线强度(mW/cm),这个紫外线强度的高低是根据紫外线灯的原始紫外线强度和当灯被置于一定距离外的紫外线强度大小而计算的。在实际应用中,水中能够吸收紫外线的物质的多少会对紫外线强度产生很大的影响。另外,待处理水水量的大小和流速同时决定着它将在反应器中的停留时间的长短。对于一般反应器而言,紫外线剂量即为紫外线总强度与停留时间的乘积。
2 - 紫外线穿透率
穿透率(T10)是待处理水对紫外线吸收程度的一个指示参数,它是待处理水中所有吸收紫外线的物质的总量,例如悬浮有机物和矿物质(铁和镁,分别于溶解和非溶解状态)。当待处理水的穿透率和反应器内的紫外线强度均为已知时,反应器的体积就可以被计算出来。再根据反应器的体积,来计算紫外线剂量。
3 - 待处理水的质量
待处理水的水量决定着反应器的体积。而反应器体积的设计又被水头损失,管道
紫外线杀菌器实物拍摄
的尺寸以及紫外线剂量所限制。
4 - 紫外线照射后的复活机制
由于所有的微生物长期暴露在自然的紫外线下,所以微生物在受到紫外线照
射后的修复和再活化是极为必要的,通常这个机制被称为复活机制。此复活过程可以在有光的条件下完成,甚至在黑暗的条件完成。它们分别被称为光复活和黑暗修复。对于由紫外线辐射而造成的不同程度的损伤,不同的微生物有着不一样的复活能力。微生物的复活机制并不是统一的,目前还没有一个清楚的标准可以用来判定哪个种类可以自我复活而那些种类不具备这种机制。
通常大肠杆菌携带20个左右的光解霉,每个光解霉每分钟可以修复5个胸腺嘧啶二聚物,如果依照此方法计算,在一个细胞内每一分钟有100个二聚物被修复。1 mJ/cm紫外线辐射能产生3000至4000个二聚物(Oguma, 2002)所以理论上而言,1 mJ/cm 的紫外线辐射对细胞产生的损伤,会在30分钟内被修复。
对比在受到低压灯照射后和在受到中压灯照射后的复活机制
介绍
紫外线消毒是一道使大量水生病原体灭活的有效屏障。在多屏障消毒工艺中,紫外线消毒可作为杀灭特殊病原体(如隐孢子虫和贾第鞭毛虫)的有效屏障,并有助于尽量降低消毒副产物。本指南应用于饮用水水源的消毒,包括过滤后的地表水、未经过滤的地表水和地下水。对于过滤后的地表水,紫外线消毒的前处理工艺包括颗粒或合成介质过滤、膜过滤(微滤、超滤、纳滤和反渗透)、硅藻土过滤或慢砂滤。
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