当前位置：行情资讯 > 科技应用 简述UV-LED消毒原理和应用 以及较传统方式的优越性

摘要：

饮用水安全是国家公共卫生安全体系的重要组成部分，与人民身体健康和社会稳定气息相关。2006年我国颁布了生活饮用水卫生标准（GB5749-2006），与1985年的旧标准相比，水质指标由35项增加至106项，特别是微生物指标由2项增至6项（总大肠菌群、耐热大肠菌群、大肠埃希菌、菌落总数、贾第鞭毛虫和隐孢子虫等微生物）。

　　目前常用的消毒方法包括：氯气、二氧化氯、臭氧、超声波等，但均存在或多或少的弊端；因此，如何满足新的生活饮用水标准、优化供水工艺、加快技术革新也是众多供水企业所面临的现实问题。

　　1、常规消毒工艺及不足

　　目前常用的消毒方法包括：氯气、二氧化氯、臭氧、紫外线（Ultraviolet，UV）和光催化剂等。

　　1.1 氯消毒

　　氯气（Cl2）消毒是一种历史悠久的消毒技术，虽然近年来涌现了多种新兴技术，但加氯消毒仍然在水厂广泛使用，且Cl2灭活致病性原生动物的探究也报道较早。

　　虽然Cl2对水中细菌、病毒等微生物有较好的杀灭作用，但对水中隐孢子虫和贾第虫的消毒效果不佳（CT值必须高达7200mg·min/L以上，才能获得较好的灭活效果，但同时又会产生消毒副产物浓度高的弊端）。另外，Cl2在饮用水消毒过程中存在着诸多安全隐患和健康风险，比如Cl2极易和水中的微量有机物反应，产生三氯甲烷、卤乙酸、四氯化碳等致癌物质。因此，Cl2灭活水中隐孢子虫和贾第虫等致病性寄生虫的研究逐渐淡出人们的视野。

　　1.2 二氧化氯消毒

　　二氧化氯（ClO2）具有：水中难分解、在较宽的pH值范围消毒效果稳定，且消毒效果远优于加氯消毒等优势；因此，近年来越来越多的国家和地区逐渐认识、接受并实际使用ClO2消毒技术。Ruffell等人利用动物感染和试管脱囊技术评价了ClO2对隐孢子虫卵囊的Iowa变种的灭活效果，结果显示，在pH值为8.0，要达到99%的灭活率。

　　1.3 臭氧消毒

　　臭氧作为一种新型消毒剂，已经在水处理领域中开始被广泛使用。高级氧化过程能够产生大量的高活性羟基自由基，能够将有机物氧化或碳化为水、二氧化碳和无机酸；除此之外，臭氧对水中的微生物（细菌、病毒和原生动物等）也有极好的消毒效果。

　　冉治霖等利用荧光活体染色法研究了臭氧灭活水中隐孢子虫和贾第虫的灭活效能，并对机理进行了探讨，pH值为中性条件，投加初始浓度为3.0mg/L的臭氧，反应时间7min，灭活率可达到99.9%；究其原因可能是高级氧化产生的羟基自由基可破坏的细胞结构、引起细胞膜通透性畸变、裂解，致使细胞器外泄，引起细胞凋亡。

　　Facile报道了pH值6-8 范围内、CT值为11.8-12.4（mg·min）/L之间，水中致病性寄生虫的灭活率可达到99%。虽然臭氧技术对去除水中难降解有机物和致病性微生物非常有效，但运行成本昂贵，且其本身特有的高自降解性，也决定了其无法成为水厂消毒的主流工艺。

　　1.4 超声消毒

　　李绍峰等在（频率19.8kHz，超声功率151W，温度为20℃）范围内，对水中隐孢子虫的灭活效果和机理进行了研究，发现浊度的影响较大，1.13NTU时灭活率可达94.7%；而空化作用产生的机械剪切力可破坏细胞膜，引起细胞质外流，达到灭活效果。

　　冉治霖等探讨了有机物、无机离子浓度等因素对超声灭活贾第虫的影响，也证实了浊度为影响超声灭活效果的主要因素。虽然超声消毒具有其高效、无消毒副产物二次污染等优势，但同样高耗能、成本高，无法大规模使用。

　　1.5 紫外消毒

　　紫外线（UV）对于水中病原微生物（比如：隐孢子虫和贾第虫）的消毒十分有效，UV在水中的消毒方式有：水中浸没式和平行悬浮式。波长、功率、悬浮距离、照射时间等是影响消毒效果的主要因素。作用机理主要是核酸（DNA）的最大吸收波长（254nm），DNA能够吸收高能量紫外辐射，引起相邻的碱基错位，形成嘧啶二聚体（pyrimidine dimer），抑制或阻碍核酸复制和蛋白表达，导致细胞凋亡。

　　Bukhari等人探讨了中压汞灯对水中隐孢子虫的灭活效果进行了研究，结果显示紫外光的剂量为19mJ/cm2时，隐孢子虫的灭活率可达到99.99%；但由于颗粒的庇护作用，“两虫”的灭活效率会受到影响，石英套管的结垢问题，光复活现象一定程度上限制了UV消毒的使用范围。

　　可看出紫外消毒具有：消毒速度快、效率高，不影响水的物理性质和化学成分、不增加水的臭和味，操作简单、便于管理、易于实现自动化等优势；但常规汞灯紫外消毒电耗较大，寿命短，浸水式构造复杂，汞二次污染等不足，迫切需要一种新型的替代技术。

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