基本介紹
- 中文名：紫外線殺菌燈
- 外文名：UV-LAMP
- 波長：250nm-260m
- 光類型：不可見光
- 原理：光化作用
- 類型：低壓汞燈
- 用途：紫外線消毒殺菌
工作原理,使用事宜,適用範圍,滅菌方法,注意事項,安裝及檢測,處理效果,
工作原理
紫外線殺菌燈光譜圖能夠輸出足夠的UVC強度用於工程消毒的只有人工汞（合金）燈光源。紫外線殺菌燈燈管是由石英玻璃製成，汞燈根據點亮後的燈管內汞蒸氣壓的不同和紫外線輸出強度的不同，分為三種：低壓低強度汞燈、中壓高強度汞燈和低壓高強度汞燈。殺菌效果是由微生物所接受的照射劑量決定的，同時，也受到紫外線的輸出能量，與燈的類型，光強和使用時間有關，隨著燈的老化，它將喪失30%-50%的強度。紫外照射劑量是指達到一定的細菌滅活率時，需要特定波長紫外線的量：照射劑量（J/m2）=照射時間（s）×UVC強度（W/m2）照射劑量越大，消毒效率越高，由於設備尺寸要求，一般照射時間只有幾秒，因此，燈管的UVC輸出強度就成了衡量紫外光消毒設備性能最主要的參數。在城市污水消毒中，一般平均照射劑量在300 J/m2以上。低於此值，有可能出現光復活現象，即病菌不能被徹底殺死，當從渠道中流出接受可見光照射後，重新復活，降低了殺菌效果。殺菌效率要求越高，所需的照射劑量越大。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UVC輸出強度和照射時間一定時，透光率的變化將造成微生物實際接受劑量的變化。
大多數紫外線裝置利用傳統的低壓紫外燈技術，也有一些大型水廠採用低壓高強度紫外燈系統和中壓高強度紫外燈系統，由於產生高強度的紫外線可能使燈管數量減少90%以上，從而縮小了占地面積，節約了安裝和維修費用，並且使紫外線消毒法對水質較差的出水也適用。
使用事宜
由於紫外線能夠穿透細胞使其死亡，因此用紫外線消毒時要注意不能直接照射到人的皮膚，尤其是人的眼睛，紫外線殺菌燈點亮時不要直視燈管，由於短波紫外線不透過普通玻璃，戴眼鏡可避免眼睛受傷害。如果不小心眼受傷，一般情況也無關大礙，就象被太陽光灼傷一樣，嚴重的可滴眼藥水或人乳，幫助復原。在有人的場合，不要使用有臭氧燈管，臭氧濃度高時能使人中毒。
適用範圍
紫外線消毒殺菌用途很廣，醫院、學校、託兒所、電影院、公車、辦公室、家庭等，它能淨化空氣，消除霉味，此外還能產生一定量的負氧離子，經紫外線消毒的房間，空氣特別清新。在公共場合，經紫外線消毒，可避免一些病菌經空氣傳播或經物體表面傳播。
滅菌方法
細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的最強峰在254～257nm。
細菌吸收紫外線後，引起DNA鏈斷裂，造成核酸和蛋白的交聯破裂，殺滅核酸的生物活性，致細菌死亡。
優點：快速
紫外線對常見細菌病毒的殺菌效率（輻射強度：30000μW/cm2）
紫外線殺菌消毒原理
是利用適當波長的紫外線能夠破壞微生物機體細胞中的DNA(脫氧核糖核酸)或RNA(核糖核酸)的分子結構，造成生長性細胞死亡和(或)再生性細胞死亡，達到殺菌消毒的效果。經試驗，紫外線殺菌的有效波長範圍可分為四個不同的波段：UVA（400～315nm）、UVB（315～280nm）、UVC（280～200nm）和真空紫外線（200～100nm）。其中能透過臭氧保護層和雲層到達地球表面的只有UVA和UVB部分。就殺菌速度而言，UVC處於微生物吸收峰範圍之內，可在1s之內通過破壞微生物的DNA結構殺死病毒和細菌，而UVA和UVB由於處於微生物吸收峰範圍之外，殺菌速度很慢，往往需要數小時才能起到殺菌作用，在實際工程的數秒鐘水力停留（照射）時間內，該部分實際上屬於無效紫外部分。真空紫外光穿透能力極弱，燈管和套管需要採用極高透光率的石英，一般用半導體行業降解水中的TOC，不用於殺菌消毒。因此，給排水工程中所說的紫外光消毒實際上就是指UVC消毒。紫外光消毒技術是基於現代防疫學、醫學和光動力學的基礎上，利用特殊設計的高效率、高強度和長壽命的UVC波段紫外光照射流水，將水中各種細菌、病毒、寄生蟲、水藻以及其他病原體直接殺死，達到消毒的目的。
研究表明，紫外線主要是通過對微生物(細菌、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，從而達到消毒的目的。紫外線對核酸的作用可導致鍵和鏈的斷裂、股間交聯和形成光化產物等，從而改變了DNA的生物活性，使微生物自身不能複製，這種紫外線損傷也是致死性損傷。
紫外線消毒是一種物理方法，它不向水中增加任何物質，沒有副作用，這是它優於氯化消毒的地方，它通常與其它物質聯合使用，常見的聯合工藝有UV+H2O2、UV+H2O2+O3、UV+TiO2，這樣，消毒效果會更好。
注意事項
（1）一些國產不合格的紫外線燈不能提供剩餘的消毒能力，當處理水離開反應器之後，一些被紫外線殺傷的微生物在光復活機制下會修復損傷的DNA分子，使細菌再生。因此，要進一步研究光復活的原理和條件，確定避免光復活發生的最小紫外線照射強度、時間或劑量。
（2）石英套管外壁的清洗工作是運行和維修的關鍵。當污水流經紫外線消毒器時，其中有許多無機雜質會沉澱、粘附在套管外壁上。尤其當污水中有機物含量較高時更容易形成污垢膜，而且微生物容易生長形成生物膜，這些都會抑制紫外線的透射，影響消毒效果。因此，必須根據不同的水質採用合理的防結垢措施和清洗裝置，開發研製具有自動清洗功能的紫外線消毒器。
（3）國產紫外燈執行直管型石英紫外線低壓汞消毒燈的國家行業標準，燈的最大功率為4W，且有效壽命一般為1000～3000h，而進口低壓燈管的有效運行時間可達8000～12000h，中壓燈管也可達5000～6000h。相比之下，使用國產燈管會增加維修費用，因此，研製生產壽命長的紫外燈或直接引進國外先進的紫外燈生產技術是亟待解決的問題。
（4）在我國污水廠紫外消毒系統招標中，有些污水廠由於大量工業污水的導入，使得排放的污水色度加深，但招標檔案中的污水紫外透射率參數仍採用國外提供的數值，造成與國內污水實際情況差別很大，為將來紫外設備的運行達到消毒要求，留下了難以克服的障礙。
安裝及檢測
紫外線殺菌消毒燈管對紫外線的計量要使用測量紫外線的專用儀器---紫外輻照度計，測試時紫外燈水平放置，將紫外輻照度計的探測器放在距燈管中心下方垂直距離一米處，同時禁止雜散光。紫外殺菌燈需要先打開一段時間，待其光源穩定後測量的數據更具參考性。
一般紫外輻照計都是由測量顯示器和探測器(即探頭)兩部分組成，考慮到測量時探測器需要放置在光源的垂直下面1m處，新款的LS126C紫外輻照計的探頭裡面放置了小塊的強性磁鐵，方便測量過程中探測器的固定，只要在對應位置放置磁鐵能吸住的金屬物品，便可牢固的固定探測器，接下來就能方便測試了。
紫外線殺菌燈發出的紫外光是一種不可見光，253.7nm的波長就能起到很好的殺菌作用，這是因為細胞對光波的吸收譜線有一個規律，在230~280nm的紫外線有最大的吸收，被吸收的紫外線實際上作用於細胞遺傳物質即DNA，它起到一種光化作用。
使用殺菌燈時注意的人身安全：由於紫外線會殺死細胞，因此紫外線消毒時要注意不能直接照射到人的皮膚避免受傷害。
紫外線殺菌器需帶有時間累計提示功能和強度報警功能，以便提醒使用者及時更換紫外燈管。
處理效果
紫外線在水處理中的套用已經有幾十年的歷史。但是由於其技術複雜，成本昂貴，使其套用受到限制。但是如今國外的紫外線技術已經得到了廣泛的套用，取締了傳統的氯化消毒，而且價格低於傳統氯化消毒。本世紀七十年代，由於水污染的加劇和公眾健康意識的提高，迫使人們在傳統水處理工藝的基礎上採用新的手段，保證供水水質符合更加安全的飲用水標準。經過近二十年的研究和實踐，以紫外線為主組成的複合套用技術，以其良好的處理效果成為給水深度淨化技術的首選。
（1）紫外光用於城市污水二級處理出水的消毒可以滿足目前國內景觀及綠化用水要求。
（2）該技術具有無二次污染的特點，套用前景廣闊。
（3）能耗低、運行費用低；自動化程度高；維護簡便。
另外，經過紫外線消毒的污水可以在很多領域再利用，以實現污水資源化。將其用於灌溉農田、林地和草坪等可避免化學消毒劑對植物的損傷；用於地下水回灌可以防止微生物對化學消毒劑產生適應性而再度繁殖造成的地層堵塞。隨著對紫外線消毒機理的深入研究、紫外線技術的不斷發展以及消毒裝置在設計上不斷完善，紫外線消毒法有望成為代替傳統氯化消毒的主要方法之一。
