摘要：本文對(duì)紫外線消毒器出水在不同保存方式和不同靜置時(shí)間后細(xì)菌增殖情況進(jìn)行了分析和討論。認(rèn)為已消毒水宜在4～6 小時(shí)內(nèi)使用,且配水管道應(yīng)采用不透光材料。

0 　引言

        紫外線消毒方法具有安裝簡單、管理方便、消毒速度快和不污染水質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)，已越來越多地應(yīng)用于二次升壓給水系統(tǒng)和優(yōu)質(zhì)直飲水系統(tǒng)中，但紫外線消毒也有二個(gè)主要缺點(diǎn)：紫外線燈管的輻射強(qiáng)度隨使用時(shí)間的延長而不斷下降；無持續(xù)消毒能力。對(duì)于第一個(gè)問題，消毒器廠家已經(jīng)認(rèn)識(shí)到并開始對(duì)消毒器加以改進(jìn)，如在消毒器上增加紫外線強(qiáng)度測量裝置，當(dāng)紫外線輻射強(qiáng)度小于規(guī)定值時(shí)可發(fā)出報(bào)警信號(hào)，使管理人員能及時(shí)更換紫外線燈管，保證消毒效果。而紫外線無持續(xù)消毒能力一直是設(shè)計(jì)人員和使用者關(guān)心的并需要認(rèn)真研究的問題，由于建筑物性質(zhì)不同，其用水規(guī)律和特點(diǎn)也不同，水經(jīng)過紫外線消毒器后在管道中滯留的時(shí)間也不相同，尤其是夜間經(jīng)過紫外線消毒器的水會(huì)在管道內(nèi)滯留數(shù)小時(shí)，當(dāng)清晨使用時(shí)，管道內(nèi)的水可能因細(xì)菌的再度繁殖已不滿足用水水質(zhì)要求了。因此細(xì)菌增殖隨時(shí)間的變化及在可見光條件下水中細(xì)菌增殖情況是本研究的重點(diǎn)。 

1 　試驗(yàn)工藝流程及分析方法

1. 1 　試驗(yàn)工藝流程如圖1 所示。

圖1 　試驗(yàn)工藝流程

1. 2 　分析項(xiàng)目及方法

             細(xì)菌總數(shù)：計(jì)數(shù)法

2 　試驗(yàn)方法

       在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)人工配制水樣，紫外線消毒器型號(hào)為DCI - 30 型，消毒流量0. 3～1. 0m3/ h。試驗(yàn)時(shí)通過消毒器的流量為Q = 0. 33m3/ h。

2. 1 　靜置時(shí)間對(duì)已消毒水中細(xì)菌增殖的影響

        經(jīng)過紫外線消毒器后的水，分別避光靜置存放后，分別測定水樣中細(xì)菌總數(shù)。

2. 2 　光線對(duì) 毒水中細(xì)菌增殖的影響已消毒水分別在可見光和避光兩種條件下保存,經(jīng)過0h、1. 0h、5. 0h、20h 后,分別測定水樣中細(xì)菌總數(shù)。

3 　試驗(yàn)結(jié)果及分析

          靜置時(shí)間、光照對(duì)已消毒水中細(xì)菌增殖的影，其結(jié)果見表1。
 

表1 　時(shí)間、光照對(duì)已消毒水中細(xì)菌增殖的影響

3. 1 　靜置時(shí)間的影響

       由表1 可知：在進(jìn)水細(xì)菌總數(shù)C0 = 1269 個(gè)/ ml時(shí)，消毒器出水細(xì)菌總數(shù)為6 個(gè)/ ml ，滿足生活飲用水要求，當(dāng)在室溫下避光保存1h、5h 和20h 后，其水樣中細(xì)菌總數(shù)分別為9 個(gè)/ ml 、11 個(gè)/ ml 和376個(gè)/ ml 。水經(jīng)過消毒后，由于不能100 %的殺死水中的細(xì)菌，因此隨靜置時(shí)間的延長，水中的殘存細(xì)菌會(huì)再度繁殖。已消毒水中細(xì)菌的個(gè)數(shù)很少，相對(duì)而言水中基質(zhì)過剩，細(xì)菌在經(jīng)過暫短的抑制后迅速繁殖，處于對(duì)數(shù)增長階段，滿足下式：

       dx/ dt = k1x (1)
       式中x —某一時(shí)間t 時(shí)細(xì)菌的濃度;
　　k1 —細(xì)菌增長率。
      積分得: ln (x/ x0) = k1t (2)
      式中x0 —細(xì)菌起始濃度。
      根據(jù)表1 的試驗(yàn)結(jié)果回歸分析(見圖2) ,可求
      出避光條件下的細(xì)菌增長率k1 = 0. 2051。
      即ln (x/ x0) = 0. 2051t (3)
      或x = x0e0. 2051t (4)

 圖2 　細(xì)菌增長速率(可見光和避光條件)

        當(dāng)x = 100 個(gè)/ ml 時(shí)，t≈14h。即已消毒水中細(xì)菌數(shù)為6 個(gè)/ ml 時(shí)，經(jīng)過約14h 后，水中細(xì)菌增殖會(huì)使水質(zhì)不再滿足生活飲用水的要求。然而消毒器使用一段時(shí)間后，紫外線燈管的輻射強(qiáng)度會(huì)降低，如已消毒水中細(xì)菌數(shù)為50 個(gè)/ ml (仍滿足生活飲用水要求) ，根據(jù)式(4) 計(jì)算約3. 4h 后細(xì)菌的增殖會(huì)超過100 個(gè)/ ml 。另外在消毒器和用水點(diǎn)之間的管道內(nèi)壁上如已有細(xì)菌棲息，則已消毒水保證不超標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間會(huì)更短。

3. 2 　光照的影響

       根據(jù)表1 試驗(yàn)結(jié)果及利用公式(2) ，同樣可求出在有光條件下細(xì)菌增長率k1′= 0. 2502 ，該值是避光條件下細(xì)菌增長率k1 的1. 2 倍左右， 即當(dāng)x0 = 6 個(gè)/ ml時(shí)，約經(jīng)過11h 后，細(xì)菌數(shù)量會(huì)超標(biāo)準(zhǔn)，如x0 = 50 個(gè)/ ml 時(shí)，約經(jīng)過2. 8h 后，細(xì)菌總數(shù)會(huì)超過標(biāo)準(zhǔn)。即在光照條件下細(xì)菌增殖速率要遠(yuǎn)大于避光條件下的細(xì)菌增殖速率。其原因主要是在光照下細(xì)菌會(huì)獲得較多的能量，使其繁殖力增強(qiáng)，因此給水管道應(yīng)采用不透光或深色材質(zhì)，避免或減小細(xì)菌獲得光能加快繁殖速率的現(xiàn)象。

       由試驗(yàn)還可看出，不論是避光條件保存還是在可見光條件下保存，二者細(xì)菌增殖曲線有相似的規(guī)律，即初始一段時(shí)間細(xì)菌增殖量小，當(dāng)超過一定時(shí)間后細(xì)菌的增殖量迅速上升，在達(dá)到某一時(shí)間后其細(xì)菌總數(shù)會(huì)超過生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)的要求。究其原因可能是經(jīng)過紫外線消毒器后，剩余極少的細(xì)菌雖然未被殺死，但紫外線對(duì)其細(xì)胞結(jié)構(gòu)(蛋白質(zhì)等) 會(huì)造成不同程度的損傷，影響了細(xì)菌按正常幾何指數(shù)增殖的能力，使細(xì)菌在一段時(shí)間內(nèi)處于修復(fù)或恢復(fù)期，只有經(jīng)過一段時(shí)間恢復(fù)后，細(xì)菌才能進(jìn)入正常的代謝階段，雖然飲用水中營養(yǎng)基質(zhì)總量上是很少的，但相對(duì)于極少數(shù)的細(xì)菌而言還是過量，所以細(xì)菌的增殖速率會(huì)迅速增大。因此細(xì)菌受損傷修復(fù)過程的長短可以認(rèn)為是紫外線的持續(xù)消毒能力的大小。

4 　結(jié)論

      1) 　已消毒水在管道中滯留時(shí)間越長，細(xì)菌增殖越快，因此已消毒水在管道內(nèi)的滯留時(shí)間不宜超過6h ，在設(shè)計(jì)中宜有相應(yīng)的保證措施。
      2) 　可見光條件下細(xì)菌增殖率k1′約為避光條件下細(xì)菌增殖率k1 的1. 2 倍。在可見光條件下細(xì)菌增殖會(huì)更快，因此消毒器以后至用水點(diǎn)之前的管道應(yīng)采用不透光或深色的材質(zhì)。

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