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  紫外線消毒的生物學原理

  紫外線位于X射線和可見光之間，在物理學上一般將紫外線分為真空紫外線區(qū)，紫外線滅菌的原理是基于核酸對紫外線的吸收。紫外殺菌本質(zhì)上是一個光化學過程，每一粒波長253.7nm的紫外線光子具有4.9eV的能量，紫外光子必須被吸收才具有活性。核酸是一切生命體的基本物質(zhì)和生命基礎(chǔ)，核酸分為核糖核酸(RNA)和脫氧核糖核酸(DNA)兩大類，其共同點是由磷酸二脂鍵按嘌呤與嘧啶堿基配對的原則而連接起來的多核苷酸鏈。當微生物體受到紫外線照射時，會吸收紫外線的能量，從而引起DNA的損傷，最常見的兩種損傷形式為環(huán)丁烷嘧啶二聚體(cyclobutane pyrimidine dimmer,CPD)和嘧啶-嘧啶酮光產(chǎn)物(pyrimidine pyrimidone photoproducts, PP)。

  當DNA受到紫外線照射后，相鄰的嘧啶堿基共價交聯(lián)形成環(huán)丁烷四圓環(huán)，使兩個堿基的5、6位雙鍵飽和，形成CPD。嘧啶-嘧啶酮光產(chǎn)物是通過5嘧啶的5和6位碳原子或3嘧啶的4位碳原子和位于4位碳的氧原子或亞氨基異構(gòu)體間形成的二氧乙烷或氮雜丁烷4圓環(huán)而形成的，這些都是比較穩(wěn)定的化學鍵，從而阻止了DNA的復制；另一方面，在紫外線的照射下可以產(chǎn)生自由基引起光電離，造成微生物不能復制繁殖，就會自然死亡或被人體免疫系統(tǒng)消滅，不會對人體造成危害，從而達到消毒的目的。紫外線消毒對水中微生物的滅活效果紫外線消毒具有較高的微生物滅活效果，對水中多種微生物都具有良好的滅活效果，并且殺菌速度快，大多數(shù)都是在1秒之內(nèi)。

  紫外線消毒應用的優(yōu)缺點

  紫外線消毒工藝具有其他消毒工藝所無法比擬的優(yōu)勢，克服了現(xiàn)有傳統(tǒng)消毒技術(shù)的缺點。歐洲許多國家以及北美的加拿大和美國已在九十年代分別修改了環(huán)境立法，在廢水處理后的消毒，以及飲用水的消毒上，推薦采用紫外線消毒技術(shù)。紫外線消毒的優(yōu)勢主要表現(xiàn)在：

  (1) 紫外線消毒技術(shù)具有較高的殺菌效率，運行安全可靠。紫外線消毒對細菌和病毒等具有較高的滅活效率并且由于不投加任何化學藥劑，因此它不會對水體和周圍環(huán)境產(chǎn)生二次污染。

  (2) 對隱孢子蟲和賈第蟲有消毒效果，常規(guī)的氯消毒工藝對隱孢子蟲和賈第蟲的滅活效果很低，并且在較高的氯投量下會產(chǎn)生大量的消毒副產(chǎn)物，而紫外線消毒在較低的紫外線劑量下對隱孢子蟲和賈第蟲就可以達到較高的滅活效果。

  (3) 不產(chǎn)生有毒有害副產(chǎn)物，不增加飲用水的AOC含量。紫外線消毒不改變有機物的特性，并且由于不投加化學藥劑，不會產(chǎn)生對人體有害的副產(chǎn)物，并且不會增加AOC和BDOC等損害管網(wǎng)水生物穩(wěn)定性的副產(chǎn)物。

  (4) 能降低臭味和降解微量有機物，紫外線對水中多種微量有機物具有一定的降解能力，并且能夠降低水的臭和味。

  (5) 占地面積小，運行維護簡單、費用低。對每天5萬噸污水用氯消毒來說，需建有一個130米長、3米寬的接觸渠。采用紫外線消毒只需20米長3米寬的面積；紫外線消毒運行維護簡單，運行成本低，可達每噸水僅4厘人民幣甚至更低，其性能價格比具有很大優(yōu)勢。

  (6) 消毒效果受水溫、pH影響小。