氯消毒會產(chǎn)生具有致癌作用的氯化消毒副產(chǎn)物，而近些年來賈第蟲和隱孢子蟲的發(fā)現(xiàn)，使現(xiàn)有的氯消毒工藝面臨嚴峻的挑戰(zhàn)，人們開始尋找新的替代消毒技術(shù)有效地提高消毒效果，并且可以降低消毒過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物對人體健康的潛在危害，同時保證飲用水的微生物學(xué)安全性和化學(xué)安全性[1]。
　　 在眾多的替代消毒技術(shù)中，由于紫外線消毒不添加任何化學(xué)物質(zhì)、消毒效果好及不產(chǎn)生消毒副產(chǎn)物等優(yōu)點而引起人們的重視。紫外線消毒的歷史非常悠久，在歐洲，飲用水紫外線消毒已有近百年的歷史。1910年，法國的馬賽一家自來水廠最先安裝了一套紫外線消毒系統(tǒng)對飲用水進行消毒，到目前為止，西方發(fā)達國家已在污水處理廠安裝了近4000套大型紫外線消毒系統(tǒng)，應(yīng)用該技術(shù)的廠家約占污水處理廠總數(shù)的10%。同時，至2001年底已有2000多家自來水廠采用了紫外消毒技術(shù)，占自來水廠總數(shù)的10%以上，并且大量的紫外消毒技術(shù)改造工程正在進行之中。由于紫外線消毒在環(huán)保及人身安全方面的突出優(yōu)點，歐洲及北美的許多國家將紫外線消毒列為用水終端和用戶進水端及小型給水系統(tǒng)中的首選方法。尤其是發(fā)現(xiàn)自來水中存在隱孢子蟲后，美國已經(jīng)將紫外消毒工藝作為自來水消毒的最佳手段寫入供水法規(guī)中[2]。
　　 1 紫外線消毒的生物學(xué)原理
紫外線位于X射線和可見光之間，在物理學(xué)上一般將紫外線分為真空紫外線區(qū)(<190nm)、遠紫外區(qū)(190-300nm)和近紫外區(qū)(300-400nm)；按其生物學(xué)作用的差異，紫外線可分為UV-A(320-400nm)、UV-B(275-320nm)、UV-C(200-275nm)和真空紫外線部分。水處理中實際上是使用紫外線的UV-C部分，在該波段中260nm 附近已被證實是殺菌效率最高的紫外線[3]。
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(xué)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(xué)鍵，從而阻止了DNA的復(fù)制[4,5]；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(fù)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。
　　 2 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)。紫外線對常見細菌和病毒的滅菌效果如表1所示：
表1　紫外技術(shù)對常見細菌病毒的殺菌效率(紫外輻射強度30mW/ cm2)